基于数字电路的篮球记分器设计.docx
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基于数字电路的篮球记分器设计
ModifiedbyJACKontheafternoonofDecember26,2020
基于数字电路的篮球记分器设计
课程设计报告
题目:
基于《数字电路》的篮球记分器设计
学年:
2014-2015学期:
第一学期
专业:
汽车电子班级:
2班
学号:
xxxxx姓名:
xxxx
学号:
xxxx姓名:
xxxxxx
学号:
xxxx姓名:
冉冬镜
指导教师:
xxxx
时间:
xxxx年xx月xx日-xxxx年xx月xx日
基于《数字电路》的篮球记分器设计
一、设计内容与要求
基于《数字电路》设计一个篮球比赛记分显示器。
基本要求:
(1)电路具有进球得分加2分或3分,罚球进球得分加1分的功能。
(2)电路具有纠正错判得分减3分、2分或1分功能。
(3)显示总分功能,用三位LED显示器,最高可现实999。
(4)每次篮球比赛后显示器可清零。
功能描述:
(1)加分功能:
当加、减分置换开关S4拨到加分档时,按下相应的按钮开关S1A、S2A、S3A时,可以分别进行加1分、2分3分。
(2)减分功能:
当加、减分置换开关S4拨到减分档时,按下相应的按钮开关S1A、S2A、S3A时,可以分别进行减1分、2分3分。
(3)清零功能:
当按下跳变开关S5时,可以将显示器上的数据清零。
二、元器件清单
1、计数器74LS192D(3片)2、计数器74LS160D(3片)
3、LED显示器(3片)
4、跳变开关(1个)
普通开关(3个)
单刀双掷开关(1个)
5、与非门(3个)
非门(3个)
或门(1个)
异或门(2个)
6、5V直流电源(6个)
7、5V1kHz交流电源(1个)
8、接地(1个)
9、导线若干
三、设计方案及电路原理分析
根据篮球比赛规则,篮球记分有1分、2分、3分的情况,通过对电路输入一个脉冲、两个脉冲、三个脉冲,使计数器对分数进行统计,这需要三个脉冲分路(用三片四位二进制加法计数器74LS160D组成二、三进制计数器,控制加2、3分的计数脉冲。
)
电路要具有加分、减分功能。
当球队比赛得分时,用加法计分器通过控制分路加相应的分数;如果裁判误判了,可用减法计数器减掉误判的分数(用三片十进制可逆计数器74LS192D组成的加、减分计数器,用于加、减分及总分累加,最多可计999)。
电路要具有显示功能。
(用三片LED显示器,显示器用于显示分数)。
电路框图
加、减置换
显示器
显示
记分电路
一分脉冲
二分脉冲
三分脉冲
分数清零
1、脉冲部分
设计要求有一分、二分、三分的加减,就需有提供相应的脉冲的电路,这里我们用三个十进制计数器74LS160D来分别设计一分、二分、三分的电路。
74LS160D是十进制加法计数器,具有异步清零、同步置数、保持状态不变等功能,具体引脚图、功能表如下:
(1)一分电路
对一分电路,当输出从0000变化到0011时,QA与QB通过与非门接到ENP,QA与QB经过与非门的输出为零,使它保持0011的状态不变,CLR则通过一个开关S1A来控制,S1A闭合时,QB输出的则是一个脉冲。
(2)二分电路
对二分电路,当从0000变化到0011时,QA与QB通过与非门接到ENP,QA与QB经过与非门出来的为零,使它保持0011的状态不变,CLR则通过一个开关S2A来控制,S2A闭合时,QA输出的则是两个脉冲。
(3)三分电路
对三分电路,当从0000变化到0101时,QA与QC通过与非门接到ENP,QA与QC经过与非门出来的为零,使它保持0101的状态不变,CLR则通过一个开关S3A来控制,S3A闭合时,QA输出的则是三个脉冲。
2.加、减置换部分
加、减置换选用一个单刀双掷开关来实现,对三种脉冲的选用可用一个三输入或门来进行选择。
3、显示器分数清零部分
该部分可运用74LS192D高电平清零的功能来实现。
因只在需要时进行清零,故可安置一个开关。
这里选择跳变开关,可省去清零后让其重新归位的操作,电路图如下:
4、计分部分
设计要求记分部分包括加、减两部分,所以用双时钟输入的十进制计数器74LS192D。
74LS192D是同步十进制可逆计数器,为双时钟输入,具有同步清零和同步置数等功能,具体引脚图、功能表如下:
表374LS192D的功能表
计分部分电路图设计如下:
5、显示部分
数码管按照其发光二极管的连接方式不同,可分为共阳极和共阴极两种。
共阴极是指数码管中所有发光二极管的阴极连在一起接低电平,而阳极分别由a、b、c、d、e、f输入信号驱动,当某个输入为高电平时,相应的发光二极管点亮;共阳极数码管则相反,它的所有发光二极管的阳极连在一起接高电平,而阴极分别由a、b、c、d、e、f输入信号驱动,当某个输入为低电平时,相应的发光二极管点亮。
由于计数器输出的是8421BCD码,数码管不能直接显示成数字,为了让数码管显示人们看懂的数字,就需要把计数器输出的8421BCD码转换成数码管显示的阿拉伯数字,这就需要译码器的翻译。
设计中我们用DCD_HEX_BLUE七段发光二极管译码显示器。
DCD_HEX_BLUE为共阴极LED数码管。
显示器引脚从左到右依次
为:
4、3、2、1。
该显示包含了译码功能,所以无需专门的译码器。
七段显示器
正确的引脚接连方式如下图:
四、仿真调试与分析
打开Multisim软件,将电路进行仿真调试。
进行仿真时进行置零,加、减一分、二分、三分的操作,以确定电路既能能正常运行,又能满足题目的设计要求。
仿真电路如下:
按下调试开关,LED显示999,再按开关S5(或0),将LED显示清零。
按开关S4(或空格Space),将开关S4(或空格Space)置到加,按两下开关S1A(或1)加一分,按两下开关S2A(或2)加二分,按两下开关S3A(或3)加三分;再按开关S4空格Space,将开关切换到减,按两下开关S1A(或1)减一分,按两下开关S2A(或2)减二分,按两下开关S3A(或3)减三分。
(注:
按的两下不能连续按,中间应稍作停顿。
)
五、设计心得
在这次课程设计中,对篮球记分电路的设计,使我对数字电子的一般设计和功能有了较为宏观的了解,也提高了我的逻辑思维能力,使我在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步,加深了我在组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识,进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。
另外,我还对数字电子技术这一门学科有了进一步的认识。
刚开始面对这项课程设计时,心中还是一片茫然,不知道从何下手,不知该选用什么样的芯片,没有任何设计思路,平时所学的理论知识此刻也起不了什么作用。
因为当时学习数字电路时没花太多的心思,很多知识都是略懂一二,最多的只是为了应付考试,没有深入的去研究。
虽然当时也有数字电路的实验,但那也是按已给的电路连好实物电路,根本没有自行设计过电路。
开始电路设计只知道需要计数器,但究竟是哪一种或哪几种并不清楚,于是就在网上查找,看了一些相关的设计才知道要用74LS192D双时钟十进制加法器和74LS160D同步十进制计数器,但对它们的功能不清楚,于是又查看与计数器相关的知识,才对以上那两个计数器功能有所了解,从而才开始下面的设计。
最终完成了该课程设计,满足了题目中的设计要求,但还有些不尽人意的地方。
在进行仿真时,对加、减一二三分的操作时,需按两下开关,而且中间要有停顿,来得到脉冲,以达到加、减分的功能。
总觉得每次按两下有些麻烦,要是按一下就可完成加、减分的功能就方便多了,曾试图用自动弹起开关如J2,但按下停留的时间不够就又自动弹起,无法形成脉冲,故放弃了这种改动的方法。
这使我在这次设计中遇到的难题层出不穷,现在才真的知道了理论与实际的差距,在理论的学习中,觉得很顺手,但在实际应用中就显得那么的无能为力,为了做好这个课程设计,我花了很多时间在方案的讨论与选择,电路的分析与设计中,到最后的电路仿真测试,让我真正的感觉到了自己各方面知识的匮乏以及经验的不足,还有自己平时对细节的忽视,通过这次课程设计也使我学到了很多我平常都不知道的东西,更重要的是我明白了一个道理,许多看上去很难理解的,或者很神秘的东西,当你真正愿意发时间去研究它的时候,它会变得很简单,因此,在以后的学习中,生活中,我会尽量养成勤于思考,勤于动手,不怕困难的好习惯。
完成了这项课程设计,更加地清楚自己该如何的学习,如何的去掌握知识的应用,为以后的专业发展和工作奠定基础。
六、建议
由于我们是第一次接触,老师就是我们的引路人,希望老师多花点时间指导我们一下,让我们对设计有个大概的了解,让我们自己去解决问题,能更好的培养自己独立思考的能力,当然一味的把设计思路以及方法告诉我们也是不可取的,这样我们就几乎学不到什么东西,更不要说去开发自己的创新思维了。
像有些设计题目都是相当经典的,但也要争取做到不要跟上一届的题目相同,能够在原来的基础上改变一点,这样就能避免我们由于懒惰而不愿花时间去思考,但也能顺利完成这个课程设计。
其次,我觉得学校要尽量多给我们这样的机会,因为一旦这样的机会多起来,我们学到的就不只是理论上的东西了,最重要的是我们的逻辑思维能够得到很大的提高。
设计之前,要弄清楚设计目的从而确定芯片类型,这就要求我们能熟练掌握书本中的一些基本知识,比如各类芯片的功能、工作原理等;设计过程中,要明确设计思路,不要盲目着手,将设计分为几大模块,一个一个去解决。
在遇到不懂的问题,以及电路接连出错自己不能排查的,可以叫同学或者指导老师帮忙发现错误,并加以修改。
七、参考文献
[1].孙津平.数字电子技术(第三版)[M].
西南电子科技大学出版社.2012年7月.29-42.
[2].康华光.
电子技术基础(数字部分)[M].
北京:
高等教育出版社.2006:
143-157.
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- 基于 数字电路 篮球 记分 设计
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