《数字电子技术》课程设计
题目:篮球比赛记分器设计
学院:信息科学与技术学院 专业:电子信息工程
篮球比赛记分器设计
一、设计内容与要求:
设计一个篮球比赛记分显示器
基本要求:
(1)电路具有加1分、加2分、加3分功能。
(2)电路具有减分功能。
(3)显示总分功能,用三位LED显示器,最高可现实999。
(4)每次篮球比赛后显示器可清零。
二、设计方案
对应篮球比赛规则的系统的要求,篮球记分有1分、2分、3分的情况,通过对电路输入一个脉冲、两个脉冲、三个脉冲,使计数器对分数进行统计,这需要三个脉冲分路。
电路要具有计分、减分及显示的功能。当球队比赛得分时,用加法计分器通过控制分路加相应的分数。如果裁判误判了,可用减法计数器减掉误判的分数。用三片计数器和三个半导体数码LED进行对分数的统计和显示。
电路框图
三、电路的设计
1、记分部分
设计要求记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:
故计分部分电路设计如下:
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_BLUE七段发光二极管译码显示器。DCD_HEX_BLUE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。正确的引脚接连方式如下图:
3、脉冲部分
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:
(1)一分电路
对一分键电路,当从0000变化到0011时,QA与QB通过与非门接到ENP,RD则通过一个开关J3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)二分电路
对二分键电路,当从0000变化到0011时,QA与QB通过与非门接到ENP,RD则通过一个开关J4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,QA输出的则是两个脉冲了。
(3)三分电路
对三分键电路,当从0000变化到0101时,QA与QC通过与非门接到ENP,RD则通过一个开关J5来控制,当到达0101的时候,经过QA与QC的与非门出来的为零,使它保持0101的状态不变,QA输出的则是三个脉冲了。
4、加减置换部分
加减置换可选用一个单刀双掷开关来实现。对三种脉冲的选用可用一个三输入或门来进行选择。
5、分数清零部分
该部分可运用74LS192高电平清零的功能来实现。因只在需要时进行清零,故可安置一开关。这里可选择跳变开关,可省去清零后让其重新归位的操作,电路图如下:
四、仿真调试与分析
打开Multisim 10软件,将电路进行仿真调试。进行仿真时进行置零、加减一分、二分、三分的操作,以确定电路既能能正常运行,又能满足题目的设计要求。仿真电路如下:
按下调试开关,LED显示999,再按0,将LED显示清零。按空格Space,将开关置到加,按两下1加一分,按两下2加二分,按两下3加三分。再按空格Space,将开关切换到减,按两下1减一分,按两下2减二分,按两下3减三分。(按的两下不能连续按,中间应稍作停顿。)
五、附录(元件明细表)
1、计数器74LS192(3片) 2、计数器74LS160(3片)
3、LED显示器(3片)
4、跳变开关(1个)
普通开关(3个)
单刀双掷开关(1个)
5、与非门(3个) 非门(3个) 或门(1个) 异或门(2个)
6、5V直流电源 7、5V1kHz交流电源
简易篮球计分器
可实现以下功能:
1、 罚球加1分功能;
2、 进球加2分功能;
3、 远距离进球加3分功能;
4、 当按错按键时亦可进行减1调整。
电路图如下示:
汇编源程序清单:
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0030
MAIN: MOV 50H, #00H ;BCD分值存储单元
MOV 51H, #00H ;HEX分值存储单元(减1操作处理单元)
MOV P3, #00H ;显示初始状态清零
LOOP: MOV P2, #0FFH ;****
MOV A, P2 ; 读引脚****
JNB ACC.3, ADD3 ;********
JNB ACC.2, ADD2 ;判断是什么操作
JNB ACC.1, ADD1 ;
JNB ACC.0, SUBB1 ;********
SJMP LOOP
ORG 0050H
ADD3: MOV A, 51H ;******
ADD A, #03H ;为减1做准备
MOV 51H, A ;******
MOV A, 50H ;加2程序处理
ADD A, #03H
DA A
MOV P3, A
MOV 50H, A
LCALL DELAY
SJMP LOOP
ADD2: MOV A, 51H ;******
ADD A, #02H ;为减1做准备
MOV 51H, A ;******
MOV A, 50H ;加2程序处理
ADD A, #02H
DA A
MOV P3, A
MOV 50H, A
LCALL DELAY
SJMP LOOP
;加1分分支程序
ADD1: MOV A, 51H ;******
ADD A, #01H ;为减1做准备
MOV 51H, A ;******
MOV A, 50H ;加1程序处理
ADD A, #01H
DA A
MOV P3, A
MOV 50H, A
LCALL DELAY
SJMP LOOP
SUBB1: MOV A, 51H ;
CJNE A, #00H, DEC1 ;如果减到0,将不再减1
AJMP LOOP
DEC1: DEC A
MOV 51H, A
MOV B, #10
DIV AB
SWAP A
ORL A, B
MOV P3, A
MOV 50H, A
LCALL DELAY
AJMP LOOP
ORG 0200H
DELAY: MOV R5, #10 ;0.2S延时子程序
D1: MOV R6, #40
D2: MOV R7, #248
DJNZ R7, $
DJNZ R6, D2
DJNZ R5, D1
RET
END
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