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1、1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0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
2、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: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零1图 1 记分电路22.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
3、。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 1 74192 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3表 2 74160 功能表CLK
4、CLRLOADENPENT工作状态0置零10预置数1101保持110保持(但 C=0)1111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（1.515V 直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出 1.52.5kHZ 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
5、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，p-oVp-pV音量愈高。Pin pitch 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。4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
6、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 4 24 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
7、 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 LOAD5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 L
8、ED 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
9、 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 的与非门出来的为零，6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
10、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。7图 7 得分开关置换图四、总电路工作原理及元器件清单8图 8 总原理图2电路完整工作过程描述（总体工作原理）9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
11、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
12、、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 、LED1 LEDU57 、LS3 、LS4SONALER五
13、、仿真调试与分析10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）11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12六、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
14、，加强了PROTEL99SE、Multisim12.0 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，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的可能不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益，最后使我感触最深的是做任何事都要细心，而且要有耐心，怀着执著的心去追求真理。七、参考文献1李继凯，杨艳.数字电子技术及应用M.北京：科学出版社2孙梅生，李美莺，徐振英. 电子技术基础课程设计M. 北京：高等教育出版社3梁宗善. 电子技术基础课程设计M. 武汉：华中理工大学出版社
