数字电子技术课程计
题目 篮球比赛数字计分牌
姓 名：
所在学院： 工学院电气与电子工程系
所学专业： 自动化
班 级：
学 号：
指导教师：
完成时间：
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数电课程设计任务书
一、基本情况
学时：40学时 学分：1学分 课程设计代码：07120052 适应班级：电气工程、自动化
二、进度安排
本设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下： 实习动员及准备工作： 2学时 总体方案设计： 4学时 查阅资料，讨论设计： 24学时 撰写设计报告： 8学时 总结： 2学时 教师辅导： 随时
三、基本要求
1、课程设计的基本要求
数字电子技术课程设计是自动化、电气工程及其自动化专业的一门专业必修课，通过指导学生循序渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深学生对理论知识的理解，有效地提高了学生的动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。着重提高学生在数字电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。
2、课程设计的教学要求
数电课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。
课程设计的任务相对分散，每3名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或
参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。
四、设计题目及控制要求
篮球比赛数字计分牌 要求：
1．分别记录两队得分情况；
2．进球得分加2分，罚球进球得分加1分； 3．纠正错判得分减2分或1分；
4．分别用三个数码管显示器记录两队的得分情况。
五、设计报告
设计完成后，必须撰写课程设计报告。设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于2000字，图形绘制规范。设计报告的格式如下：
1、封面 2、内容提要 3、目录 4、正文
(1) 所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能； (2) 方案选择及论证； (3) 设计步骤及原理图； (4) 元器件的选择；
(5) 设计过程中出现问题的解决方法； 5、心得体会 6、参考文献
六、考核方法
数电课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。
考核分三个方面进行：平时考勤：30%；实验及设计成果质量：40%；课程设计报告：30%。
有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理： 1、设计期间累计迟到、早退达8次；
2、设计期间累计旷课达6节；
3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；
4、不能完成设计任务，达不到设计要求。
摘 要
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。电子计时计分系统可取代传统记分员手动翻动记分牌的工作模式，对比赛的比分和时间进行快速采集记录，加工处理，传递利用的信息系统。根据不同运动项目的不同的比赛规则要求，体育比赛的记分系统包括测量类，评分类，命中类制胜类，得分类等多种类型。
电子计时计分器系统是一个负责各类体育竞赛技术支持系统前沿（比赛场地）的数据采集和分配的专用系统，它负责各类体育竞赛结果、成绩信息的采集处理、传输分配，即将比赛结果数据通过专用技术接口、界面、协议，分别传送给裁判员、教练员、计算机信息系统、电视转播与评论系统、现场大屏幕显示系统等。
由于体育竞赛的不可重复性，决定了电子计时计分系统是一个实用性很强、可靠性要求极高的以计算机技术为核心的电子服务系统。因此，电子计时计分系统自身组成独立的采集、分配、评判、显示发布系统，做到所以信息的实时、准确、快捷、权威。电子计时计分设备是各类体育竞赛中不可缺少的电子设备，电子计时计分系统设计是否合理，关系到整个体育比赛系统运行的稳定和可靠，并直接影响到整个体育比赛的顺利进行。由于LED显示牌是目前公共场所中信息发布的主要载体，因此该系统也可拓展使用到会展中心、广场、银行、市场等公共场所及车站机场等交通运输行业。尤其是一些发布数据并需要经常手动更新的领域。因此，该课题有着重要意义。
目 录
1 绪论 ............................................................................................................................................. 1
1.1篮球积分牌的设计意义 ................................................................................................... 1 1.2设计目的 ........................................................................................................................... 1 1.3 系统的主要功能 .............................................................................................................. 1 2 总体设计方案 ............................................................................................................................. 2
2.1设计要求 ........................................................................................................................... 2 2.2方案选择 ........................................................................................................................... 2 2.3方案框图 ........................................................................................................................... 2 3 设计步骤及原理 ......................................................................................................................... 3
3.1设计单元电路 ................................................................................................................... 3
3.1.1二进制加法计数器74LS161 ................................................................................ 3 3.1.2置数控制端LD ...................................................................................................... 3 3.1.4十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表 ........................................... 4 3.1.5七段显示器 ............................................................................................................ 4 3.1.6七段显示译码器74LS48 ...................................................................................... 5 3.2电路设计 ........................................................................................................................... 6
3.2.1三片四位二进制加法器74LS161分别组成1.2.3进制计数器 ......................... 6 3.2.2 三片十进制可逆计数器74LS192加减法计数器用于累加总分 ...................... 8
4 心得体会 ..................................................................................................................................... 9 参考文献 ....................................................................................................................................... 11 附 录 ............................................................................................................................................. 12
1元器件的选择 .................................................................................................................... 12 2实验总设计图 .................................................................................................................... 13
1 绪论
1.1篮球积分牌的设计意义
数字电路课程设计是自动化技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。 在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。而对于体育的兴趣我就选择了篮球记分牌这个题目,面对世界上的篮球联赛没有人会对其水平有所怀疑.所以有这样一个机会的我真的很兴奋同时我也有机会提升自己在数字电路中理论的能力.篮球比赛的计时系统有计时器等多种电子器件组成完善的篮球比赛计时应能够与现场成绩处理，现场大屏幕等多种设备有关，以便实现高比赛现场感，表演娱乐观众等功能目标。
1.2设计目的
1、熟悉中规模集成可逆计数器，译码器和显示器的功能； 2、培养创造性地运用所学知识进行数字系统设计的能力和兴趣； 3、了解数字系统的实验及调试方法，以及一般故障的排除方法。
1.3 系统的主要功能
本次设计主要应用与篮球比赛中，分别记录两队得分情况；进球得分加2分，罚球进球得分加1分，外线三分球投中加三分。纠正错判得分减2分或1分；分别用三个数码管显示器记录两队的得分情况。
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2 总体设计方案
2.1设计要求
1、分别记录两队得分情况；
2、进球得分加2分，罚球进球得分加1分，外线三分球投中加三分； 3、纠正错判得分减2分或1分；
4、分别用三个数码管显示器记录两队的得分情况。
2.2方案选择
据篮球比赛情况，有得1、2、3分的情况，还有减分的情况，电路要具有加、减分显示的功能。 用两片四位二进制加法计数器74LS161组成二、三进制计数器，控制加2、3分的计数脉冲，3片十进制可逆计数器74LS192组成的加、减分计数器用于总分累加，最多可计999。译码器显示器用于显示分数。
2.3方案框图
图 1 篮球记分牌方案框图
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3 设计步骤及原理
3.1设计单元电路
3.1.1二进制加法计数器74LS161
图2 74LS161引脚图
管脚图介绍： 时钟CP和四个数据输入端P0~P3 ，清零/MR ，使能CEP、CET ，置数
PE ，数据输出端
Q0~Q3 以及进位输出
TC.
(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)。
3.1.2置数控制端LD
当LD=0且无复位信号时，可以从输入端输入一个任意数并保持在芯片中,以后计数将从此数开始,此数称为预置数。
3.1.3工作状态控制端EP和ET
当无预置数且无异步复位时，若ET=0，则电路保持原态且无进位，当ET=1时，若EP=0，则电路保持原态且有进位，若EP=1，电路为计数状态。表3.1.3为74LS161的真值表：
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表1 74LS161的真值表 CP * ↑ * * ↑ RD 0 1 1 1 1 LD * 0 1 1 1 EP * * 0 * 1 WT * * 1 0 1 工作状态 置0 预置数 保持 保持（c=0) 计数 3.1.4十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表
74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图所示：
图3 可逆计数器74LS192引脚图
3.1.5七段显示器
半导体数码管是由七段发光二极管（Light Emitting Diode）组成，简称LED。 共阴共阳的判断：可以假设它是共阳的，那么任一段串入一个100欧姆电阻到5V，相应段就会被点亮；否则为共阴的数码管。
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图4共阴极七段数码管显示器
3.1.6七段显示译码器74LS48
74LS48是一个BCD—七段译码LED驱动器。 74LS48的逻辑功能：
正常译码显示。LT=1，BI/RBO=1时，对输入为十进制数l～15的二进制码（0001～1111）进行译码，产生对应的七段显示码。 （2）灭零。当LT=1，而输入为0的二进制码0000时，只有当RBI =1时，才产生0的七段显示码,如果此时输入RBI =0 ，则译码器的a～g输出全0，使显示器全灭；所以RBI称为灭零输入端。 （3）试灯。当LT=0时，无论输入怎样，a～g输出全1，数码管七段全亮。由此可以检测显示器七个发光段的好坏。 LT称为试灯输入端。（4）特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作输入端，也可以作输出端。 作输入使用时，如果BI=0时，不管其他输入端为何值，a～g均输出0，显示器全灭。因此BI称为灭灯输入端。作输出端使用时，受控于RBI。当RBI=0，输入为0的二进制码0000时，RBO=0，用以指示该片正处于灭零状态。所以，RBO 又称为灭零输出端。
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3.2电路设计
3.2.1三片四位二进制加法器74LS161分别组成1.2.3进制计数器
第一个161控制加3分的计数脉冲，第二个161控制加2分的计数脉冲,第三个161控制加2分的计数脉冲。电路图如下图具体的设计思路：(以加三分为例)在于怎么样在开关的开短前后能够让有限的脉冲的通过并且能够保持下脉冲数在对74LS161的功能的合理使用。当开关开时， LD=1；R=ET=EN=1；此时161进行计数，但是当计数到0011即十进制数3时，通过加入反馈使EN=O，从而使其保持。当开关关时，使LD=0；使其预置数为零通过与非门后使EN=1，从而使其循环使用。具体的设计思路：(以加三分为例)在于怎么样在开关的开短前后，能够让有限的脉冲的通过并且能够保持下脉冲数在对74ls161的功能的合理使用。当开关开时。LD=1；R=ET=EN=1；此时161进行计数，但是当计数到0011即十进制数3时，通过加入反馈使EN=O，从而使其保持。当开关关时，使LD=0；使其预置数为零通过与非门后使EN=1，从而使其循环使用。
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图5 74LS161接线图
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3.2.2 三片十进制可逆计数器74LS192加减法计数器用于累加总分
设计要求积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指数等功能。
图6 累加总分电路图
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4 心得体会
持续一个周的数电课程设计结束了，虽然在做的过程中遇到了很多问题，但总体上哈市比较成功的，从中受益匪浅。平时在课堂上学习的知识内容付诸于实践并不是一件简单的事。整个过程中查阅了大量资料，上网查找相关的内容，和周围的同学一次次的探讨和交流和设计思想。初看题目不知该如何下手，毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。不过还是在不断的坚持和努力之下很好的完成了这次的数字电路课程设计。通过这次的课程设计，我有很大的收获。
通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理，和芯片上的选择。这个方案总共使用了3片74LS161，3片74LS192，3片译码器74LS48，3个数码管显示器，仿真软件的使用，还有一些基本的逻辑门的芯片。
我觉得做课程设计不仅可以巩固了以前所学过的知识，由于课本上的知识太多，平时课间学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次数电课程设计使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，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。全面系统的理解了编译原理程序构造的一般原理和基本实现方法，激发了学习的积极性。把学过的计算机编译原理的知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的程序表示出来，加深了对理论知识的理解。
我认为相互讨论共同研究也是很重要的，实验中经常出现一些问题，比如电路设计各种计数功能的集成块的使用以及译码显示的综合应用刚开始都不很清楚，通过和同伴研究讨论深刻了解了它们的用途，所以实验中能很准确的设计电路图，并明白它们在实验中的功能。 这次课程设计我体会最深的一点就是理论要与实际相结合，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
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相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
最后感谢学校和老师给了我们这么一次机会，锻炼了我们的动手能力，明白了理论和实际操作存在很大的差距，也找到了在数电知识上的诸多不足之处，总之，本次课程设计收获颇多，实践是获得知识的最好方式之一。
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参考文献
1、自美 《电子线路设计》 电子工业出版社 2006.12 2、阎石《数字电路技术基础教程》清华大学出版 2010.7
3、薛宏熙 胡秀珠 《数字逻辑设计》 清华大学出版社 2009.6 4、童诗白 华成英《模拟电子技术基础》 高等教育出版社 2006.9 5、阎石《数字电子技术基础》 高等教育出版社 2010.7
6、王彦朋 《大学生电子设计与应用》 中国电力大学出版社 2007年
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附 录
1元器件的选择
74LS161三片 74LS192三片 74LS48三片 BS201A三片 EDA仿真软件-MULTISIM10 电容 电阻 单刀双掷开关 电路版 导线 各种焊接工具
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2实验总设计图
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