篮球比赛电子记分牌设计与实现：数字电子技术基础课程设计论文

在篮球比赛中，手动计分的方法必然非常繁琐，并且错误率很高。电子记分牌可以有效解决这个问题。因此，设计一种满足当前各种需求的篮球比赛电子记分牌显得尤为重要。具有实际意义，让现场观众和通过有线直播观看的篮球迷能够更清楚地了解当前比分、比赛时间、剩余时间、犯规、比分等。本次设计的篮球比赛电子记分牌主要用于篮球比赛双方实时得分并具有倒计时显示功能。根据篮球比赛的特点，我们选择了专门的设计方案。本实验的软件模拟主要采用三个LED数码管来显示一方比赛的比分。记分员可以根据现场比赛的比分篮球比赛记分牌，实时记录各队的得分，并及时反馈到LED数码管。倒计时时钟电路通过555定时器组成的多谐振荡器产生第二脉冲信号，送至倒计时电路。计时电路有12分钟倒计时、24秒违规倒计时等，输出送至译码显示电路。在相关时间到时，会发出声光提醒。关键词：电子记分牌；倒计时时钟显示；； 555定时器；目录 \o 1-3 \h \z \u 23582 第一章简介 1 7139 1.1 篮球比赛电子记分牌的发展背景 1 20201 1.2 本文研究内容 1 30727 第二章设计方案 1 10887 2.1 篮球比赛电子记分牌设计方案论证 1 27694 2.2 篮球比赛电子总体设计方案记分板 2 13239 第三章单元电路设计 3 12235 3.1 倒计时电路设计 3 6900 3.1.1 第二脉冲发生电路 3 29953 3.1.2 倒计时主电路 3 10033 3.1.3 显示电路 4 22216 3.1.4 提示电路 4 8188 3.2 计分电路设计5 32040 3.2.1 一点发生电路 5 14656 3.2.2 两点发生电路 5 20563 3.2.3 三点发生电路 6 5749 3.2.4 加减计数电路 6 6577 3.2.5 显示电路 7 26631 第四第8章 模拟调试 10771 4.1 倒计时电路调试 8 32055 4.2 计分电路调试 9 5795 第五章焊接、调试和实物测试 10 13766 第六章设计总结 12 27224 附录一总体电路图 14 22509 附录二元件清单 第十五页 第一章简介 1.1 电子器件发展背景篮球比赛记分牌随着社会的发展，科学技术的进步，人们生活水平的逐步提高，各种方便生活的电子产品开始进入人们的生活。

篮球比赛电子记分牌就是这样一种电子产品。它的出现取代了记分员手动翻转记分牌分的繁琐工作，将各种游戏带入智能、高效、精准的人机交互时代。在体育比赛中具有重要意义。目前红紫的NBA赛场和国内外各种篮球联赛深受广大篮球爱好者的喜爱。记分器在国内外各种大中型比赛中经常使用，记分器的功能有好有坏。而对比赛的适应能力直接影响人们在观看比赛时对比赛进度和胜负的理解，影响人们在观看比赛时的体验。因此，设计一种满足当前各种需求的篮球比赛电子记分器具有现实意义。记分器不仅在上述场合发挥着巨大的作用，而且在现代制造业中也发挥着非常重要的作用。现代电子技术迅速发展，各种智能产品随之出现。电子记分器就是一个很好的例子。数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点。本设计是一种以数字电路为核心的智能记分器。 1.2 本文的研究内容及任务要求：篮球比赛电子记分牌是根据篮球比赛的特点设计的得分显示系统。可实现比赛时间、比分的实时显示。它由计分电路、倒计时电路、显示电路和驱动电路组成。技术要求： 1、采用中小规模数字集成电路实现。 2、有扣1分、2分、3分的情况，也有扣分的情况。电路必须具有加点、减点和显示点的功能。

3、有倒计时显示，“暂停时间到”、“比赛时间到”时会发出声光提示。 4、比赛规则规定的其他计时、计分要求。 5. 使用（或EWB）进行电路仿真和调试。第二章设计方案 2.1 篮球比赛电子记分牌设计方案论证 整体电路主要分为两部分：倒计时电路和计分电路。根据过程中不同的组成部分和设计思路，制定了两套方案。各有利弊，均能满足设计要求。具体解决方案如下： 方案一：倒数电路利用二进制加法计数器的同步设定功能，使计数器从6循环计数到15，然后利用逻辑门电路的非功能进行转换将6-15计数变成9-0倒计时，最后使用解码器让7段数码管显示倒计时。根据篮球比赛的特点，设计了12分钟倒计时电路。计分电路设置了从0到9的十个数字输入键盘，通过编码器将十进制代码翻译成二进制数字DCBA。 DCBA分别输入到移位寄存器的CP信号源。数码管通过输入寄存器的DCBA显示分数。最多可记录三位数的设计分数。方案二：倒计时电路利用十进制同步加减计数器减法计数功能实现9-0倒计时，最后利用译码器解码让7段数码管显示倒计时。根据篮球比赛的特点，设计了12分钟倒计时电路。

计分电路在工作时采用计数原理。当按下对应的计分开关时，正常工作，计数 1 个（0000-0001）、2 个（0000-0001、0010-0011）、3 个（0000-0001、0010-0011、0100-0011）个上升沿脉冲篮球比赛记分牌，完成1、2、3点的加减运算，最后使用解码器进行解码，使得7段数码管显示完成计分功能。输入脉冲后，停止工作（使能端输入低电平），从而完成评分操作，设计出最多可记录三位数字的分数。经过比较，这次采用方案2。方案一的倒计时电路采用二进制加法计数器和非门来实现倒计时功能。虽然方法巧妙，但电路结构相对复杂，焊接过程中也会存在一定的困难。计分电路设置了从0到9的十个数字输入键盘。这种方法操作起来过于笨拙和繁琐。第二方案倒计时电路采用十进制同步可逆计数器减法计数功能，直接实现9-0倒计时。这种方案简单直接，焊接也比较简单。方案2的计分电路在工作时利用计数原理产生一定数量的计数脉冲。与方案一相比，更加智能、简单，并且评分脉冲到来后在数码管上显示分数的延迟较短。方案1需要很长时间才能在数码管上显示相应的分数。

考虑到技术指标和实验要求，本设计采用方案2。 2.2 篮球比赛电子记分牌总体设计方案。经过上述方案论证，本次设计采用第二种方案较为合适。方案2基本简单易行地实现了设计所需的计分和倒计时功能，并且可以应用到现实生活中。整体电路主要由倒计时电路和计分电路两部分组成。两部分电路独立工作，互不影响。总体设计框图如下图2.1所示。倒计时部分：7段数码管显示 7段显示解码器（）倒计时低位电路 7段数码管显示 7段显示解码器（）倒计时低位电路 555定时器倒计时高位电路 倒计时高位电路 记分器部分：加减法 替换个位计分电路和十位计分电路 位计分电路 加减代换 个位计分电路 十位计分电路 百位计分电路 2 点时钟脉冲产生电路 1 分钟时钟脉冲产生电路 3 分钟时钟脉冲发生电路 2 分钟时钟脉冲发生电路 1 分钟时钟脉冲发生电路 3 分时钟脉冲发生电路 清零开关 图 2.1 总体设计方案 第 3 章单元电路设计 3.1 倒计时电路设计 3.1.1 第二脉冲发生电路采用555定时器产生第二脉冲信号，通过控制开关的闭合和断开来控制篮球比赛倒计时的开始和暂停。电路如图3.1所示。图3.1 第二脉冲发生电路 3.1.2 倒计时主电路 根据篮球比赛的特点，比赛分为4 节，每节12 分钟，因此设计了12 分钟倒计时的电路。

倒计时电路采用十进制同步加减计数器减法计数功能，实现9-0倒计时。游戏开始时，U11、U12和U2的数字分别预设为0001、0001和1001，因此分钟部分显示为11:59。利用555定时器产生第二个脉冲信号送到U2的DOWN端，让秒表的低端电路工作并开始倒计时。每当秒表低端倒数到0时，就会给秒表高端显示电路一个时钟脉冲。 U2的BO端输出到秒的第十位。 U1的DOWN端进行60秒倒计时。然后将U1的BO输出连接到U12的DOWN端进行倒计时分钟，将U12的BO输出端连接到U11的DOWN端。电路如图3.2所示。图3.2 倒计时主电路 3.1.3 显示电路 显示电路部分采用译码器进行译码，使7 段数码管显示倒计时。 A3、A2、A1、A0接口分别连接QD、QC、QB、QA。电路如图3.3所示。图3.3 显示电路 3.1.4 提示电路 每节篮球比赛结束后，均有声音提示和灯光提醒。将U11的BO端接收到的信号连接至蜂鸣器和LED，通知各段结束。电路如图3.4所示。图3.4 提示电路 3.2 评分电路设计 3.2.1 一点生成电路 一点关键电路的生成主要采用芯片。根据芯片的功能，当从0000变为0011时，QA和QB通过与非门连接到EP，并通过开关控制CLR。当到达0011时，通过QA和QB的与非门输出为零，从而保持0011的状态，QB输出一个脉冲（从0000-0001）。

电路如图3.5所示。图3.5 一点生成电路 3.2.2 两点生成电路 两点密钥电路的生成主要采用芯片。根据芯片的功能表，当从0000变为0011时，QA和QB通过与非门连接到EP，通过开关控制CLR。当到达0011时，通过QA和QB的与非门 结果为零，保持0011的状态，QA输出两个脉冲（从0000-0001、0010-0011）。电路如图3.6所示。图3.6 两点生成电路 3.2.3 三点生成电路 三点密钥电路主要采用芯片生成。根据芯片的功能表，当从0000变为0101时，QA和QC通过与非门连接到EP，通过开关控制CLR。当到达0011时，通过QA和QC的与非门。结果为零，保持0101状态，QA输出三个脉冲（从0000-0001、0010-0011、0100-0101）。电路如图3.7所示。图3.7 三点发生电路 3.2.4 加减计数电路 一、二、三点发生电路产生的脉冲信号输入到三输入或非门。计数器的计数端遇到1个上升沿就变1，遇到2个上升沿就变1。计数端变化2篮球比赛记分牌，遇到3个上升沿时，计数端变化3，从而完成对一、二、三点的控制。

加法电路和减法电路是通过双向开关H来切换电路来控制的。当H接UP时，是加法部分。 H接U3的DOWN端时，为减法部分，从而控制游戏分数的加减。开关C的CLR端子和U8、U9、U10连接到电源。当开关闭合时，分数被设置为零并重新开始计数。该电路最多可累计3位数的比赛得分，满足篮球比赛的计分要求。电路如图3.8所示。图3.8 加减计数电路 3.2.5 显示电路 显示电路部分采用译码器进行译码，让7 段数码管显示分数。 A3、A2、A1、A0接口分别连接QD、QC、QB、QA。电路如图3.9所示。图3.9 显示电路 第四章仿真调试 4.1 倒计时电路调试 倒计时电路实现12 分钟倒计时功能，时间间隔约等于1s，具有启动、复位和暂停/继续功能。开关A控制电路的复位功能。当开关A接地时，倒计时电路复位。当开关A接通电源时，倒计时正常工作。开关B控制电路的暂停/继续功能。当开关B打开时，倒计时电路暂停工作。当开关B闭合时，倒计时电路继续工作。当12分钟倒计时结束时，LED闪烁且蜂鸣器鸣响，指示倒计时结束。经过仿真和调试，成功完成了设计要求，仿真结果如下图4.1所示。

图4.1 整体倒计时电路 4.2 计分电路调试及实现一点、两点、三点电路及加减法电路。将一点、两点、三点信号脉冲通过或非门连接到控制加减法电路的开关上，即可实现篮球记分器的功能。使用同一开关键1、2、3分别控制一分钟脉冲、二分钟脉冲、三分钟脉冲； H键是加减法切换按钮。当H与UP相连时，为加法部分。将 H 连接到 U3 的 DOWN。最后是减法部分，从而控制游戏分数的加减。 C键用于清除。当C键关闭时，计分电路被清除，以便下次可以再次使用。当C键打开时，计分电路正常计分。当依次输入1分钟脉冲、2分钟脉冲、3分钟脉冲时，仿真结果如下图4.2所示。图 4.2 评分器总体电路 第五章 焊接、调试与物理测试 第六章 设计总结 数字电子课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题的重要组成部分。并锻炼实践能力。它是对学生实际工作能力的具体训练和考核过程。本次课程设计的主题是篮球比赛的数字记分器。当我第一次阅读这个主题时，我不知道如何开始。毕竟课程设计和实验班不一样。你必须自己设计电路图。但凭借着不断的坚持和努力，我顺利地完成了这门数字电路课程设计。通过这次课程设计，我收获颇多。通过这次课程设计，加强了我们的动手能力、思维能力和解决问题的能力。

例如，当我第一次使用可逆计数器、解码器等时，我并不知道这些芯片的功能和应用。经过多次查阅资料和练习，我终于弄清楚了这些芯片的使用方法，并且后来熟练了。应用。每一次遇到问题，都是进一步学习、加深对电路、原理、元件理解的过程。每解决一个问题，每实现一个功能，我都会非常兴奋。当然，还有很多元件、电路原理等需要进一步研究。正确的学习也是一个开始。希望以后能进一步了解这个强大的仿真软件的更多功能。通过查阅参考书来培养独立思考的能力非常重要。我们在设计电路的时候，会遇到很多不明白的事情。其中有些我们可以通过查阅参考书来了解，有些可以通过互联网找到。但由于时间和信息有限，我们还是比较独立思考。这次的课程设计让我充分认识到图书馆资源的重要性。以前很少去图书馆查资料，真是犯了一个大错误。我以后一定要学会充分利用图书馆资源。这次设计是一次难得的机会，也将成为我们大学四年非常宝贵的经历。它不仅是对我们所学理论知识的有效考验，也是对我们实践理解和能力的提升。通过本次数字逻辑训练设计，相信学生对本专业的兴趣会更加浓厚，对本专业知识会有更深入的了解。参考文献[1]韩学军，数字电子技术基础[M]．北京：中国电力出版社[2]王一军，模拟电子技术基础[M]．北京：中国电力出版社[3]童世白，模拟电子技术基础[M]．北京：高等教育出版社。 [4] 石岩，数字电子技术基础[M]．北京：高等教育出版社。 [5]康华光，电子技术基础[M]．北京：高等教育出版社.[6]张