湖南工程学院课程设计

湖南工程学院

课程设计

课程名称数字电子技术

课题名称篮球比赛记分牌设计

专业自动化

班级1002

学号201001020227

姓名梁巨峰

指导教师郭照南

2012年10 月21 日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称：数字电子技术

题目：篮球比赛记分牌设计——B题

专业班级：自动化1002 班

学生姓名：梁巨峰

学号： 201001020227

指导老师：郭照南

审批：

任务书下达日期2012年12月10日星期一设计完成日期 2012年12月21日星期五

设计内容与设计要求

一．设计内容：

自选元器件设计制作一个篮球竞赛计分系统，具体设计要求如下：

1、设计图1所示篮球记分牌电路，用六个数码管分别显示甲乙双方的得分总数（累加方式），要求甲乙双方各显示为三位数（可显示至百位）。

2 、要求设置1分、2分、3分三个按键，用以分别对得1分、2分、3分进行记分，每按一次，记分牌累加相应的分数（即分别完成加1、加2、加3计数）。

3、设置甲乙方记分选择开关：拨动选择开关可控制分别对甲方或对乙方进行记分操作。

4、要求记分电路具有修改功能，用一个加减开关实现加减控制。使得记分器既能实现加1、加2、加3分，也能实现减1、减2、减3分的功能。

5、每次兰球比赛记分后用一个开关给系统清零，使系统复位，准备下一次比赛实验。

6、独立完成兰球比赛记分牌的设计、装配及调试。

图1：篮球竞赛计分牌

二、设计要求：

1． 设计思路清晰，给出整体设计框图； 2． 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路

工作原理，元器件清单；

3． 完成总电路设计，设计图纸完备； 4． 安装调试电路；

5．

写出设计报告；

主要设计条件

1. 提供直流稳压电源、信号源、示波器等仪器；

2. 提供各类TTL 集成电路芯片、电阻、电容及插接件等元器件。

3.提供电子综合实验装置。

篮球记分器

1分键 2分键 3分键 加减键 复位键 Clk

说明书格式

1、课程设计封面；

2、课程设计任务书；

3、说明书目录；

4、设计总体思路，基本原理和框图；

5、单元电路设计（各单元电路图）；

6、总电路设计（总电路图）；

7、安装、调试步骤；

8、故障分析与电路改进；

9、总结与设计调试体会；

10、附录（元器件清单）；

11、参考文献；

12、课程设计成绩评分表。

进度安排

第一周：

星期一上午安排任务。

星期一~星期二：查资料、设计

星期三~星期四：

单元电路设计和仿真，电路修改〈四楼现代设计室〉

星期四下午：领取元器件和设备〈四楼电子综合实验室〉

第二周：

第一周星期五下午~第二周星期四：

安装调试电路；〈四楼电子综合实验室〉

星期四~星期五：检查硬件电路、写总结报告,答辩。

参考文献

《电子技术与EDA技术课程设计》郭照南主编

《电子技术课程设计指导》彭介华主编

《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编

目录

1.设计内容 (1)

2.设计要求 (2)

3.设计方案 (2)

4.电路的设计 (3)

5.仿真调试与分析 (10)

6.故障分析与电路改进 (11)

7.总结与设计调试体会 (12)

8.附录 (14)

一．设计内容

自选元器件设计制作一个篮球竞赛计分系统，具体设计要求如下：

1、设计图1所示篮球记分牌电路，用六个数码管分别显示甲乙双方的得分总数（累加方式），要求甲乙双方各显示为三位数（可显示至百位）。

2 、要求设置1分、2分、3分三个按键，用以分别对得1分、2分、3分进行记分，每按一次，记分牌累加相应的分数（即分别完成加1、加2、加3计数）。

3、设置甲乙方记分选择开关：拨动选择开关可控制分别对甲方或对乙方进行记分操作。

4、要求记分电路具有修改功能，用一个加减开关实现加减控制。使得记分器既能实现加1、加2、加3分，也能实现减1、减2、减3分的功能。

5、每次兰球比赛记分后用一个开关给系统清零，使系统复位，准备下一次比赛实验。

6、独立完成兰球比赛记分牌的设计、装配及调试。

图1：篮球竞赛计分牌

篮球记分器

1分键

2分键 3分键 加减键 复位键 Clk

二、设计要求

1．设计思路清晰，给出整体设计框图；

2．设计各单元电路，给出具体设计思路、电路工作原理，元器件清单；

3．完成总电路设计，设计图纸完备；

4．安装调试电路；

三、设计方案

对应篮球比赛规则的系统的要求，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。

电路要具有计分、减分及显示的功能。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。用三片计数器和三个半导体数码LED进行对分数的统计和显示。

电路框图

记分电路

加

减

置

换

二

分

脉

冲

显

示

显

示

分

数

清

零

一分脉冲三分脉冲

四、电路的设计

1、记分部分

设计要求记分部分包括加减两部分，故考虑双时钟输入的十进制计数器74LS192。74LS192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，具体功能表如下：

故计分部分电路设计如下：

2、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。

本设计采用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。正确的引脚接连方式如下图：

3、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，这里可考虑用三个十进制计数器74LS160来分别设计一分、二分、三分的电路。74LS160 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,具体功能表如下：

（1）一分电路

对一分键电路，当从0000变化到0011时，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，QB 输出的则是一个脉冲了。

（2）二分电路

对二分键电路，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到ENP，RD则通过一个开关J4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。

（3）三分电路

对三分键电路，当从0000变化到0101时，QA与QC通过与非门接到ENP，RD则通过一个开关J5来控制，当到达0101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。

4、加减置换部分

加减置换可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。

5、分数清零部分

该部分可运用74LS192高电平清零的功能来实现。因只在需要时进行清零，故可安置一开关。这里可选择跳变开关，可省去清零后让其重新归位的操作，电路图如下：

五、仿真调试与分析

打开Ewb50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0，将LED显示清零。按空格Space，将开关置到加，按两下1加一分，按两下2加二分，按两下3加三分。再按空格Space，将开关切换到减，按两下1减一分，按两下2减二分，按两下3减三分。（按的两下不能连续按，中间应稍作停顿。）

六、故障分析与电路改进

由于在电路的安装中线路复杂，我对电路进行了一下改进，1,2,3分电路中的非门可以简化，可以直接用高低电平来代替。还有异或门的一个输入不可以悬空，必须拉低电平，需要用一个电阻来并联接低电平。虽然在后来还是遇到了一下问题，但是都是应为接触不良。最后的接线图如下

七、总结与设计调试体会

在本次课程设计中，通过对设计中倒计时钟电路和记分电路的设计，使我对数字电路的一般设计和功能有了较为宏观的了解。这次的课程设计也提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。加深了我们对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，我们还对数字电子技术这一门科学有了进一步的认识。

刚开始看到这项课程设计时，心中还是一片茫然，因为在这个学期的数电课程学习中并没有花太多的心思，很多知识都只是略知一二，最多的也只是为了应付考试，没有深入的去研究。虽然这个学期有做过数电实验，但那也是局部的相关知识，要真正的学会去应用，并不能得心应手。

开始电路的设计并是一无所知，后来才知道需要使用到74LS160同步十进制计数器和74LS192双时钟加减计数器。但是，看似简单的电路，组织起来还是有点麻烦的。对于预置数的方法在课堂的学习中已能熟练掌握，在脉冲输出控制电路循环这一部分就没那么容易的入手了，在经过自己的多次计算和实验后还是没能完美的通过，经过与伙伴的探讨和翻阅相关书籍，还是解决了这一问题，所以说呢，有时候还是需要伙伴们的启发和支持，闭门造车只会阻碍学习和工作的发展。在这部分电路设计出来后，因为刚开始只是为了实现电路的功能，并没有考虑太多的电路布局和电路的美观，导致电路杂乱无章，最后对电路的布局安排做了一定的处理。缜密的思维和耐心是设计所不可

缺少的。后来在网上查找，看了一些相关的设计才知道要用74LS192双时钟十进制加法器和74LS160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。

通过对记分电路的搜索，找到了一些相关的设计，但看着电路也只有发呆的份，并不能完全看懂。经过一番努力，算是初步的了解这一部分电路的设计，在不断的完善设计中不断的学习和对电路的了解。

开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都了，曾试图用自动弹起开关，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。

后来考虑到可以在制作成品后操作时进行改进也能一样达到改进的目的。电路开关均改为能普通开关后，在制成成品使用时，可长按这三个开关闭合，而后再断开，同样可以达到一二三分的功能。这样就能对上面提到的不足进行有效的改进。

完成了这项课程设计，就如同经历了一次学习革命，更加的清楚自己该如何的去学习，如何的去掌握知识的运用，为以后的专业发展和工作奠定基础。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。