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1、沈阳航空航天大学课 程 设 计（说明书）篮球计分牌的设计班 级 。 学 号 。 学 生 姓 名 。 指 导 教 师 。 沈阳航空航天大学课 程 设 计 任 务 书课 程 名 称 数字逻辑课程设计 课程设计题目 篮球记分牌设计 课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个篮球记分牌电路，技术指标如下： 得分有1分，2分，3分的情况，电路具有加分、减分和显示比分功能，比分显示用两位数码管。 带有24S进攻违例倒计时功能，可以进行暂停以及重新计时功能。 如果进攻超时，喇叭发出两秒报警声音。二、设计要求1在选择器件时，应考虑成本。2根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。3画出电路原理
2、图（元器件标准化，电路图规范化）。三、实验要求1根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。2进行实验数据处理和分析。四、推荐参考资料1. 童诗白，华成英主编模拟电子技术基础M北京：高等教育出版社，2006年五、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表：序号评定项目评分成绩1设计方案正确，具有可行性，创新性（15分）2设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分）3态度认真，遵守纪律（15分）4设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（35分）5答辩（30分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 2015 年 12 月 30 日一、 概述篮球记分牌用于
3、对篮球比赛的比赛双方实时记分。基于篮球比赛的特点，我们选取了专门的设计方案，用2个LED数码管显示比赛一方的得分，记分员可根据现场比赛得分情况实时记录各队的得分，并及时反馈到LED数码管上。本文的设计主要利用常见的74LS系列集成电路芯片和555芯片，并通过划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了篮球记分牌设计，设计分为三个模块，分别是比分记分模块、24S计时模块、蜂鸣器2S倒计时模块。其中比分记分模块分为1分、2分、3分加减分设置，通过计数器得到不同的波形，通过74LS192进行加减分；24S倒计时和2S蜂鸣器倒计时则是通过时钟脉冲采用的以555定时器构成的多谐振荡电路产生，定时电路是以7
4、4LS192为主要芯片构成的，辅以数码管和蜂鸣器构成警报与计时器功能，使比赛更趋于公平化。本次设计的内容可以完成篮球比赛的记分功能：可以分别对两队进行记分包括加分和以防裁判判别失误的减分功能还可以进行记分清零，以便于进入下一场比赛。除了记分功能还包括24S倒计时功能：真切的还原比赛场景，24S进攻违例设置，每当一队进球得分后自动清零从24S重新计时。再24S基础上外加到时间后的2S警报功能：当计时为0时，报警器会响2S停止。一队记分器74LS 192D数码显示管二、 方案论证开关控制加减分和哪队得分74LS160计数器1分 2分 二队记分器74LS192D数码显示器3分24S数码显示器555脉
5、冲倒计时器74LS192D2S蜂鸣器倒计时蜂鸣器图1 篮球记分牌原理图 如图1所示篮球记分牌原理图，可以同时计两个队的分数，并且带有24S进攻违例，技术指标如下：记分电路有三个记分弹簧开关，有四个控制加减和比分的开关；24S进攻违纪有两个开关，一个是置零开关，控制开始，一个是暂停开关，控制暂停计时时间；当24S后仍然没有进分，蜂鸣器就会响，两秒后自动停止。三、 电路设计 电路设计一共分为两个模块，分别为记分电路模块，倒计时模块。 1、记分电路模块图2 记分模块原理图脉冲的产生采用的是74LS60十进制计数器，其功能图1如图和表1所示。记分一共非为三个分别为1分，2分，3分，分别需要加减和付给不
6、同的两队。记分模块分别为三个记分，1分，2分和3分。其具体原理就是将十进制计数器改为相应的进制。输入一分：对一分键电路，在U1上，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到EP，RD则通过一个开关来控制，当到达0011的时候，经过QA与QB的与非门出来 的为零，使它保持0011的状态不变， QB输出的则是一个脉冲了。输入二分： 对二分键电路，在U2上，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到EP，RD则通过一个开关来控制，当到达0011的时候，经过QA与QB的与非门出来 的为零，使它保持0011的状态不变， QA输出的则是两个脉冲了。输入三分：对三分键电路，在U3上，
7、当从0000变化到0101时，QA与QC通过与非门接到EP，RD则通过一个开关来控制，当到达0011的时候，经过QA与QC的与非门出来 的为零，使它保持0101的状态不变， QA输出的则是三个脉冲了。 通过四个开关切换电路为两队的加分减分，将异或门U11A接至U7、U8、U19的UP端，为一队加法部分，将异或门U12A接至U7、U8、U19的DOWN端，为减法部分。从而控制比赛分数的加减。二队以此类推，将异或门U17A接至U13、U14、U20的UP端，为一队加法部分，将异或门U18A接至U7、U8、U19的DOWN端，为减法部分。开关计数置零控制U7、U8、U19、U13、U14、U20的C
8、LR端接通电源，当开关闭合是，分数置零，开始重新计数。 用四个计数器和四个半导体数码管LED进行对分数的统计和显示，其电路图如下图4图4 分数显示电路所示，采用的是四片74LS192可逆十进制计数器 ，LED数码管接收来自74LS192的输出信号并显示出来。此外，显示电路中还包括记分置零的开关设置，其原理就是将CLR接低电平即可实现。2、倒计时电路模块 倒计时模块由两片74LS192可逆十进制计数器和译码电路构成。LED数码管接收来自74LS192的输出信号并显示出来。74LS192的9，10，11，15引脚完成时间设定功能，本设计定时为24秒，所以把左边的芯片的1引脚接高电位，右边芯片的10
9、引脚接高电位，其余的全接低电位，使计时器的初始时间设定为24秒。该电路主要完成四个功能： 一是显示倒计时时间示数。 二是当有一队得分时，计数器会自动置零从24S开始计时。工作过程为：开始比赛前，74LS192的置数端为低电位，处于初始状态，数码管显示为24，5引脚接高电位。比赛开始后，秒脉冲推动U23开始倒记时，同时U23产生的信号由13引脚输出，做为U23的CP信号推动U22倒记时，完成十进制的倒记时功能。当有人进球得分后U26的2B引脚会得到一个低电平的输入，会与其左侧的VCC相与得到一个低电平，就会使计时器回复初始值，就是设定的初始值24S，从新开始计时，达到了每队进行24S倒计时功能；
10、 三是计时为0时蜂鸣器报警。工作过程为：当计数达到00时，会由U22的13端输出低电平，将它取反，与高电平相与接到蜂鸣器的一端，蜂鸣器的另一端接555的脉冲，即可是蜂鸣器报警；以上两点均可在图5中得到图5 倒计时功能及蜂鸣器启动 四是蜂鸣器的2S报警。工作过程为：这个模块会用到74LS192计数器U28，将其初始值定位2，即1引脚接高电位，其余接地，LOAD接的是U22的13端的取反，所以只有在U22输出为低电平时，也就是计时为零时，U28开始工作，当计数为0时，U28的13端输出低电平与555的脉冲输出相与，得到低电平，使蜂鸣器停止工作。如图6所示图6 蜂鸣器2S倒计时 五是脉冲模块，其电路
11、图，如图7所示。图7 555脉冲产生器 由于本电路需要计时器，所以由555芯片构成周期为1秒的多谐振荡器。原理图如图6所示。其中由555芯片构成的多谐振荡器，振荡频率为： （1） 由（1）公式知，通过计算可得，要使周期为近似为现实中的1秒，设定电阻R3，R4为51k、47k，电容的值为10nF。这样多谐振荡器的周期就为1秒。 通过以上的五个功能可以得到整个倒计时系统的大体模样，通过分析与整理，得到如图8所示的倒计时电路图。图8 倒计时模块的总电路图四、 性能的测试1、脉冲电路的测试如表1所示，该脉冲信号输出波形为周期（T）=1s，频率（f）=1Hz的脉冲。表1 脉冲电路测试数据表R3（K）R4
12、（K）C2(nF)周期(s)频率(Hz)51471011图9 脉冲电路周期图10 脉冲电路周期 555脉冲电路周期如图10所示。2、电路整体性能测试整体性能测试其过程主要演示电路的运行过程，分为加分和减分过程，并观察其现象是否符合设计要求。以下为测试过程。打开电路后，先将计数置零，并将倒计时置零，开始演示。首先，调试加分功能，以一队为例，将一队加分开关闭合，分别点击加3，加2和加1分，直至进位，如图11所示。功能正常运行。图11 一队进球得分功能测试减分调试，将一队加分开关断开，闭合一队减分开关，分别点击加3，加2和加1分，电路均正常运行，如图12所示。最后显示分数为5分，与预期效果相同，说明
13、系统正常工作。当24S仍然没有进球得分时，会触发报警，报警铃声响2S，如图12所示，当2S倒计时后，报警停止。还带有计时暂停功能，即断开计时暂停开关可实现。达到24S违例要求，并且带有警报提醒，与要求完全相同。如图13所示对电路的整体测试结果完全符合实验最初设计要求，电路设计连接成功。图12 一队减分功能测试图13 倒计时报警五、 结论电路的性能测试符合要求，能够很好的完成实验要求，并且更加智能化，让操作的步骤更少，其主要操作步骤是这样的，接通电源，将计时置零开关打到预置端，倒计时数码管显示24开始倒计时，此时若有一方进球得分，将重新计时。如果24S内双方一直没有没有进球的分，蜂鸣器会发生2S
14、警报声。比赛过程中某队得分或减分可通过开关调控。 本实验设计电路结构简单，且运行正常，其主要利用常见的74LS系列集成电路芯片和555芯片，并通过划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了篮球记分牌设计，设计分为三个模块，分别是比分记分模块、24S计时模块、蜂鸣器2S倒计时模块。其中比分记分模块分为1分、2分、3分加减分设置，通过计数器得到不同的波形，通过74LS192进行加减分；24S倒计时和2S蜂鸣器倒计时则是通过时钟脉冲采用的以555定时器构成的多谐振荡电路产生，定时电路是以74LS192为主要芯片构成的，最后都能正常运作，无过多的干扰，是整个过程趋于稳定化。参考文献1 阎石主编.数字电子技术. M北京：高等教育出版社，2006年2 崔葛瑾主编.数字电路实验基础.M上海：同济大学出版社，2005年3 童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础M北京
