篮球比赛电子记分牌数电课程设计.docx

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篮球比赛电子记分牌数电课程设计

广东石油化工学院

课程设计说明书

课程名称：

 数字电子技术课程设计  

题  目：

 篮球比赛电子记分牌  

学生姓名：

专  业：

班  级：

学  号：

指导教师：

日  期：

  年 月 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，发出声光提示。

（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

整个电路分为倒计时，记分牌，持球与暂停秒牌，加时与中场休息。

倒计时部分：

总比赛时间为40分钟，分4个小节，每节10分钟，需要用到4个十进制计时器；记分牌可以根据情况分别加1分2分3分，所以需要3个脉冲分路，同时添加一个减法器，以解决误判情况；设置一个时间暂停，暂停灯会亮，在比赛进行时，设置一个持球时间倒计时，持球结束可以重置为零，若持球时间到，要有灯提示

电路框图为

三、单元电路设计与参数计算

74LS192

输入

输出

清零

置数

加计数

减计数

数据

QA

QB

QC

QD

CLR

LOAD‵

UP

DOWN

A

B

C

D

1

×

×

×

×

×

×

×

0

0

0

0

0

0

×

×

d0

d1

d2

d3

d0

d1

d2

d3

0

1

↑

1

×

×

×

×

递增计数

0

1

1

↑

×

×

×

×

递减计数

0

1

↑

1

×

×

×

×

保持

74LS160

CLK

CLR‵

LOAD‵

ENP

ENT

工作状态

×

0

×

×

×

置零

↑

1

0

×

×

预置数

×

1

1

0

1

保持

×

1

1

×

0

保持（但C=0）

↑

1

1

1

1

计数

1.倒计时

电路图如下

如图所示，元件U1，U2，U3，U4是4个74LS192，而U5-U8是七段字符显示器。

由于我们要做的是一个每节10分钟的比赛倒计时，所以让分位U5置数为1001，显示为9；秒十位U6置数为0101，显示为5；而U8是显示的是比赛的节数，所以置数为0001，显示为1。

接一个始终脉冲V1

至U3DOWN处，U3BO输出接U2DOWN，使U6U7显示是一个60秒倒计时。

而U2的BO输出接U1DOWN，使得分位也从9开始倒计，U1BO接U4UP，当每次分秒位倒计为0分0秒，节数就递增，当U4增至5时会回归为1。

加时赛与中场休息时间电路图

此电路原理跟总时间倒计时一样，而电路添加J2开关控制加时赛时间暂停。

2.持球与暂停秒牌

电路图如下

从电路图可知，持球时间显示U5、U6是由秒个位U1置数为0100，显示为4，让U2置数为0010为2，将U2的QD输出接到一个非门

后并且与U1的LOAD相接，则显示器U5U6显示的是一个24秒倒计时，在非门一端加入PB-DPST双闸开关，停止倒计时时显示器会重置显示为24。

通过两个74LS00与非门组成与非门的锁存器和开关J3，进行24秒持球和20秒暂停的切换，对U3置数为0000，显示为0，U4置数为0010，显示为2，将U4的BO输出端进位给X2灯

每当一个20秒倒数完毕，灯会亮，当再次倒数时，显示会重置为20秒开始倒计。

3.记分牌

电路图如下

U7为一分控制电路，当变成0011时，QA与QB通过与非门接到ENP，RD则通过一个开关J2

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，闭合开关不变，当断开时显示器加1；U10为二分控制电路，当变成0011时，同上QA与QB通过与非门接到ENP，RD则通过一个开关J3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，当闭合开关时加1分，断开时又加1分，合计2分；U14是一个三分控制电路，当变到0101时，QA与QC通过与非门接到ENP，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，闭合开关时加2分，断开时加1分，合计3分。

J5是一个双向开关切换电路，拨上为加法电路拨下为减法电路，原理是将一个异或门U21B与U1、U2、U3的UP端相接，构成一个加法部分，将异或门U21A与U1、U2、U3的DOWN端相接，构成一个减法部分。

开关J1与U1、U2、U3的CLR端接通电源，CLR为高电平，而CLR是低电平有效，所以显示置数为0。

J1是个置零开关。

四、总电路工作原理及元器件清单

总电路图

电路开始通电时，倒计时开始工作，从9分59秒开始倒计时，每一个10分倒计完，X2灯会亮，并且节数会逐级递增，当增至5时就回归为1。

闭合控制比赛暂停时间开关J3时，总时间倒计暂停，控制J4开关则每队人员要求暂停20秒倒计，每次倒计完，X1灯会亮。

在比赛过程中，有队伍开始带球进攻时，可以控制J1开关，持球倒计时开始，再按则持球停止，重置为24秒。

得分由J6J7J8控制，一次为1分2分3分。

打开开关，倒计时开始倒计，按C，24秒开始倒计，再按停止并重置，按A比赛暂停，再按D为20倒计比赛的暂停时间。

若比赛有队伍得1分时，按1闭合，再按1断开，加1分；得2分时，按2闭合，加1分，再按2断开，加1分，合计2分；得3分时，按3闭合，加2分，再按3断开，加1分，合计3分。

若误判，按Q转为减法器，看情况剪。

按0为记分牌全部置零。

3．元件清单

元件序号

型号

主要参数

数量

备注

J1，J2，J3，J4，J9，J10，J12

SWITCH,SPDT

7

Generic\SPDT

U59,U56,U55,U48,U47,U21,U9

74LS,74LS04D

7

Generic\DO14

U57,U52,U50,U49,U44,U42,U41,

U24,U23,U22,U14,U13,U12,U11,

U4,U3,U2,U1

74LS,74LS192D

18

Generic\DO16

U20

74LS,74LS08D

1

Generic\DO14

U40,U39,U19,U10

74LS,74LS00D

4

Generic\DO14

U38

74LS,74LS86D

1

Generic\DO14

U37

74LS,74LS32D

1

Generic\DO14

J8,J7,J6,J5

SWITCH,SPST

4

Generic\SPST

U34,U31,U28

74LS,74LS160D

3

Generic\DO16

R1,R2

RESISTOR,5.1kOhm_5%

2

Generic\RES0.5

五、仿真调试与分析

打开开关，倒计时开始倒计，按C，24秒开始倒计，再按停止并重置，按A比赛暂停，再按D为20倒计比赛的暂停时间。

若比赛有队伍得1分时，按1闭合，再按1断开，加1分；得2分时，按2闭合，加1分，再按2断开，加1分，合计2分；得3分时，按3闭合，加2分，再按3断开，加1分，合计3分。

若误判，按Q转为减法器，看情况剪。

按0为记分牌全部置零。

六、结论与心得

在这个学期我才第一次接触到数字电子技术，刚开始学的时候，第一章第二章还是蛮好理解的，慢慢的熟悉了与或非门这些抽象的图形和概念，第三张开始就把逻辑门串并联，比起电路来更难理解，但是坚持下来，还是学会了。

但是在越往后的学习里，就开始出现了组合逻辑电路的设计与分析，学习到这里的时候，我就在猜，这门课程该不会有让我们去设计一个数字电路吧？

结果真的就发生了。

老实说，虽然我猜中了，但是当知道要我们去设计一个电路的时候，我那时候真的是傻眼了，因为我只是一味的看书，脑子里都是那书上的例题，给我个新的题目别说做出来了，想出一个思路也是比较难的。

最后我简单的实验被别人选了，我咬咬牙就选了篮球比赛电子记分牌，我负责的板块是倒计时部分。

一开始我要怎么才能让他倒计时呢？

本来我想弄一个40分钟倒计时的，但是这个有点繁琐，因为如果要检查的话，就必须从40分钟开始倒计等它一直倒计到0，要花上相当部分时间，不方便检查，于是想到了篮球比赛都是有4节的，所以就想到不如做个10分钟倒计时，于是我可能会用到十进制可逆计时器，于是我就开始看书上的第六章，那一章是我最不擅长的，也是最重要的。

不过好在课堂上有知道怎么去置数，于是先试试吧，就用软件开始连线，一开始出现的问题是从9分99秒开始倒数，这明显是错的，为了让它从59开始倒数，我想起来一次数电实验正好是做一个六十进制。

于是就套用了那边的知识。

调试了之后就差不多了，虽然我这个版块是比较简单的，但是让我认识到我之前学习的漏洞，同时我知道自己缺少一种创新意识，通过这次课程设计，我了解基础是最重要的，要设计好一个东西，基础是必须的，同时也需要有丰富的创新思维。

七、参考文献

[1].《数字电路技术基础教程》阎石主编清华大学出版社

[2].篮球比赛基本规则