篮球比赛记分牌数字电子技术课程设计

课程设计说明书课程名称数字电子技术课程设计题目篮球比赛记分牌指导教师刘晓燕日期2014年4月2日篮球比赛电子记分牌一、设计任务与要求设计一个符合篮球比赛规则的记分系统。（1）有得1分、2分和3分的情况，电路要具有加、减分及显示的功能。（2）有倒计时时钟显示，在“暂停时间到”和“比赛时间到”时，发出声光示。（3）有比赛规则规定的其他计时、记分要求。二、方案设计与论证据篮球比赛情况，有得1、2、3分的情况，还有减分的情况，电路要具有加、减分显示的功能。用两片四位二进制加法计数器74LS161组成二、三进制计数器，控制加2、3分的计数脉冲，3片十进制可逆计数器74LS192组成的加、减分计数器用于总分累加，最多可计999。译码器显示器用于显示分数。1记分电路电路要具有加分、减分及显示的功能。当球队比赛得分时，用加法记分器通过控制脉冲分路加相应的分数。如果裁判不小心误判了，可以用减法计分器减掉误判的分数。用三个计数器和六个半导体数码管LED进行对主队和客队的分数统计和显示，如图1所示图1记分电路加减置换记分电路数码管显示一分脉冲两分脉冲三分脉冲分数清零2倒计时钟电路首先是全场的总倒计时电路，全场四十分钟，分四节，每节十二分钟，每打完一节倒计时暂停，并伴随灯亮通知，进入休息时间，此段时间不予计算。其次为每队持球进攻的时间为二十四秒，与总时间同步，此段计时电路具有重置开关，可对比赛球队进行持球时间判断。再次为二十秒暂停时间，可用于比赛球队叫停，进行战术调整等，此时切换至暂停电路，总倒计时和持球时间暂停工作，当暂停时间完后，再次切换至总场时间电路。电路如图2所示图2倒计时钟电路三、单元电路设计与参数计算表174192功能表输入输出清零置数加计数减计数数据CLRLOADUPDOWNABCDABCD1000000D0D1D2D3D0D1D2D3011递增计数011递减计数011保持时间脉冲总比赛40分钟时间电路24S持球时间20S暂停时间表274160功能表CLKCLRLOADENPENT工作状态0置零10预置数1101保持110保持但C01111计数压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1525KHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。驱动方式若无法提供频率信号给蜂鸣器工作，可考虑用内含驱动线路，给予直流电压即可。另有直音，快断音，慢断音不同的声响信号。尺寸大小尺寸会影响频率，小尺寸频率会较高。电压大小以计算1/2方波，电压大小以方波驱动，电压愈高，POVPV音量愈高。PINPITCH压电式蜂鸣器规格众多，往往不易找到一模一样的规格，可先挑PITCH一样，频率接近的试用。图3总比赛时间电路图从电路图可知，此部分电路是由五片74LS192组成的时序逻辑电路，比赛开始对U23、U24与U28分别预置数为0001、0010和0001，使分钟数码显示管为12，节次数码显示管为1。给一时钟脉冲由74LS160的QD端接到U27的DOWN端，U27的BO端输出到秒十位的U25的DOWN端，进行60秒倒计时，再将U25秒十位的BO输出接到U24的DOWN端，进行分钟倒计时，分钟U24的BO输出端接到十位U23的DOWN端。将U23的BO端接到U28的UP端，使得节次数码显示管增加，逐节递增至五回归到一即可以重新计算另一场球赛的倒计时，与此同时，每节结束后UP端接收到的信号至蜂鸣器与发光LED告知本节比赛时间结束，即每节比赛伴随着节数蜂鸣器和灯光提醒。图424秒进攻时间和20秒短暂停时间电路图从图4电路图可知，持球时间部分电路是将U32预置数为0010为2，将U33预置为0100为4，将U32的QD输出一个非门接在U33与U32的LOAD上进行循环置数，而将S10接到U35的一段，U34的另一端接到电源比赛开始开关J3上，开始时电源开关J3清零端闭合为高电平，而J9断开为低电平，故U46输出端为高电平接到U32和U33的清零端进行清零，J3断开，U46接到J3端的引脚为低电平，当S10闭合U34输出为高电平进行换队清零，而这样就形成了24秒的进攻时间倒计时，可进行24秒重置数。当24秒结束时，有24秒违例警报，即当U35输出低电平时，蜂鸣器发生LED灯亮发出报警。由上电路图可知，短暂停电路主要由两片74LS192构成的时序电路，它和比赛时间总电路连接在S8双掷开关上，当S8向上闭合时，比赛总时间电路运行，20秒短暂停电路不运行，当S8向下闭合时，20秒短暂停电路开始工作且比赛总时间电路暂停工作，当20秒跑完后蜂鸣器发出警报灯亮告知暂停时间到。图5记分电路路图5的记分电路图主要由6片74LS192和6片74LS160组成，分别有一分记分电路、两分记分电路和三分记分电路，还有一个最重要的是加减置换电路部分，当有加错分或者误判时，可以通过S2和S3双掷开关实现加减分功能。一分电路对于U7，从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到ENP，E过一个开关J3来控制，当达到0011时候，经过QA与QB的与非门出来的为零，使他保持0011的状态不变，QB输出的则是一个脉冲。两分电路对于U8,当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到ENP，RD通过一个开关J4来控制，当达到0011的时候，经过QA与QB的与非门出来的为零，使他保持0011的状态不变，QA输出的则是两个脉冲。三分电路对于U9，当从0000变化到0101时，QA与QC通过与非门接到ENP，RD通过一个开关来控制，当达到0101的时候，经过QA与QC的与非门的为零，使他保持0101的状态不变，QA输出的则是三个脉冲。加减置换部分加减置换可选用一个单刀双掷开关来实现。当需要加分的时候，两个单掷双刀开关往上打便可实现加分功能，开关打下便可实现减分功能。图6记分原理当主队得分时，先要把主队得分开关H和加分开关闭合，然后再选择一分，两分或三分电路开关，这样就可以实现记分功能，同样客队得分也一样。图7得分开关置换图四、总电路工作原理及元器件清单图8总原理图2电路完整工作过程描述（总体工作原理）当电路通电时，倒计时钟电路和记分电路开始工作。倒计时钟电路刚开始工作时，开关J3开关闭合一秒随即断开，起到清零全电路数码显示管作用，比赛总时间和持球时间开始倒计时，每赛完一节，单刀双掷开关S8向下打，总场时间和持球时间将暂停，若球队持球时间少于24秒，可控制开关S10进行重置。多于24秒时，灯亮，交换持球。当节次显示为五时，即比赛完毕时，总场时间部分立即自动重置原始状态。当有球队叫停时，单刀双掷开关S8向下打，总场时间和持球时间倒计时将暂停，进入20秒暂停时间倒计时，当倒计时完毕，蜂鸣器响，灯亮，比赛继续。记分电路部分刚开始工作时，LED电路显示为999，这也是电路统计的最大值。控制开关J3将分数置零。将开关S4、S5、S6打上，进行加分状态，控制一分、二分、三分键，累计球赛分数。当比赛分数误判时，将开关S16、S17打下，控制一分、二分、三分键，进行相应误判分数的间。表3元件清单元件序号型号主要参数数量备注U1、U2、U3、U23、U24、U25、U26、U27、U28、U29、U32、U33、U38、U39、U43、U45、U4774LS192DU7、U8、U9、U49、U50、U5174LS160DS2、S3、S8、S13、S14、S15、S16、S17、S18、S19、S20SWITCH,SPTDLED2、LED3、LED4、LED1LEDU57、LS3、LS4SONALER五、仿真调试与分析加分功能记分时，我们只需按下相应的按键，即可实现分功能。图9加一分（按一次一分开关）图10在一分的基础加两分（按一次两分开关）图11在3分的基础上加3分（按一次三分开关）当比赛开始时，总比赛时间和24秒进攻时间开始倒计时，20秒不工作；当开关J8打向下时，20秒暂停时间电路开始倒计时，比赛总时间和24秒停止倒计时。图12比赛时间电路图六、结论与心得心得通过一个星期完成了课程设计，对所学的知识有了比较全面的了解和应用，真正尝试到了理论联系实际的趣味，明白了“说是说、做是做，说和做是两码事儿”的古语。此次设计巩固了理论基础知识，加强了PROTEL99SE、MULTISIM120等软件的使用，学会了在实验中应注意什么，怎么样保护元件，怎样采能最准最快的查出错误，。通过连接和调试电路使理论更接近于实际，同时也发现了自己知识的不足，特别是动手能力的缺乏，对以后的学习和实践有了比较强的指导意义。而且这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我