电子记分牌电路的设计与制作.doc

《数字逻辑电路》实训报告

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指导教师：

2013年6月 25日

电子记分牌电路的设计与制作

1 整机设计
1.1 设计要求
1.1.1设计任务
各类比赛用的电子记分牌是一种常见的数字电路，比赛时可以实时显示双方比分，是显示比赛进程的重要依据，也是观众注意的焦点。记分牌的功能是记录比赛其中一方的分数，即从零分开始，得分时加1分，并显示累计的分数。如若是篮球计分，则是加2分或3分。
1.1.2性能指标要求
1、设计一个比赛记分牌，用2位LED显示比赛一方的分数。
2、有得分按键，每按键一次加一分，并用数码管显示累计的分数。
3、当累计分数超过9而进位时，亮进位指示灯。
4、扩展要求：完成电子记分牌一键加2分功能，甚至是加三分
1.2 整机实现的基本原理及框图
1.2.1基本原理
利用主芯片74LS192,作为主要加减计数芯片，通过外围的译码电路和控制电路实现的简易的一个计分器。因此电子记分牌组成是由按键、单稳电路、计数器、译码驱动电路、显示器等几个部分组成。它能实现加1、加2、减1和清零等功能
1.2.2总体框图
单稳
电路
计数器
电路
译码驱
动电路
显示器

按键

2 各功能电路实现原理及电路设计

按键组要作用是实现高低电平的切换,单稳态电路主要功能是能够延时有效的防止按键抖动。而在本次实训中图方便就没加入单稳态电路，只加入了按键电路。

2.1.2多谐振荡器电路 电路如图（1）所示
多谐振荡器电路作用是为加二功能实现是提供脉冲，假设其脉冲周期T，高电平维持时间为Tw1，低电平维持时间为Tw2。在图（1）中假设R5电位器滑片是指向中间位置。则有：
T=Tw1+Tw2
Tw1=0.7*（R6+R5）
Tw2=0.7*（R6+0.5*R5）*C6

图（1）

2.1.3计数器电路
在本次实训中选择的是74LS192作为主要计数芯片

图（2）

74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。(bcd,二进制)。
如图（2）
CU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
PL为预置输入控制端，异步预置。
MR为复位输入端，高电平有效，异步清除。
TCU为进位输出：1001状态后负脉冲输出，
TCD为借位输出：0000状态后负脉

其真值表 如表（1）所示
输 入
输 出
MR PL CU CD
D3 D2 D1 D0
Q3 Q2 Q1 Q0
1 X X X
0 0 X X
0 1 上升沿 1
0 1 1 下降沿
X X X X
d c b a
X X X X
X X X X
0 0 0 0
d c b a
加 计 数
减 计 数
表（1）
用两片74LS192实现个位和十位两位计数 ，功能可实现加1、减1,和清零。
如图（3）所示连接。

图（3）
2.1.4加2功能的实现，利用74LS160和74LS00可以实现 电路如图（4）所示

图（4）
图（4）中网络编号Q是连接到多谐振荡器的输出脚，而PE和JIA是连接到按键控制端。
74LS160工作方式如表（2）所示
输 入

工作模式
清零 置数 使能 使能 时钟
MR PE CET CEP CLK
L X X X X
H L X X 上升沿
H H H H 上升沿
H H L X X
H H X L X
清零
置数
计数
保持（不变）
保持（不变）
表（2）
2.1.5译码电路
74LS48芯片作用是翻译74LS192输出的计数值 译码电路如图（5）所示

图（5）
74LS48功能表如表（3）

表（3）

3 制作与调试过程
利用Protel 99 SE电路CAD软件绘画上述原理图，然后根据器件的管脚封装属性通过Protel 99 SE电路CAD软件导出对应的PCB ，再绘制PCB电路图。
手工转印腐蚀电路板钻装配孔，对号装器件。调试，用万用表检查线路板有没有短路或或者断路，若是有短路或断路则修正，若没有即上电看看工作是否正常。在本次实训中上述问题均无，就是上电之后各按键按下均无用，反复查原理没错。最后把电路中的清零端RM的到地电阻改小，由2K换成1K之后。上电后电路工作正常了。调试成功。

4 电路测试
上电后按下按键加1、减1、加2、清零，均正常。
4.1 测试仪器与设备
万用表、5V线性直流电源和示波器一台
4.2 指标测试
符合设时的设计想法，各功能指标合格
4.3 误差分析
由于本次实训没有加入单稳态电路对按键消除抖动，导致按键输入信号时，会抖动。加减计数时不准确。
5 实训结论
在本次实训中，虽然是一个简易两位计数器，但是要做好它却是不容易，硬件部分还好做，就是原理方面需要了解各个芯片的属性工作条件、功能。利用各个芯片的的功能构成自己想要的的电路功能。实现电路设计。这次实训无论是在设计制作过程中重新复习了一遍之前我们学过的《数字逻辑电路基础》，受益匪浅。
参考文献 (黑体四号、顶格)
[1] 谢自美等编著.电子线路设计.实验.测试（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社,2006.
[2] 阎石编著.数字电子技术基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社,1998.
[3] 江国强编著.新编数字逻辑电路[M]. 北京：北京邮电大学出版社,2006.
[4] 江国强、蒋艳红编著.现代数字逻辑电路实验指导[M].北京：电子工业出版社,2003.

附 录
1、元件明细表
名称
数量（个）
LED灯
2
一位共阴数码管
2
按键开关
4
74LS192芯片
2
74LS48芯片
2
74LS160芯片
1
555芯片
1
电解电容
10uF 和 100uF各2个
104 瓷片电容
2
电阻
200欧14个；1K和300欧各2个；10K5个
20K 精可调电位器
1
电源接口
1
芯片底座
7
接脚
20（一排）

2、电路原理图

3、PCB图

7