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数字电路的课程设计，电子计分器，内容丰富，经典无比，高分.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.42M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    电子计分板的设计 设计目的 1.进一步掌握数字电子技术课程所学的理论知识。 2.熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设 计。 3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 设计技术指标与要求: 1.比分为二位十进制数,显示板由发光二极管构成。 2.使用键盘控制输入状态和比分。 3.可以强制清零,可以随时输入两侧的数字。 前言 在各类学校篮球、排球、乒乓球等竞赛场合经常要用到计分器，在电视台等 大型场合中的智力抢答是智能抢答器和记分器及智能评分器结合在一起的一个系 统，其利用的是大型显示屏显示数字。而在篮球比赛等不要抢答的场合用到的只 是一个计分器。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。 而本次课程设计技术指标与要求可以随时输入两侧的数字。所以本设计没有 涉及累加功能，而是以随时改变两侧的分数为主。这样不仅可以用于篮球、排球、 乒乓球等竞赛场合，也可以用于各类知识竟答的记分部分。因为每次加分的值可 能有很大的不同，这样随时输入两侧数字的记分板也就显得应用更为广泛。 第 1 页 共 14 页
    智能记分器的设计 设计目的 1.进一步掌握数字电子技术课程所学的理论知识。 2.熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设 计。 3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 设计技术指标与要求: 1.比分为二位十进制数,显示板由发光二极管构成。 2.使用键盘控制输入状态和比分。 3.可以强制清零,可以随时输入两侧的数字。 设计方案： 方案一： 设计出每次可以加减 1 分、2 分、3 分、5 分的智能加减记分器，把按键的输 入信号通过编码器把十进制编译成二进制数码；利用累加器原理，结合寄存器的 存储功能，把二进制数码输入到 7448 译码器来驱动七段数码管以达到显示分数的 目的。这种方案设计出的记分器适用于各类学校篮球、排球、乒乓球等竞赛场合。 方案二： 设计出可以随时输入两侧分数的智能记分器。设置 0—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。这种方案设计出的记分器不仅 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。 综合以上方案结合设计技术指标与要求我们选择了方案二进行设计。 由于电子产品对电源电压一般要求比较高，故要有变压、整流、滤波和稳压 部分。机械开关或按键回产生抖动，故需要消除抖动电路以消除振动引起的脉冲。 主记分电路由编码器（74147）、数据选择器（74LS151）、移位寄存器（74194）和 显示器（LED）部分组成。如图（１）所示。 第 1 页 共 14 页
    一、电源电路 图（1） 直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不 时更换(蓄电池则要经常充电)的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电 源。电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电， 应该先把 220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用 滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源 的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一 般有三大部分，见图（2）。 图（2） 1.变压、整流电路 变压电路其实就是一个铁芯变压器。变比为 220：6 整流电路用 4 个二极管 组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器，见图 (3)。负载上的电 流波形和输出电压值与全波整流电路相同为 0.9 倍的负边电压。所以整流后的电压 近似 5V。 第 1 页 共 14 页
    2.滤波电路 图 (3) 整流后得到的是脉动直流电，如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成 分，就可得到平滑的直流电。采用电容滤波：把电容器和负载并联，如图 (4)，正 半周时电容被充电，负半周时电容放电，就可使负载上得到平滑的直流电。 图 (4) 3.稳压电路 交流电网电压的波动和负载电流的变化都会使整流电源的输出电压和电流随 之变动，因此要求较高的电子电路必须使用稳压电源。采用集成化稳压电路：近 年来已有大量集成稳压器产品问世，品种很多，结构也各不相同。目前用得较多 的有三端集成稳压器，有输出正电压的 CW7800 系列和输出负电压的 CW7900 系 列等产品。输出电流从 0．1A 一 3A，输出电压有 5V、6V、9V、12V、l5V、18V、 24V 等多种。这种集成稳压器只有三个端子，稳压电路的所有部分包括大功率调 整管以及保护电路等都已集成在芯片内。使用时只要加上散热片后接到整流滤波 电路后面就行了。外围元件少，稳压精度高，工作可靠，—般不需调试。图 (5) 是一个三端稳压器电路。本设计使用固定三端稳压器 7805，它的输出稳定电压为 5V。C2 是进一步对高频谐次波滤除，为了保护稳压 IC，可以在输入端与输出端 接一个二极管。7805 的三脚从左到右分别为 1--2--3 脚，即输入端--地--输出端。 第 1 页 共 14 页
    图 (5) 二、消除抖动电路 本设计采用简单的与键盘或开关并联电容器，来消除电路抖动。并联电容 C 和串联的一电阻 R，可以是波形上升沿和下降沿变化比较缓慢。因此对对于变化很 窄的脉冲起到了平波的作用。抖动电路如图（6）。 三、记分器电路 图（6） 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（7）所示。 设置 0—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。 第 1 页 共 14 页
    图（7） 设计原理和内容： 总体电路图如图（8）所示： 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。 0——9 十个开关连接如图（9）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。 2. 编码部分 编码器选择了 74147 其功能表如图（10）所示。 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 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 1—9 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 第 1 页 共 14 页
    ? ? ? ? 图（8） ? 整体电 ? 路图 ? ? VCC 5V R1 1k  R2 1k  R3 1k  R4 1k  R5 1k  R6 1k  R7 1k  R8 1k  R9 1k  R10 1k  S1 Key = 0 S2 Key = 1 S3 Key = 2 S4 Key = 3 S5 Key = 4 S6 Key = 5 S7 Key = 6 S8 Key = 7 S9 Key = 8 S10 U2 9 7 6 14 A B C D 11 12 13 2 1 3 4 5 10 1 2 3 5 4 6 7 8 9 74147N U4F 7404N U1F 7404N U3F 7404N U5F 7404N U14 U11 U12 U13 ? ? ? ? DCD_HEX DCD_HEX DCD_HEX DCD_HEX U8 QA QB QC QD 15 14 13 12 A B C D SL SR S0 S1 ~CLR CLK 74194N U9 A B C D SL SR S0 S1 ~CLR CLK QA QB QC QD 15 14 13 12 3 4 5 6 7 2 9 10 1 11 3 4 5 6 7 2 9 10 1 11 U7 QA QB QC QD 15 14 13 12 3 4 5 6 7 2 9 10 1 11 A B C D SL SR S0 S1 ~CLR CLK 74194N U10 QA QB QC QD 15 14 13 12 3 4 5 6 7 2 9 10 1 11 A B C D SL SR S0 S1 ~CLR CLK 74194N 74194N 第 1 页 共 14 页
    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。 图（9） 3. 数据选择器部分 图（10） 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 第 1 页 共 14 页
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