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1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目:基于數(shù)字電路的籃球記分器設(shè)計(jì)學(xué) 年:2014-2015學(xué) 期:第一學(xué)期 專 業(yè):汽車電子 班 級(jí): 2班 學(xué) 號(hào):xxxxx 姓 名: xxxx 學(xué) 號(hào):xxxx 姓 名: xxxxxx 學(xué) 號(hào):xxxx 姓 名: 冉冬鏡 指導(dǎo)教師:xxxx時(shí) 間:xxxx年xx月xx日-xxxx年xx月xx日基于數(shù)字電路的籃球記分器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求基于數(shù)字電路設(shè)計(jì)一個(gè)籃球比賽記分顯示器?;疽螅海?)電路具有進(jìn)球得分加2分或3分,罰球進(jìn)球得分加1分的功能。(2)電路具有糾正錯(cuò)判得分減3分、2分或1分功能。(3)顯示總分功能,用三位LED顯示器,最高可現(xiàn)實(shí)999。(4)每次籃球比賽
2、后顯示器可清零。功能描述:(1)加分功能:當(dāng)加、減分置換開(kāi)關(guān)S4撥到加分檔時(shí),按下相應(yīng)的按鈕開(kāi)關(guān)S1A、S2A、S3A時(shí),可以分別進(jìn)行加1分、2分3分。(2)減分功能:當(dāng)加、減分置換開(kāi)關(guān)S4撥到減分檔時(shí),按下相應(yīng)的按鈕開(kāi)關(guān)S1A、S2A、S3A時(shí),可以分別進(jìn)行減1分、2分3分。(3)清零功能:當(dāng)按下跳變開(kāi)關(guān)S5時(shí),可以將顯示器上的數(shù)據(jù)清零。二、元器件清單1、計(jì)數(shù)器74LS192D(3片)2、計(jì)數(shù)器74LS160D(3片) 3、LED顯示器(3片) 4、 跳變開(kāi)關(guān)(1個(gè)) 普通開(kāi)關(guān)(3個(gè)) 單刀雙擲開(kāi)關(guān)(1個(gè))5、與非門(mén)(3個(gè)) 非門(mén)(3個(gè)) 或門(mén)(1個(gè)) 異或門(mén)(2個(gè))6、5V直流電源(6個(gè))
3、7、5V1kHz交流電源(1個(gè))8、接地(1個(gè))9、導(dǎo)線若干三、設(shè)計(jì)方案及電路原理分析根據(jù)籃球比賽規(guī)則,籃球記分有1分、2分、3分的情況,通過(guò)對(duì)電路輸入一個(gè)脈沖、兩個(gè)脈沖、三個(gè)脈沖,使計(jì)數(shù)器對(duì)分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),這需要三個(gè)脈沖分路 (用三片四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160D組成二、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器,控制加2、3分的計(jì)數(shù)脈沖。)電路要具有加分、減分功能。當(dāng)球隊(duì)比賽得分時(shí),用加法計(jì)分器通過(guò)控制分路加相應(yīng)的分?jǐn)?shù);如果裁判誤判了,可用減法計(jì)數(shù)器減掉誤判的分?jǐn)?shù) (用三片十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192D組成的加、減分計(jì)數(shù)器,用于加、減分及總分累加,最多可計(jì)999)。電路要具有顯示功能。(用三片LED顯示器,顯示器
4、用于顯示分?jǐn)?shù))。電路框圖加、減置換顯示器顯示記分電路 一分脈沖二分脈沖三分脈沖分?jǐn)?shù)清零1、脈沖部分設(shè)計(jì)要求有一分、二分、三分的加減,就需有提供相應(yīng)的脈沖的電路,這里我們用三個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160D來(lái)分別設(shè)計(jì)一分、二分、三分的電路。74LS160D 是十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,具有異步清零、同步置數(shù)、保持狀態(tài)不變等功能,具體引腳圖、功能表如下:(1)一分電路對(duì)一分電路,當(dāng)輸出從0000變化到0011時(shí),QA與QB通過(guò)與非門(mén)接到ENP,QA與QB經(jīng)過(guò)與非門(mén)的輸出為零,使它保持0011的狀態(tài)不變,CLR則通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)S1A來(lái)控制,S1A閉合時(shí),QB輸出的則是一個(gè)脈沖。(2)二分電路對(duì)二分電路,當(dāng)從00
5、00變化到0011時(shí),QA與QB通過(guò)與非門(mén)接到ENP,QA與QB經(jīng)過(guò)與非門(mén)出來(lái)的為零,使它保持0011的狀態(tài)不變,CLR則通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)S2A來(lái)控制,S2A閉合時(shí),QA輸出的則是兩個(gè)脈沖。(3)三分電路對(duì)三分電路,當(dāng)從0000變化到0101時(shí),QA與QC通過(guò)與非門(mén)接到ENP,QA與QC經(jīng)過(guò)與非門(mén)出來(lái)的為零,使它保持0101的狀態(tài)不變,CLR則通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)S3A來(lái)控制,S3A閉合時(shí),QA輸出的則是三個(gè)脈沖。2.加、減置換部分加、減置換選用一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn),對(duì)三種脈沖的選用可用一個(gè)三輸入或門(mén)來(lái)進(jìn)行選擇。3、顯示器分?jǐn)?shù)清零部分該部分可運(yùn)用74LS192D高電平清零的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。因只在需要時(shí)進(jìn)行清
6、零,故可安置一個(gè)開(kāi)關(guān)。這里選擇跳變開(kāi)關(guān),可省去清零后讓其重新歸位的操作,電路圖如下:4、計(jì)分部分設(shè)計(jì)要求記分部分包括加、減兩部分,所以用雙時(shí)鐘輸入的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192D。74LS192D是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器,為雙時(shí)鐘輸入,具有同步清零和同步置數(shù)等功能,具體引腳圖、功能表如下:表3 74LS192D的功能表計(jì)分部分電路圖設(shè)計(jì)如下:5、顯示部分?jǐn)?shù)碼管 按照其發(fā)光二極管的連接方式不同,可分為共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極是指數(shù)碼管中所有發(fā)光二極管的陰極連在一起接低電平,而陽(yáng)極分別由 a、b、c、d、e、f輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng),當(dāng)某個(gè)輸入為高電平時(shí),相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮;共陽(yáng)極數(shù)碼管則相反,它的所有發(fā)光
7、二極管的陽(yáng)極連在一起接高電平,而陰極分別由 a、b、c、d、e、f輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng),當(dāng)某個(gè)輸入為低電平時(shí),相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。由于計(jì)數(shù)器輸出的是8421BCD碼,數(shù)碼管 不能直接顯示成數(shù)字,為了讓數(shù)碼管 顯示人們看懂的數(shù)字,就需要把計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管 顯示的阿拉伯?dāng)?shù)字,這就需要譯碼器的翻譯。設(shè)計(jì)中我們用DCD_HEX_BLUE七段發(fā)光二極管譯碼顯示器。DCD_HEX_BLUE為共陰極LED數(shù)碼管。顯示器引腳從左到右依次為:4、3、2、1。該 顯示包含了譯碼功能,所以無(wú)需專門(mén)的譯碼器。七段顯示器正確的引腳接連方式如下圖:四、仿真調(diào)試與分析打開(kāi)Multisim 12.0軟件,將
8、電路進(jìn)行仿真調(diào)試。進(jìn)行仿真時(shí)進(jìn)行置零,加、減一分、二分、三分的操作,以確定電路既能能正常運(yùn)行,又能滿足題目的設(shè)計(jì)要求。仿真電路如下:按下調(diào)試開(kāi)關(guān),LED顯示999,再按開(kāi)關(guān)S5(或0),將LED顯示清零。按開(kāi)關(guān)S4(或空格Space),將開(kāi)關(guān)S4(或空格Space)置到加,按兩下開(kāi)關(guān)S1A(或1)加一分,按兩下開(kāi)關(guān)S2A(或2)加二分,按兩下開(kāi)關(guān)S3A(或3)加三分;再按開(kāi)關(guān)S4空格Space,將開(kāi)關(guān)切換到減,按兩下開(kāi)關(guān)S1A(或1)減一分,按兩下開(kāi)關(guān)S2A(或2)減二分,按兩下開(kāi)關(guān)S3A(或3)減三分。(注:按的兩下不能連續(xù)按,中間應(yīng)稍作停頓。)五、設(shè)計(jì)心得在這次課程設(shè)計(jì)中,對(duì)籃球記分電路的
9、設(shè)計(jì),使我對(duì)數(shù)字電子的一般設(shè)計(jì)和功能有了較為宏觀的了解,也提高了我的邏輯思維能力,使我在邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)上有了很大的進(jìn)步,加深了我在組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路的認(rèn)識(shí),進(jìn)一步增進(jìn)了對(duì)一些常見(jiàn)邏輯器件的了解。另外,我還對(duì)數(shù)字電子技術(shù)這一門(mén)學(xué)科有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。剛開(kāi)始面對(duì)這項(xiàng)課程設(shè)計(jì)時(shí),心中還是一片茫然,不知道從何下手,不知該選用什么樣的芯片,沒(méi)有任何設(shè)計(jì)思路,平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)此刻也起不了什么作用。因?yàn)楫?dāng)時(shí)學(xué)習(xí)數(shù)字電路時(shí)沒(méi)花太多的心思,很多知識(shí)都是略懂一二,最多的只是為了應(yīng)付考試,沒(méi)有深入的去研究。雖然當(dāng)時(shí)也有數(shù)字電路的實(shí)驗(yàn),但那也是按已給的電路連好實(shí)物電路,根本沒(méi)有自行設(shè)計(jì)過(guò)電路。開(kāi)始電路設(shè)
10、計(jì)只知道需要計(jì)數(shù)器,但究竟是哪一種或哪幾種并不清楚,于是就在網(wǎng)上查找,看了一些相關(guān)的設(shè)計(jì)才知道要用74LS192D雙時(shí)鐘十進(jìn)制加法器和74LS160D同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,但對(duì)它們的功能不清楚,于是又查看與計(jì)數(shù)器相關(guān)的知識(shí),才對(duì)以上那兩個(gè)計(jì)數(shù)器功能有所了解,從而才開(kāi)始下面的設(shè)計(jì)。最終完成了該課程設(shè)計(jì),滿足了題目中的設(shè)計(jì)要求,但還有些不盡人意的地方。在進(jìn)行仿真時(shí),對(duì)加、減一 二 三分的操作時(shí),需按兩下開(kāi)關(guān),而且中間要有停頓,來(lái)得到脈沖,以達(dá)到加、減分的功能。總覺(jué)得每次按兩下有些麻煩,要是按一下就可完成加、減分的功能就方便多了,曾試圖用自動(dòng)彈起開(kāi)關(guān)如J2,但按下停留的時(shí)間不夠就又自動(dòng)彈起,無(wú)法形成脈沖
11、,故放棄了這種改動(dòng)的方法。這使我在這次設(shè)計(jì)中遇到的難題層出不窮,現(xiàn)在才真的知道了理論與實(shí)際的差距,在理論的學(xué)習(xí)中,覺(jué)得很順手,但在實(shí)際應(yīng)用中就顯得那么的無(wú)能為力,為了做好這個(gè)課程設(shè)計(jì),我花了很多時(shí)間在方案的討論與選擇,電路的分析與設(shè)計(jì)中,到最后的電路仿真測(cè)試,讓我真正的感覺(jué)到了自己各方面知識(shí)的匱乏以及經(jīng)驗(yàn)的不足,還有自己平時(shí)對(duì)細(xì)節(jié)的忽視,通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)也使我學(xué)到了很多我平常都不知道的東西,更重要的是我明白了一個(gè)道理,許多看上去很難理解的,或者很神秘的東西,當(dāng)你真正愿意發(fā)時(shí)間去研究它的時(shí)候,它會(huì)變得很簡(jiǎn)單,因此,在以后的學(xué)習(xí)中,生活中,我會(huì)盡量養(yǎng)成勤于思考,勤于動(dòng)手,不怕困難的好習(xí)慣。完成了這
12、項(xiàng)課程設(shè)計(jì),更加地清楚自己該如何的學(xué)習(xí),如何的去掌握知識(shí)的應(yīng)用,為以后的專業(yè)發(fā)展和工作奠定基礎(chǔ)。六、建議由于我們是第一次接觸,老師就是我們的引路人,希望老師多花點(diǎn)時(shí)間指導(dǎo)我們一下,讓我們對(duì)設(shè)計(jì)有個(gè)大概的了解,讓我們自己去解決問(wèn)題,能更好的培養(yǎng)自己獨(dú)立思考的能力,當(dāng)然一味的把設(shè)計(jì)思路以及方法告訴我們也是不可取的,這樣我們就幾乎學(xué)不到什么東西,更不要說(shuō)去開(kāi)發(fā)自己的創(chuàng)新思維了。像有些設(shè)計(jì)題目都是相當(dāng)經(jīng)典的,但也要爭(zhēng)取做到不要跟上一屆的題目相同,能夠在原來(lái)的基礎(chǔ)上改變一點(diǎn),這樣就能避免我們由于懶惰而不愿花時(shí)間去思考,但也能順利完成這個(gè)課程設(shè)計(jì)。其次,我覺(jué)得學(xué)校要盡量多給我們這樣的機(jī)會(huì),因?yàn)橐坏┻@樣的機(jī)會(huì)多起來(lái),我們學(xué)到的就不只是理論上的東西了,最重要的是我們的邏輯思維能夠得到很大的提高。設(shè)計(jì)之前,要弄清楚設(shè)計(jì)目的從而確定芯片類型,這就要求我們能熟練掌握書(shū)本中的一些基本知識(shí),比如各類芯片的功能、工作原理等;設(shè)計(jì)過(guò)程中,要明確設(shè)計(jì)思路,不要盲目著手,將設(shè)計(jì)分為幾大模塊,一個(gè)一個(gè)
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