数显式门球记分系统的设计

1数显式门球记分系统的设计电子信息科学与技术专业学号：指导教师：摘要：设计了一个以集成芯片74LS148、74LS194、74LS190为主要器件组成的门球记分系统，详细介绍了系统的设计方案、工作原理。该系统采用一片74LS148集成编码器和两片74LS194移位寄存器及五个发光二极管组成各队员独立得分显示电路，并选用了一片3×3输入与门4073集成电路组成参赛队总分信号的传输电路，又用一片74LS148编码器和两片74LS190计数器及两片74LS48译码器、两个共阴极数码管BS201组成了一个参赛队总分的显示电路。工作可靠、便于操作、成本低，有较大的应用前景。关键词：门球；记分系统；队员分数；全队总分TheDesignofDigitalDisplayGateballScoringSystemElectronicInformationScienceandTechnologyNo:Tutor:Abstract:Thisarticledesignsagateballscoringsystemwhichprimarilyconsistsofintegratedchips74LS148,74LS194and74LS190.Itexplicitlyintroducesthedesignprojectandtheprinciple.Theteam-member-score-displaysystemconsistsofonepieceofencoder74LS148,twopiecesofshiftregister74LS194andfivelightemitterdiode.Thetransmissioncircuitoftheteam’stotalscoresignaliscomposedofapieceofthe3×3inputANDgate4073.Theteam’stotal-score-displaycircuitiscomposedofonepieceofencoder74LS148,twopiecesofdecimalcounter74LS190,twopiecesofdecoders74LS48andtwopiecesofglowdischargenixietubeBS201.Thesystemworksreliably,operateseasily,andithaslowcostandgreatapplicationprospect.Keywords:gateball;scoringsystem;teammemberscore;entireteamtotalscore目录2摘要……………………………………………………………………………………………11引言…………………………………………………………………………………………32系统原理……………………………………………………………………………………32.1系统的界面显示…………………………………………………………………………32.2系统电路示意图及工作原理……………………………………………………………42.3各队员独立得分显示电路及工作原理…………………………………………………52.4各队总分的显示电路及工作原理………………………………………………………73结论…………………………………………………………………………………………9参考文献………………………………………………………………………………………101引言门球运动起源于日本。该项运动是在一个约四百平方米的矩形场地上进行的。场地3上设有三个球门和一个终点柱，比赛采取5人对5人制，运动员按照规则依次使球通过三个球门击中终点柱而得满分。比赛时，每队运动员各有一个球，一队为红球，另一队为白球。球按顺序每通过一个球门，即获得1分，撞击终点柱则获得2分。如果球已成功通过第3门且撞柱，则与该球号相应的队员的比赛结束而得满分。每位队员完成一场比赛最高可得5分，每队最多可得25分。比赛结束时，得分多的球队为优胜队。门球运动已成为很多中老年人喜爱的一项运动，但记分方式一直沿用原始的手在黑板上画粉笔圈的方式，每画一圈表明得一分，其记分牌界面如图1所示。门球记分牌甲队乙队队员分数队员分数○1○1○2○2○3○3○4○4○5○5图1手工记分牌界面这种方式，既不卫生又不方便。为此，设计一个电子式的数显门球记分系统就显得尤为必要，所以我们经过认真研究，制作了一个以集成电路为主要器件的电子数显式的门球记分显示系统，可将各队员的独立得分情况及各参赛队的总分同时分别用发光二极管和数码管实时显示出来，记分或撤消时，仅按击一下按键即可。该系统成本低廉，易于操作，显现直观。2系统原理2.1系统的显示界面本系统的显示界面是在传统记分牌界面的基础上，增加了记分键和纠错撤消键、清零键及总分显示数码管而成，如图2所示。4数显式门球记分牌甲队乙队队员记分键分数撤消键队员记分键分数撤消键○1■■○1■■○2■■○2■■○3■■○3■■○4■■○4■■○5■■○5■■清零○R清零○R甲队成绩乙队成绩图2数显式门球记分系统界面图2中，各参赛队每位队员均有一记分按键和撤消按键，全队共有一个清零键○R，用于比赛开始前的清零操作；各参赛队的总分在比赛过程中通过数码管实时显示出来。当有队员得分时，通过按击记分键对各队员独立得分电路进行控制，点亮相应的发光二极管，表示得1分；与此同时，该得分信号还通过总分信号传输电路将记分信号传入该参赛队总分显示电路中，将该队的总分实时显示出来；如果发现记分员操作失误，还可以通过撤消键对之前的错误操作进行撤消。在比赛结束后，便可由界面显示的总分得出胜负。2.2系统电路示意图及工作原理图3为一个参赛队总分显示电路及队员独立得分显示电路系统的示意图。该系统在设计原理图时采用Protel99se软件的自上而下的层次电路设计方法。参赛队总分显示电路及队员独立得分显示电路系统的示意图由按键矩阵电路、队员得分显示电路及参赛队总分显示电路三部分组成[1]。每一部分用一张原理图描述，便于从总体上把握电路，若需改动电路某一细节，只需对相关的电路模块进行修改，不影响整个电路结构。在系统电路图上将各个模块连接起来，就组成了参赛队总分显示电路及队员独立得分显示电路系统。由于两队的记分电路相同，图3中仅画出了一个队的记分系统[2-4]。图3中K11-1～K15-1分别是五个队员单独得分及全队得分的操作键，K11-2～K15-2分别是五个队员单独得分及全队得分的纠错撤消键，键符中字母K表示开关，脚标内左起第一位数字表示参赛队的编号，第二位数字表示队员的编号，第三位数字表示开关的作用，其中1表示得分，2表示纠错减分。由图3可知，记分键K11-1～K15-1产生的脉冲信号（得分信息）不仅送往队员单独得分显示电路，还通过全队得分信号传输电路送到全队得分5显示电路，实现全队得分显示。而纠错撤消键K11-2～K15-2产生的脉冲信号（减分信息）与K11-1～K15-1产生的脉冲信号一样，可同时传到队员单独得分显示电路和全队总分显示电路中，用来实现纠错（减记分）。CLKJCLRCLKC队员得分显示电路.schCLKJCLRCLKCK11-1CLRK11-2K13-1K15-1K14-1K12-1K15-2K14-2K13-2K12-2参赛队总分显示电路.schK11-1CLRK11-2K13-1K15-1K14-1K12-1K15-2K14-2K13-2K12-2CLKJCLRCLKC队员得分显示电路.schCLKJCLRCLKCCLKJCLRCLKC队员得分显示电路.schCLKJCLRCLKCCLKJCLRCLKC队员得分显示电路.schCLKJCLRCLKCCLKJCLRCLKC队员得分显示电路.schCLKJCLRCLKCGNDGNDKCLR1SW-PBK11-1SW-PBK11-2SW-PBK12-1SW-PBK12-2SW-PBK13-1SW-PBK13-2SW-PBK14-1SW-PBK14-2SW-PBK15-2SW-PBK15-1SW-PB图3数显式记分系统电路的示意图2.3各队员独立得分显示电路及工作原理各队员独立得分显示电路如图4所示。CLR1S09S110CLK11SRSER2A3QA15B4QB14C5QC13D6SLSER7QD12IC274LS194CLR1S09S110CLK11SRSER2A3QA15B4QB14C5QC13D6SLSER7QD12IC374LS194LED1LED0LED2LED0LED3LED0GNDLED4LED0GNDLED5LED0VCCGNDGNDCLKJCLRCLKC12IC4A74LS0434IC4B74LS0441526374EI5A26A17A09010111212313GS14EO15IC174LS148R11KR21KR31KR41KR51K图4各队员独立得分显示电路6由图4可知，各个队员独立得分的显示电路由一个优先编码电路74LS148、两个双向移位寄存器74LS194、五个电阻和五个LED发光管等器件组成。将IC274LS194的DSR置高电平，DSL接IC374LS194的输出端QA；IC374LS194的DSL置低电平，SR接IC274LS194的QD输出端。IC274LS194、IC374LS194的ABCD数据输入端均置为低电平。CLKJ和CLKC经74LS04反相送入两片74LS194的CLK段。控制信号S1S0由编码器74LS148送入，与每片的DSR和DSL一起控制移位寄存器的左移或右移。74LS148、74LS194的功能分别如表1、表2所示。表1优先编码器74LS148功能表EI输入01234567输A2A1A0出GSEOHLLLLLLLLL××××××××HHHHHHHH×××××××L××××××LH×××××LHH××××LHHH×××LHHHH××LHHHHH×LHHHHHHLHHHHHHHHHHHHHLLLLLHLHLLHHHLLHLHHHLHHHHHLHLHLHLHLHLHLHLHLH表274LS194的功能表清零CLR控制信号S1S0输串行输入DSLDSR入时钟脉冲CLK并行输入DCBA输出QDQCQBQALHHHHHHH××××HHHLHLLHLHLL××××××H×L××H×L×××H（L）×××××××××DCBA××××××××××××××××××××LLLLnDQnCQnBQnAQDCBAHnDQnCQnBQLnDQnCQnBQnCQnBQnAQHnCQnBQnAQLnDQnCQnBQnAQ7IC274LS194的QAQBQCQD和IC374LS194的QA作为电平输出端。由于74LS194的输出电压为5V，发光二极管的工作电压一般为1~2V，工作电流约为1~2mA，所以选用1K的电阻分压，提供给发光二极管合适的工作电压，点亮二极管。在比赛开始前，已通过按击图3中的清零键KCLR1对各个分数显示器清零[5-8]。在比赛开始后，若没有队员得分时，图3中所有按键全为断开状态，每位队员相应分数显示电路中双向移位寄存器的工作脉冲输入端信号均为高电平，而74LS148的编码请求信号输入端也均为无效的高电平，使输出端A1A0=11，使74LS194获得保持输出状态不变的功能，输出端均保持清零后的状态，LED均不亮。若有队员得分时，可按击相应队员的得分键K1i-1，使相应74LS194的工作脉冲的输入端CLK经反相器输出由低电平变为高电平，获得一个脉冲上升沿，74LS194的输出端QA便输出一个高电平（因为与QA相应D触发器的驱动信号D是一直置在逻辑1电平上的），那么与QA相连的LED被点亮，表示该运动员得1分。另外，在按下K1i-1键的同时，优先编码器74LS148的第6输入端（第3引脚）为有效编码请求信号0，经编码后输出A1A0=01，使74LS194获得右移功能，从而保证了QA顺利由0变1的结果，点亮LED1。当某个队员的得分小于四分时，IC2的输出端QD输