辽宁工业大学数电篮球比赛电子记分牌

数字电子技术基础课程设计(论文)篮球比赛电子记分牌院（系）名称电子与信息工程学院专业班级学号学生姓名指导教师起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目篮球比赛电子记分牌课程设计（论文）任务任务要求：篮球比赛电子记分牌是根据篮球比赛特点设计的记分显示系统，能实现比赛时间和分数的实时显示，由记分电路、倒计时电路、显示电路与驱动电路等部分构成。技术要求：1、采用中、小规模数字集成电路实现。2、有得1分、2分和3分的情况，还有减分的情况，电路要具有加分、减分及显示的功能。3、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。4、有比赛规则规定的其他计时、记分要求。5、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。指导教师评语及成绩平时成绩：答辩成绩：论文成绩：总成绩：指导教师签字：年月日注：平时成绩占20%，答辩成绩占40%，论文成绩占40%。本科生课程设计（论文）I摘要电子记分牌在许多领域中得到普遍应用，在体育比赛、各种现场抢答比赛、各种互动游戏中均能见其身影。在篮球比赛中，若采用人工计分的方法势必非常繁琐且错误率高，而采用电子记分牌就能高效的解决这一问题，因此，设计出符合当前各类要求的篮球比赛电子记分牌就有了实际意义，让现场观众和通过有线直播观看的篮球爱好者能更清楚的得知当前的比分、进行时间、剩余时间、犯规、得分等方面的了解。本次设计的篮球比赛电子记分牌，主要用于对篮球比赛的比赛双方实时记分并且具有倒计时时钟显示功能。基于篮球比赛的特点，我们选取了专门的设计方案。本次实验的软件仿真主要使用的是Multisim10，用三个LED数码管显示比赛一方的得分，记分员可根据现场比赛得分情况实时记录各队的得分，并及时反馈到LED数码管上。倒计时时钟电路通过555定时器组成的多谐振荡器产生秒脉冲信号，送给倒计时电路，计时电路有12分钟倒计时，二十四秒违例倒计时等，输出则送往译码显示电路，在相关时间到时，会发出声光提示。关键词：电子记分牌；倒计时时钟显示；Multisim10；555定时器；本科生课程设计（论文）II目录第1章绪论......................................................11.1篮球比赛电子记分牌的开发背景..............................11.2本文研究内容..............................................1第2章设计方案..................................................12.1篮球比赛电子记分牌设计方案论证............................12.2篮球比赛电子记分牌总体设计方案............................2第3章单元电路设计..............................................33.1倒计时电路设计............................................33.1.1秒脉冲产生电路......................................33.1.2倒计时主体电路......................................33.1.3显示电路............................................43.1.4提示电路............................................43.2记分电路设计..............................................53.2.1一分产生电路........................................53.2.2二分产生电路........................................53.2.3三分产生电路........................................63.2.4加减计数电路........................................63.2.5显示电路............................................7第4章Multisim仿真调试..........................................84.1倒计时电路调试............................................84.2记分电路调试..............................................9第5章焊接、调试与实物测试.....................................10第6章设计总结.................................................12附录Ⅰ总体电路图...............................................14附录Ⅱ元器件清单...............................................15本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1篮球比赛电子记分牌的开发背景随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的电子产品开始进入人们的生活。篮球比赛电子记分牌就是这样的一款电子产品，它的出现代替了记分员手动翻动记分牌积分的繁琐劳动，使各种比赛进入了智能、高效、精准的人机互动时代，在体育比赛中具有重要意义。当前红的发紫的NBA赛场以及国内外的各种篮球联赛深受广大篮球爱好者的喜欢，在各类大中型国内、国际比赛中经常要用到计分器，而且记分器功能的好坏以及适应比赛的能力多少直接影响着人们在观看比赛时对比赛进度和胜败的了解，影响人们的观看比赛时的体验。因此，设计出符合当前各类要求的篮球比赛电子记分器就有了它的实际意义。记分器不但在以上场合取到很大的作用，而且在现代制造业中也有很重要的作用。现代电子技术飞速发展，各类智能化产品相应而出，电子计分器就是一个很好的例子。数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，本设计就是以数字电路为核心的智能记分器。1.2本文研究内容任务要求：篮球比赛电子记分牌是根据篮球比赛特点设计的记分显示系统，能实现比赛时间和分数的实时显示，由记分电路、倒计时电路、显示电路与驱动电路等部分构成。技术要求：1、采用中、小规模数字集成电路实现。2、有得1分、2分和3分的情况，还有减分的情况，电路要具有加分、减分及显示的功能。3、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。4、有比赛规则规定的其他计时、记分要求。5、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。本科生课程设计（论文）1第2章设计方案2.1篮球比赛电子记分牌设计方案论证总体电路主要分为倒计时电路与记分电路两部分组成，根据流程中的不同元器件和设计思路的不同制定了两套方案，两套方案各有优点和缺点，且都能完成设计要求，具体方案如下：方案一：倒计时电路利用二进制加法计数器74LS161的同步置数的功能让计数器从6到15循环计数，然后利用逻辑门电路非的功能让6—15计数转换成9—0倒计时，最后再利用CD4511译码器译码，让7段数码管显示倒计时。根据篮球比赛的特点，设计出12分钟倒计时电路。记分电路设置0-9十个数字输入键盘，通过编码器把十进制编码译成二进制数码DCBA，把DCBA分别输给移位寄存器的CP信号来源，数码显示管通过输入寄存器的DCBA来显示分数，设计出最多可记录三位数的分数。方案二：倒计时电路采用十进制同步加减计数器74LS192减法计数功能实现9-0倒计时，最后再利用CD4511译码器译码，让7段数码管显示倒计时。根据篮球比赛的特点，设计出12分钟倒计时电路。记分电路采用利用74LS161工作时的计数原理，当相应分数开关按下时74LS161正常工作，分别将一个（0000-0001）、两个（0000-0001、0010-0011）、三个（0000-0001、0010-0011、0100-0011）上升沿脉冲给74LS192，由74LS192完成加减1、2或3分，最后再利用CD4511译码器译码，让7段数码管显示完成计分功能。脉冲输入后，74LS161停止工作（使能端输入低电平），从而完成计分操作，设计出最多可记录三位数的分数。经比较此次用方案二。方案一的倒计时电路利用二进制加法计数器74LS161和非门实现了倒计时功能，方法虽然巧妙，但是电路结构较为复杂，在焊接过程中会有一定的难度。记分电路设置0-9十个数字输入键盘，此方法过于笨拙，并且操作起来比较麻烦。而方案二倒计时电路采用十进制同步加减计数器74LS192减法计数功能直接实现9-0倒计时，此方案简单直接，焊接起来也比较简单。方案二的记分电路采用利用74LS161工作时的计数原理，产生一定个数的计数脉冲，与方案一相比，更加智能和简单，并且计分脉冲到达后在数码管上显示分数的延时短，而方案一需要较长的时间才能在数码管上显示出相应的分数。综合考虑技术指标和实验要求此次设计采用方案二。本科生课程设计（论文）22.2篮球比赛电子记分牌总体设计方案经过以上的方案论证，此次设计采用方案二比较合适。方案二以简单易行的方法基本上实现了设计要求的记分和倒计时功能，并且能够应用到实际生活中。总体电路主要由倒计时电路和记分电路两部分组成，两部分电路各自工作，互不影响。总体设计方案框图如下图2.1所示。倒计时部分：记分器部分：图2.1总体设计方案555定时器倒计时低位电路倒计时高位电路7段显示译码器（CD4511)7段数码管显示个位记分电路1分时钟脉冲产生电路2分时钟脉冲产生电路3分时钟脉冲产生电路十位记分电路百位记分电路清零开关加减置换本科生课程设计（论文）3第3章单元电路设计3.1倒计时电路设计3.1.1秒脉冲产生电路由555定时器产生秒脉冲信号，可通过控制开关的闭合与断开来控制篮球比赛倒计时的开始与暂停。电路如图3.1所示。图3.1秒脉冲产生电路3.1.2倒计时主体电路根据篮球比赛的特点，比赛总共分为4小节，每节12分钟，因此设计出倒计时为12分钟的电路。倒计时电路采用十进制同步加减计数器74LS192减法计数功能实现9-0倒计时。比赛开始对U11、U12与U2分别进行预置数为0001、0001与1001，使得分钟部分显示为11:59。利用555定时器给产生秒脉冲信号给U2的DOWN端，让秒表低位电路工作，开始倒计时，秒表低位每倒计时到0就给秒表高位显示电路一时钟脉冲，U2的BO端输出至秒十位的U1的DOWN端，进行60秒倒计时。再将U1的BO输出接至U12的DOWN端,进行分钟倒计时，U12的BO输出端接至U11的DOWN端。电路如图3.2所示。本科生课程设计（论文）4图3.2倒计时主体电路3.1.3显示电路显示电路部分利用CD4511译码器译码，让7段数码管显示倒计时。其中CD4511的A3、A2、A1、A0接口分别与74LS192的QD、QC、QB、QA相连接。电路如图3.3所示。图3.3显示电路3.1.4提示电路篮球比赛每节结束后伴随着声音提示与灯光提醒。将U11的BO端接收到的信号接至蜂鸣器与发光LED告知每节结束。电路如图3.4所示。图3.4提示电路本科生课程设计（论文）53.2记分电路设计3.2.1一分产生电路一份键电路的产生主要使用74LS161芯片。根据该芯片的功能，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到EP，CLR则通过一个开关来控制，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(由0000—0001)。电路如图3.5所