篮球比赛电子记分牌.doc

1、篮球比赛电子记分牌辽宁工业大学电子技术基础课程设计 ( 论文 )题目 : 篮球比赛电子记分牌院 ( 系 ): 信息科学与工程学院专业班级 :学 号 :学生姓名 :指导教师 : 教师职称 : 起止时间 :2009.12.31 2008.1.10 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 : 电子信息工程学 号 学生姓名专业班级课程设计篮球比赛电子记分牌( 论文 )题目设计参数 :1 、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。2 、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。3 、有比赛规则规定

2、的其他计时、记分要求。设计要求 :课 1 . 分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用程环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。设计 2 . 确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、 ) 成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 论3 . 设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个文) 设计。任 4. 组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右务 出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。指 导教师 评 语及成 绩 成绩 :指导教师签字 :年 月 日辽

3、宁工业大学课程设计说明书(论文)目 录第 1 章 篮球比赛电子记分牌 .11.1 篮球比赛电子记分牌的应用意义 .11.2 篮球比赛电子记分牌设计的要求及技术指标11.3设计方案论证 .11.4总体设计方案框图及分析.2第 2 章 篮球比赛电子记分牌各单元电路设计.22.1 记分器电路设计 .22.2 倒计时功能以及LED显示功能.7第 3章 篮球比赛电子记分牌整体电路设计.83.1整体电路图及工作原理 .93.2电路参数计算 .103.3整个电路性能分析 .10第4章设计总结.10参考文献.11辽宁工业大学课程设计说明书(论文)篮球比赛电子记分牌设计方案论证1.1 篮球比赛电子记分牌的应用意

4、义篮球比赛电子记分牌在很多场合都有应用。当前红的发紫 NBA赛场以及国内外的各大中型国内、国际比赛经常要用到记分种篮球联赛深受广大篮球爱好者的喜欢，在各类器，而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的对比赛进度和胜败的了解。因此，设计出符合当前各类要求篮球比赛电子记分器的设计有了它的实际意义，让现场观众和通过有线直播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。计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。现代电子技术的飞跃发展，各类智能化产品相应而出， 智能计分器也不例外 ; 数字电路具有电路简单、可靠性

5、高、成本低等优点，本设计就以数字电路为核心设计智能计分器。 1.2 篮球比赛电子记分牌设计的要求及技术指标设计参数 :1 、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。2 、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。 3、有比赛规则规定的其他计时、记分要求。设计要求 :1 . 分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 . 确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定

6、可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。 4. 组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。1.3 设计方案论证设计出可以随时输入两侧分数的智能记分器。设置09 十个数字输入键盘，通过编码器把十进制编译成二进制数码DCBA，把 DCBA分别输给移位寄存器并行输入端和数据选择器的地址输入端来选择信号作为移位寄存器的CP信号来源。数码显示管通过输入寄存器的DCBA来显示分数，另外还有一部分有倒计时LED显示功能，并在“暂停时间到”和“比赛时间到”时，发出声光提示。这种方案设计出的记分器不

7、仅适用各类学校篮球、排球、乒乓球等竞赛场合而且可以作为各类知识竟答抢答器的记分部分。应用场合更为广泛。下面我们主要对篮球比赛记分器进行设计与分析。1辽宁工业大学课程设计说明书(论文)1.4 总体设计方案框图及分析变压器整流电路稳压电路数字键盘移位寄存器显示器消除抖动编码器LED 电路数据选择器555 脉冲发 74LS92减 74LS48译数码管 LED生器 法器 码电路显示篮球比赛电子记分牌各单元电路设计2.1 记分器电路设计记分器电路为本设计的主电路，也是重点设计的电路。分别由数字控制键盘、编码器、数据选择器、移位寄存器、七段数码显示管和强制清零按钮及甲乙输分控制开关组成。如图所示。设置 0

8、9 十个数字输入键盘，通过编码器把十进制编译成二进制数码DCBA，把 DCBA分别输给移位寄存器并行输入端和数据选择器的地址输入端来选择信号作为移位寄存器的 CP信号来源。数码显示管通过输入寄存器的 DCBA来显示分数。2辽宁工业大学课程设计说明书(论文)数字控制编码器七段数码管显示键盘 (74147)(LED)数据选择移位寄存器 (74151) 器(74194)1. 数字键盘部分实际中应用键盘来控制数值的输入，这里用单刀双掷开关来替代。09 十个开关连接如图所示。工作中由于后面电路的要求，开关平时处在上面给后面电路高电平，按下按键的一刻给后面的电路以低电平。来触发编码器和数据选择器工作编码部

9、分 2.编码器选择了 74147 其功能表如图所示。S1S2S3S4S5S6S7S8S9ABCD1111111111111XXXX XXXX00110XXXXXXX011110XXXXXX0110001XXXXX01111001XXXX011111010XXX01111110 11XX01111111100X01111111110101111111 11110由 74147 功能表可知，输出 DCBA是 8421BCD码的反码，因此只要在 74147 的输出端增加反相器就可以获得所要的输出码。 74147 是 9 输入端的集成器而我们有10 个数字键要输入，观察功能表就可以看出当74147 的

10、9 个输入端都是高电平时，输出的二进制码经反相器后就是要得到的0 的二进制8421BCD码。所以前面开关电路的 19 键分别接 74147 的 9 个输入端， 0 键不接 74147 编码器只接数据选择器以提供移位寄存器的CP信号。工作中按“ 0”键时由于 74147 各个输入端都是高电平，则输出经反相后就是“0”的二进制码。其他的数字经编码器编码的到起对应的二进制码。同时都给后面的移位寄存器一个单脉冲的CP信号。3辽宁工业大学课程设计说明书(论文)数字键盘部分开关代替3. 数据选择器部分数据选择器是为了提供移位寄存器的单脉冲 CP信号，使的每次按键是不仅给数字编码还提供 CP信号以实现寄存器

11、的存储和移位功能。 74LS151的功能表和引脚图如图所示。 74LS151的数据输入端只有 8 个，所以我们选择两块 74LS151进行级联电路如图所示。级联后的使能输入端作为地址端来使用，在两片使能端接一反相器低三位地址选择输入端 CBA有两片 74LS151的地址输入端相对连接而成。然后两输出Y 经一或门输出作为 CP信号输给寄存器的CLK。4辽宁工业大学课程设计说明书(论文)4. 移位寄存器部分移位寄存器电路由 4 片 74194( 双向移位寄存器 ) 构成。起功能表如下图所示。集成移位寄存器 74194 由四个 RS 触发器及它们的输入控制电路组成。除了增加 4个并行,外, 还有两个

12、控制输入端、。如表所示，它们的状态组合可以完成4 种输入端 ADSS10控制功能，其中左移和右移两项是指串行输入，数据是分别从左移输入端D 和右移输入 SL 端 D 送入寄存器的。 R为异步清零输入端。其第一行表示寄存器的异步清零 ; 第二行表 SRD示当 R,1， CP =1(或 0) 时，寄存器处于原来状态; 第三行表示为并行输入同步预置数 ;D第四、五行为串行输入左移; 第六、七行为串行输入右移; 第八行为保持状态。图 (14) 是 74194 双向移位寄存器控制端的逻辑功能。这里我们使用保持和并行输入和并行输出功能来实现比分的保持和刷新功能。控制信号完成的功能S1 S200保持01右移

13、10左移1 1并行输入74194 双向移位寄存器控制端的逻辑功能电路的连接移位寄存部分电路如图所示。其中集成片U8、U9 是控制一方分数。 U7、 U10控制另一方。 U8和 U7并行输入端都接编码器的输出端，U9、U10的并行输入端分别接对应一方的上片寄存器并行输出端。四片74194 清零端 RD接在单刀双掷开关，进行高低电平的转换事项强制清零功能。四片CP脉冲信号输入端接至数据选择器输出端。集成片U8、U9 的控制端 S0、S1 接在一起然后接在单刀双掷开关。U7、U10的控制端 S0、S1也接在一起然后接一非门后与前两集成片接在同一单刀双掷开关上。来实现两方的比分输入状态。5辽宁工业大学

14、课程设计说明书(论文)电路的工作原理当我们按下一个数字键时编码器输出的二进制数码输入到寄存器的并行输入端。同时按键经过数据选择器提供一个CP单脉冲给寄存器，这样其中一方如U7就可以输出数码至七段数码管和U10的并行输入端。使得数码管个位显示刚按下的数字，当再按一按键时同理U7 的输出是刚按下的数字，U10的输出是上一次按下的数字。这样就实现了个位数想十位数的移动。关于双方输分控制键; 当单刀双掷开关置在低电平或高电平时，、 S1处于保持功能，而另一方的S0、S1 处于并行输出状态。强制清必有其中一方的 S0零键的 0 1状态实现全部比分的清零。本电路的设计应输入标准两位分数即 3 分时应输入

15、03。5. 显示部分常用的显示器件有液晶显示(LCD)、发光二极管显示 (LED)、等。 LCD显示体积小、功耗低，但亮度不高。LED数码管是把发光二极管制成条状，再按一定方式连接，组成 8，使用时让某些笔段上的发光二极管发亮，即可组成0-9 的一系列数字。LED数码管分共阳极与共阴极两种，此电路采用 BS系列的数码管 BS207，其正向压降 ?3.6V、最大工作电流 ( 全亮 ) 为 400mA、最大功耗为 600mW、反向击穿电压 ( 每段 )?5V、发光强度 ( 每段 )150ucd 、结构为共阴。本电路使用的是四输入的译码器集6辽宁工业大学课程设计说明书(论文)成在其中的数码管。2.2

16、 、倒计时功能以及LED显示功能555 脉冲发 74LS92减 74LS48译显示数码生器 法器 码电路管 LED1.555 脉冲发生器我们所需要的秒脉冲发生器可以由一个集成的555 定时器构成，当电源接通后， VCC通过对 R1、R2向电容充电。电容上得到电压按指数规律上升，当电容上的电压上身到 2/3VCC时，输电压 VO为零，电容放电。当电压下降到1/3VCC时，输出电平为高电平，电容放电结束。这样周而复始便形成了振荡。我们需要的周期是 1 秒，频率是 1 赫兹。周期 T 可以由下面的公式可知 : T,(R1+R2)*lnC555 定时器原理图设计中要求的有倒计时时钟显示，以及“暂停时间

17、到”和“比赛时间到”到时做出报警信号，我们这一部分利用74LS192的预置数控制端实现预置数，设定暂停时间或者结束时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。其中74LS192的引脚图以及功能表如下:7辽宁工业大学课程设计说明书(论文)74LS192引脚图输入 输出MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0100000 0 d c b a d c b a011加计数011减计数74LS192功能表原理及设计 : 该部分主要由 555 定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器 74LS192减法计数电路、 74LS48译码电路和 2 个 7 段数码管即相

18、关电路组成。具体电路如图 3 所示。两块 74LS192实现减法计数，通过译码电路 74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。 74LS192的预置数控制端实现预置数，设定暂停时间或者结束时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG上，倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警。即暂停时间结束或者比赛结束。篮球比赛电子记分牌整体电路设计8辽宁工业大学课程设计说明书(论文)3.1整体电路图及工作原理甲乙 VCCU14U11U12U13方方5VU4F

19、U27404N1191ADCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXR1127S1U1F2BDCD_HEX1363C1141k4D7404N25U3F3Key = 064R27S2587404N1091k U5F74147N比Key = 17404NR3S31k分 Key = 2U8U7R4S4数 315315AQAAQA1k 414414BQBBQB513513CQCCQC字Key = 3612612DQDDQDR5S577SLSL22控1k SRSR99S0S0Key = 41010S1S1R6制S611CLRCLR1k 111174194N74194NCLKCLK键Key = 5R7S7

20、盘 1k U9U10Key =6R8S8315315AQAAQA414414BQBBQB1k 513513CQCCQC612612DQDDQDKey =7R9S977SLSL22SRSR1k 99S0S01010Key = 8S1S1R10S1011CLRCLR111174194N74194NCLKCLK1k Key = 9S11U16U6Key =A4545D0YD0Y33D1D12626D2WD2W11D3D3U151515D4D41414D5D51313D6D6NOT强制清零键 1212D7D71111AA1010S12BB99CC7774151N74151NGGKey =SpaceU1

21、8U19NOTOR2记分器电路甲乙比分输入控制开关倒计时功能以及LED显示功能电路9辽宁工业大学课程设计说明书(论文)3.2 电路参数计算555 脉冲发生器电容器的充电时间T1，放电时间 T2 分别为T1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln2要求周期为 1 秒 电路的振荡周期为T,T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2振荡频率 f,f=1/T3.3 整个电路性能分析当一方得分后，可以根据得分的情况对其一方的计分器进行计分，若失分也可进行相对的减分操作，然后通过数字输入键盘，将得分或相应的失分通过编码器把十进制编译成二进制数码 DCBA，把 DCBA分别输给移位寄存器并行输入端和数据选择器的地址输入端来选择信号作为移位寄存器的 CP信号来源。数码