篮球积分器

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 指导教师： \\ 工作单位： 题 目: 篮球比赛积分器设计与实现 初始条件：

1. 电子技术基础知识、电子技术实验室。 2.几类功率放大器的相关知识。 3.电路仿真技术知识。

要求完成的主要任务:

1.电路原理说明以及原理图的设计 2. 对比方案确定最优方案实施

3.设计电路的仿真，并给出仿真结果及分析 4.设计报告的撰写

时间安排：

序号 1 2 3 4 阶段内容 所需时间 选题，相关资料搜集，原理方案设计 相关方案对比确定电路原理图，电路的仿真 撰写报告 答辩 合计 2天 3天 1天 1天 7天

指导教师签名： 2012年 6月 7 日

系主任（或责任教师）签名： 2012年 6月 7 日

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

目 录

摘要…………………………………………………………………………………………..3

Abstract……………………………………………………………………………………….4

1引言…………………………………………………………………………………………5

2设计方案……………………………………………………………………………………6

方案一……………………………………………………………………………………...6

方案二……………………………………………………………………………………...7

3电路原理……………………………………………………………………………………8

3.1计分部分……………………………………………………………………………….8

3.2显示部分……………………………………………………………………………….9

3.3各分键电路……………………………………………………………………………10

4仿真调试分析……………………………………………………………………………..15

5电路安装与调试…………………………………………………………………………..16

6总结与体会………………………………………………………………………………..17

7参考文献…………………………………………………………………………………...18

附录一………………………………………………………………………………………..19

附录二………………………………………………………………………………………..21

2

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

摘 要

本文主要介绍了篮球比赛积分器的设计与实现，首先提出了两种设计方案，一种是基于单片机，另一种是基于集成芯片。最后通过比较两种方案的优缺点最终确定了设计方案。

基于74LS192和74LS160的篮球比赛积分器的设计与仿真，先写了74LS192和74LS160芯片的逻辑功能以及基本工作原理。然后分别设计了一分积，二分积分，三分积分三个模块，以及显示电路的工作原理，接下来将各个模块组合起来构成了具有多种分制的三位篮球积分器，绘制了整体电路图。考虑到实际应用中问题，在原有的加分功能上增加了减分的拓展展功能，并解释了计分原理。最后用multisim10对电路进行仿真，记录实验结果

关键字：74LS192 74LS160 篮球计分器

3

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

Abstract

This paper describes the design and simulation, based on the 74LS192 and 74LS160 basketball game integrator and the first to write logic functions , as well as the basic working principle of the 74LS192 and 74LS160 chips . Then designed a points , two points , three points.Three modules , as well as the display circuit works , followed by a combination of the various modules together to form three basketball with a variety of system integrator , drawing overall schematic . Taking into account the practical application , the increase in the original plus minus points to expand development , and explains the principle of scoring . Multisim10 use circuit simulation, record experimental results

Key words: 74LS192 74LS160, basketball counter

4

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

1引言

当今，篮球运动逐渐成为一项大众化的体育运动。许多公司和学校都组织一些篮球比赛。因此，篮球计分器的应用就更多了。

篮球计分器的主要设计思想是利用74LS190芯片作为加、减分计数器，用2个按钮切换加分、减分记数。在使用3个74LS160芯片分别输入1分，2分，3分。而如何使用74LS160芯片输入1分，2分，3分脉冲就是解决问题的关键所在。我用的是使用十进制计数器，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到EP，RD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。2分，3分脉冲的输出同1分脉冲输出的原理类似都是利用反馈使计数器能够在输出1分，2分，3分脉冲后进入保持状态。这需要三个脉冲分路。电路要具有加分、减分及显示的功能。综合应用数字电路初步设计。

数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。根据数字集成电路中包含的门电路或元、器件数量，可将数字集成电路分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路和特大规模集成电路。

本设计实验应用的仿真工具Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。

5

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

2设计方案

2.1方案一 单片机实现

利用MCS—51内部的定时器/计数器进行中断定时，配合软件延时实现计时。该方案节省了硬件成本，并且可以综合运用定时器/计数器、中断以及程序设计的知识。采用89S51芯片作为主控模板，AT89C51是MC-51系列单片机目前运用较多的一种芯片，采用Flash ROM,内部具有4KB ROM存储空间，能与3V的超低压工作，而且具备ISP在线编程技术，利用7段共阴LED作为显示器件。在此设计中共接入了6个7段共阴LED显示器，其中3个用于记录A队的分数，3个用于记录B队分数，每队2个LED显示器显示范围可达到0~999分，足够满足赛程需方便对电路进行调试，但由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拨插会对芯片造成一定的损坏。且用单片机控制电路需要C语言编程，程序相对比较复杂。

图2-1 单片机实现计分功能框图

6

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

2.2方案二 集成芯片实现

通过触发控制电路是计时器自动地计时，由于74LS192具有加法和减法功能每输入一个脉冲输出即按二进制加一或减一，通过译码器连接在数码管上就显示为十进制数的加减显示。而每次加减的数值可以通过输入脉冲的个数来实现，达到预定时间后芯片通过反馈的方式将电路保持为1分频，2分频，3分频的输出状态。当再次进行加分或减分时，讲分频电路清零后，再次产生分频，如此反复以达到计分的目的。

图2-2 集成芯片实现计分功能

通过对方案一和方案二的对比，方案一中单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本部件的大规模集成电路，各种功能比较齐全，具有其以体积小、功能全等特点。因为采用了C语言编程灵活性比较大，但是电路却相对比较复杂调试难度比较大，而且成本比较高。再加上由于对于单片机是刚刚学习，对于编程不是很熟练。也无法直观的表示出逻辑功能。而方案二采用集成芯片硬件计时，具有精确度比较大，稳定度好，电路连接简单等优点。并且可以根据逻辑功能自主搭配使用逻辑器件，对于进一步加深数字电路的学习有促进作用。综合比较方案一和方案二最终确定选用方案二为最终设计方案。

7

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

3.电路原理

3.1计分部分

设计要求计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：

图3-1 74LS192引脚图

图3-2 74LS192功能表

8

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

加减电路主要使用74LS192芯片来实现。根据该芯片的功能表所示，通过一个开关来控制该电路时间加、减操作。当开关至加，输入脉冲，则做加法运算，反之则做减法运算。由BO和CO分别连接下一级的DOWN和UP以实现借位和进位的操作。

图3-3 计分部分电路

74LS192的原理图如附录的图二所示，产生的三个脉冲经过一个三输入或门合成一条信号线。它通过一个单刀双掷开关来控制74LS192的加、减的脉冲输入端，然后借位输出BO，进位CO依次输入下一片74LS192的加减脉冲的输入端来控制十位与百位的进与借位，其余的输入端则按74LS192的计数器的工作原理接好则可。CLR来控制显示器的清零端，当CLR置1时，显示为零；当CLR置0时，正常显示；就达到了清零的目的。

9

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

3.2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七段发光二极管译码显示器。DCD_HEX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。该数码管可实现0-9的计数功能，采用三个数码管即可实现0-999的计数功能

图3-4 数码管译码显示部分

10

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

3.3各分键电路

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：

图3-3-1 74LS160引脚图

CP × ↑ × × ↑

图3-3-2 74LS160功能表

RD‵ 0 1 1 1 1 LD‵ × 0 1 1 1 EP × × 0 × 1 ET × × 1 0 1 工作状态 置零 预置数 保持 保持(但CO=0) 计数 11

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

3.3.1一分键产生电路

图3-3-4 一分键产生路图

对于一分键路，图中函数信号发生器产生标准时钟脉冲接到74LS160的脉冲输入端，将置数端接无效电平即高电平，使芯片工作于计数状态，ODOCOBOA为输出端。每来一个脉冲，计数器按照四位二进制加法计数输出，当QDQCQBQA从0000变化为0001时QA通过一个7404非门反馈0信号到ENP，由于ENT始终接为高电平，当反馈信号到来时，ENT和ENP分别置于高电平和低电平，计数器在输出一个脉冲后即转为处于保持状态，此时输出为一个时钟脉冲。由于芯片的清零端通过key1与电源相连，断开时为清零，闭合时即为工作状态。Key1开关每闭合一次即产生一个脉冲信号。此电路构成了一分键产生电路。

12

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

3.3.2二分键产生电路

图3-3-5二分键产生电路图

对于二分键路，图中函数信号发生器产生标准时钟脉冲接到74LS160的脉冲输入端，将置数端接无效电平即高电平，使芯片工作于计数状态，ODOCOBOA为输出端。每来一个脉冲，计数器按照四位二进制加法计数输出，当QDQCQBQA从0000变化为0011，QAQB通过二输入与非门后把低电平信号反馈到ENP使计数器再次处于保持状态。此时输出接到QA端，而QA的变化为0—1—0—1输出为两个时钟脉冲。由于芯片的清零端通过key1与电源相连，断开时为清零，闭合时即为工作状态。Key1开关每闭合一次即产生两个冲信号。此电路构成二分键产生电路。

13

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

3.3.3三分键产生电路

图3-3-6 三分键产生电路图

对于三分键电路，图中函数信号发生器产生标准时钟脉冲接到74LS160的脉冲输入端，将置数端接无效电平即高电平，使芯片工作于计数状态，ODOCOBOA为输出端。每来一个脉冲，计数器按照四位二进制加法计数输出，当QDQCQBQA从0000变化为0101，QAQC通过二输入与非门后把低电平信号反馈到ENP使计数器再次处于保持状态。此时输出接到QA端，而QA的变化为0—1—0—1—0—1此时输出为三个时钟脉冲。由于芯片的清零端通过key1与电源相连，断开时为清零，闭合时即为工作状态。Key1开关每闭合一次即产生两个冲信号。此电路构成二分键产生电路。

14

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

4.仿真调试分析

图4-1-4整体电路仿真图

函数信号发生器产生时钟脉冲，为使计数看起来比较连贯，仿真时将脉冲信号的频率调为1Mz输入到74LS160的CLK端口。其中J1，J2，J3三个开关分别负责三分键，二分键，一分键的产生，三个脉冲信号通过一个三输入或门输出到74LS192,单刀双掷开关控制74LS192的加法/减法功能切换。如此即可实现从000到999的计数功能。

15

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

5.电路安装与调试

首先开电源，看是否有电；再检测导线是否导通，接着就得测试集成芯片是否能够正常工作，做好一系列的准备工作之后就正式开始安装电路。

先按图安装一分脉冲电路，完毕后就用一个显示器测试是否产生了脉冲，如产生脉冲，则证明线路无误；没有产生，则检测线路； 如同上面所示，依次接好两分，三分脉冲电路；然后把三个脉冲信号通过两个或门合成一条线来作为加减计数器的加减脉冲输入端，再按74LS192工作的原理接好线路，再接通显示器即可；全部接好之后就可以进行调试，调试无误，则设计完成。

16

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

6．总结与体会

通过这次课设，我对电子线路设计与制作有了初步的认识，在这个过程中，我的动手能力和信息检索能力都有了明显提高，同时还进一步了解了multisim和protel等软件，

对我而言，此次课程设计的过程中我也遇到了一些麻烦,如在设计反馈电路部分，由于对芯片手册上的内容理解的不是很透彻，走了很多弯路。但我认为挫折是一份财富，经历是一份拥有。但通过自己亲手调试也从中有了不少的收获。从拿到题目到具体设计，从学习到实践，我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能深刻理解本质，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。通过数字电路课程设计，我加深了对数字电路理论的理解，学回了怎样将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的不畏困难的挑战精神，从而不断地战胜自己，超越自己，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。

此次课程设计充分锻炼了我的设计能力，给我们注入了一些全新的认识，为我以后的设计和实验奠定了基础，也为引导我以理论

在设计的过程中遇到问题，对于初学者的我们来说，可以说得是困难重重，从一开始的无从下手到迷惑的开始着手准备，对于我来说时间真的很紧张，搜集资料，准备原理图，电路仿真，调试，写报告；在这过程中种种问题便凸现出来，比如我的信息检索能力，动手能力以及自学能力；对于芯片的功能理解也不是很到位，希望以此为契机，能在以后的学习过程中日臻完善，真正做到学以致用。

17

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

7.参考文献

[1] 闫石主编. 《数字电子技术基础》. 清华大学出版社，2006出版 [2] 王毓银主编. 《数字电路逻辑设计》. 高等教育出版社，2005出版 [3] 刘泉主编. 《数字信号处理原理与实现》 电子工业出版社，2005出版 [4]韩学军主编. 《数字电子技术基础》 中国电力出版社，2005出版 [5]唐志宏主编 《数字电路与系统》 北京邮电大学出版社， 2008出版 [6]伍时和主编

《数字电子技术基础》 18 清华大学出版社，2009出版

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

附录一 1总体电路图

19

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

2.元件清单

元件清单列表 元件名称 集成芯片 集成芯片 逻辑门 逻辑门 逻辑门 数码管 函数信号发生器 导线 元件型号 74LS160 74LS192 7400二输入与非门 7404非门 OR3三输入或门 数量 3 3 4 1 1 七段数码管（集成译码器） 3 函数信号发生器 导线 1 若干 开关 单刀单掷开关 3 开关

单刀双掷开关 2 20

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计

附录二

本科生课程设计成绩评定表

姓 名 专业、班级 课程设计题目： 课程设计答辩或质疑记录： 性 别 成绩评定依据： 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字：

年 月 日

21

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1z06.html