基于《數(shù)字電路》的籃球記分器設(shè)計(jì)

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)