基于《數(shù)字電路》的籃球記分器設(shè)計

1、課程設(shè)計報告題 目：基于數(shù)字電路的籃球記分器設(shè)計學(xué) 年：2014-2015學(xué) 期：第一學(xué)期 專 業(yè)：汽車電子 班 級： 2班 學(xué) 號：xxxxx 姓 名： xxxx 學(xué) 號：xxxx 姓 名： xxxxxx 學(xué) 號：xxxx 姓 名： 冉冬鏡 指導(dǎo)教師:xxxx時 間：xxxx年xx月xx日-xxxx年xx月xx日基于數(shù)字電路的籃球記分器設(shè)計一、設(shè)計內(nèi)容與要求基于數(shù)字電路設(shè)計一個籃球比賽記分顯示器?；疽螅海?）電路具有進球得分加2分或3分，罰球進球得分加1分的功能。（2）電路具有糾正錯判得分減3分、2分或1分功能。（3）顯示總分功能，用三位LED顯示器，最高可現(xiàn)實999。（4）每次籃球比賽

2、后顯示器可清零。功能描述：（1）加分功能：當加、減分置換開關(guān)S4撥到加分檔時，按下相應(yīng)的按鈕開關(guān)S1A、S2A、S3A時，可以分別進行加1分、2分3分。（2）減分功能：當加、減分置換開關(guān)S4撥到減分檔時，按下相應(yīng)的按鈕開關(guān)S1A、S2A、S3A時，可以分別進行減1分、2分3分。（3）清零功能：當按下跳變開關(guān)S5時，可以將顯示器上的數(shù)據(jù)清零。二、元器件清單1、計數(shù)器74LS192D（3片）2、計數(shù)器74LS160D（3片） 3、LED顯示器（3片） 4、 跳變開關(guān)（1個） 普通開關(guān)（3個） 單刀雙擲開關(guān)（1個）5、與非門（3個） 非門（3個） 或門（1個） 異或門（2個）6、5V直流電源（6個）

3、7、5V1kHz交流電源（1個）8、接地（1個）9、導(dǎo)線若干三、設(shè)計方案及電路原理分析根據(jù)籃球比賽規(guī)則，籃球記分有1分、2分、3分的情況，通過對電路輸入一個脈沖、兩個脈沖、三個脈沖，使計數(shù)器對分數(shù)進行統(tǒng)計，這需要三個脈沖分路 （用三片四位二進制加法計數(shù)器74LS160D組成二、三進制計數(shù)器，控制加2、3分的計數(shù)脈沖。）電路要具有加分、減分功能。當球隊比賽得分時，用加法計分器通過控制分路加相應(yīng)的分數(shù)；如果裁判誤判了，可用減法計數(shù)器減掉誤判的分數(shù) （用三片十進制可逆計數(shù)器74LS192D組成的加、減分計數(shù)器，用于加、減分及總分累加，最多可計999）。電路要具有顯示功能。（用三片LED顯示器，顯示器

4、用于顯示分數(shù)）。電路框圖加、減置換顯示器顯示記分電路 一分脈沖二分脈沖三分脈沖分數(shù)清零1、脈沖部分設(shè)計要求有一分、二分、三分的加減，就需有提供相應(yīng)的脈沖的電路，這里我們用三個十進制計數(shù)器74LS160D來分別設(shè)計一分、二分、三分的電路。74LS160D 是十進制加法計數(shù)器，具有異步清零、同步置數(shù)、保持狀態(tài)不變等功能,具體引腳圖、功能表如下：（1）一分電路對一分電路，當輸出從0000變化到0011時，QA與QB通過與非門接到ENP，QA與QB經(jīng)過與非門的輸出為零，使它保持0011的狀態(tài)不變，CLR則通過一個開關(guān)S1A來控制，S1A閉合時，QB輸出的則是一個脈沖。（2）二分電路對二分電路，當從00

5、00變化到0011時，QA與QB通過與非門接到ENP，QA與QB經(jīng)過與非門出來的為零，使它保持0011的狀態(tài)不變，CLR則通過一個開關(guān)S2A來控制，S2A閉合時，QA輸出的則是兩個脈沖。（3）三分電路對三分電路，當從0000變化到0101時，QA與QC通過與非門接到ENP，QA與QC經(jīng)過與非門出來的為零，使它保持0101的狀態(tài)不變，CLR則通過一個開關(guān)S3A來控制，S3A閉合時，QA輸出的則是三個脈沖。2.加、減置換部分加、減置換選用一個單刀雙擲開關(guān)來實現(xiàn)，對三種脈沖的選用可用一個三輸入或門來進行選擇。3、顯示器分數(shù)清零部分該部分可運用74LS192D高電平清零的功能來實現(xiàn)。因只在需要時進行清

6、零，故可安置一個開關(guān)。這里選擇跳變開關(guān)，可省去清零后讓其重新歸位的操作，電路圖如下：4、計分部分設(shè)計要求記分部分包括加、減兩部分，所以用雙時鐘輸入的十進制計數(shù)器74LS192D。74LS192D是同步十進制可逆計數(shù)器，為雙時鐘輸入，具有同步清零和同步置數(shù)等功能，具體引腳圖、功能表如下：表3 74LS192D的功能表計分部分電路圖設(shè)計如下：5、顯示部分數(shù)碼管 按照其發(fā)光二極管的連接方式不同，可分為共陽極和共陰極兩種。共陰極是指數(shù)碼管中所有發(fā)光二極管的陰極連在一起接低電平，而陽極分別由 a、b、c、d、e、f輸入信號驅(qū)動，當某個輸入為高電平時，相應(yīng)的發(fā)光二極管點亮；共陽極數(shù)碼管則相反，它的所有發(fā)光

7、二極管的陽極連在一起接高電平，而陰極分別由 a、b、c、d、e、f輸入信號驅(qū)動，當某個輸入為低電平時，相應(yīng)的發(fā)光二極管點亮。由于計數(shù)器輸出的是8421BCD碼，數(shù)碼管 不能直接顯示成數(shù)字，為了讓數(shù)碼管 顯示人們看懂的數(shù)字，就需要把計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管 顯示的阿拉伯數(shù)字，這就需要譯碼器的翻譯。設(shè)計中我們用DCD_HEX_BLUE七段發(fā)光二極管譯碼顯示器。DCD_HEX_BLUE為共陰極LED數(shù)碼管。顯示器引腳從左到右依次為：4、3、2、1。該 顯示包含了譯碼功能，所以無需專門的譯碼器。七段顯示器正確的引腳接連方式如下圖：四、仿真調(diào)試與分析打開Multisim 12.0軟件，將

8、電路進行仿真調(diào)試。進行仿真時進行置零，加、減一分、二分、三分的操作，以確定電路既能能正常運行，又能滿足題目的設(shè)計要求。仿真電路如下：按下調(diào)試開關(guān)，LED顯示999，再按開關(guān)S5（或0），將LED顯示清零。按開關(guān)S4（或空格Space），將開關(guān)S4（或空格Space）置到加，按兩下開關(guān)S1A(或1)加一分，按兩下開關(guān)S2A（或2）加二分，按兩下開關(guān)S3A（或3）加三分；再按開關(guān)S4空格Space，將開關(guān)切換到減，按兩下開關(guān)S1A(或1)減一分，按兩下開關(guān)S2A（或2）減二分，按兩下開關(guān)S3A（或3）減三分。（注：按的兩下不能連續(xù)按，中間應(yīng)稍作停頓。）五、設(shè)計心得在這次課程設(shè)計中，對籃球記分電路的

9、設(shè)計，使我對數(shù)字電子的一般設(shè)計和功能有了較為宏觀的了解，也提高了我的邏輯思維能力，使我在邏輯電路的分析與設(shè)計上有了很大的進步，加深了我在組合邏輯電路與時序邏輯電路的認識，進一步增進了對一些常見邏輯器件的了解。另外，我還對數(shù)字電子技術(shù)這一門學(xué)科有了進一步的認識。剛開始面對這項課程設(shè)計時，心中還是一片茫然，不知道從何下手，不知該選用什么樣的芯片，沒有任何設(shè)計思路，平時所學(xué)的理論知識此刻也起不了什么作用。因為當時學(xué)習(xí)數(shù)字電路時沒花太多的心思，很多知識都是略懂一二，最多的只是為了應(yīng)付考試，沒有深入的去研究。雖然當時也有數(shù)字電路的實驗，但那也是按已給的電路連好實物電路，根本沒有自行設(shè)計過電路。開始電路設(shè)

10、計只知道需要計數(shù)器，但究竟是哪一種或哪幾種并不清楚，于是就在網(wǎng)上查找，看了一些相關(guān)的設(shè)計才知道要用74LS192D雙時鐘十進制加法器和74LS160D同步十進制計數(shù)器，但對它們的功能不清楚，于是又查看與計數(shù)器相關(guān)的知識，才對以上那兩個計數(shù)器功能有所了解，從而才開始下面的設(shè)計。最終完成了該課程設(shè)計，滿足了題目中的設(shè)計要求，但還有些不盡人意的地方。在進行仿真時，對加、減一 二 三分的操作時，需按兩下開關(guān)，而且中間要有停頓，來得到脈沖，以達到加、減分的功能。總覺得每次按兩下有些麻煩，要是按一下就可完成加、減分的功能就方便多了，曾試圖用自動彈起開關(guān)如J2，但按下停留的時間不夠就又自動彈起，無法形成脈沖

11、，故放棄了這種改動的方法。這使我在這次設(shè)計中遇到的難題層出不窮，現(xiàn)在才真的知道了理論與實際的差距，在理論的學(xué)習(xí)中，覺得很順手，但在實際應(yīng)用中就顯得那么的無能為力，為了做好這個課程設(shè)計，我花了很多時間在方案的討論與選擇，電路的分析與設(shè)計中，到最后的電路仿真測試，讓我真正的感覺到了自己各方面知識的匱乏以及經(jīng)驗的不足，還有自己平時對細節(jié)的忽視，通過這次課程設(shè)計也使我學(xué)到了很多我平常都不知道的東西，更重要的是我明白了一個道理，許多看上去很難理解的，或者很神秘的東西，當你真正愿意發(fā)時間去研究它的時候，它會變得很簡單，因此，在以后的學(xué)習(xí)中，生活中，我會盡量養(yǎng)成勤于思考，勤于動手，不怕困難的好習(xí)慣。完成了這

12、項課程設(shè)計，更加地清楚自己該如何的學(xué)習(xí)，如何的去掌握知識的應(yīng)用，為以后的專業(yè)發(fā)展和工作奠定基礎(chǔ)。六、建議由于我們是第一次接觸，老師就是我們的引路人，希望老師多花點時間指導(dǎo)我們一下，讓我們對設(shè)計有個大概的了解，讓我們自己去解決問題，能更好的培養(yǎng)自己獨立思考的能力，當然一味的把設(shè)計思路以及方法告訴我們也是不可取的，這樣我們就幾乎學(xué)不到什么東西，更不要說去開發(fā)自己的創(chuàng)新思維了。像有些設(shè)計題目都是相當經(jīng)典的，但也要爭取做到不要跟上一屆的題目相同，能夠在原來的基礎(chǔ)上改變一點，這樣就能避免我們由于懶惰而不愿花時間去思考，但也能順利完成這個課程設(shè)計。其次，我覺得學(xué)校要盡量多給我們這樣的機會，因為一旦這樣的機會多起來，我們學(xué)到的就不只是理論上的東西了，最重要的是我們的邏輯思維能夠得到很大的提高。設(shè)計之前，要弄清楚設(shè)計目的從而確定芯片類型，這就要求我們能熟練掌握書本中的一些基本知識，比如各類芯片的功能、工作原理等；設(shè)計過程中，要明確設(shè)計思路，不要盲目著手，將設(shè)計分為幾大模塊，一個一個