篮球比赛记分显示器专业基础实训

篮球比赛记分显示器专业基础实训 1 电路的 1.1 设计的目的 篮球比赛记分显示器具有得1分、2分、3分的功能，显示得分情况可以进到十位百位，符合篮球比赛实际情况(湖人VS火箭的比分是108:96)，记分显示器可以清零以便于重新记分。 1.2 设计的电路图 由记3分、2分、1分电路，记分计数显示电路，时钟电路及各电路之间连线组成篮球比赛记分显示器整体电路，如图1.1所示。 图 1.1 篮球比赛记分显示器电路 1 1.3 按钮设置 电路共有4个开关，开关S1、S2、S3依次是记1分、记2分、记3分的按钮，开关S0是清零按钮。 2 工作原理的论述 2.1 总体论述 篮球比赛记分显示器具有得1分、2分、3分的功能，显示得分情况可以进到十位百位，记分显示器可以清零以便于重新记分。按S1加1分代罚球，按S2加2分代表3分线以内得分，按S3加3代表3分线以外得分，按S0清零分数。篮球比赛记分显示器整体电路是由记3分、2分、1分电路，记分计数显示电路，时钟电路及各电路之间连线组成。时钟电路组成多谐振荡器产生矩形脉冲，提供给记3分电路，记3分电路利用矩形脉冲产生3个计数脉冲使比分计数器计3个数，加3分。记2分电路同上使比分计数器计2个数，加2分。记1分电路利用+5伏电源和接地，使比分计数器计1个数， 加1分。 2.2 各电路组成及原理 2.2.1 记3分电路 记3分电路由十进制计数器CD4510组成三进制计数器，控制加3分的计数脉冲。电路如图2.1所示。 图 2.1 记3分电路 图 2.2 CD4510引脚图 2 CD4510组成三进制计数器，计数状态由0111?1000?1001?0000。开始工作时按下清零键S0，使清零端CR=1，计数器状态为0000，或非门F1输出为1，使计数控制端CI=1，计数器不工作，同时通过非门F3，使与门F4封锁，无计数脉冲送比分计数器，比分计数器不计数。当进行3分计数时，按下3分计数器键，与门F2的输出为1，使CD4510立即置数为0111，或非门F1输出为0，使CI=0，计数器工作，开始计数，同时与门F4打开，计数脉冲送比分计数器，比分计数器进行计数。CD4510进行3个计数回 ，或非门F1输出为1，使CI=1，计数器停止工作，同时与门F4封锁。与门到状态0000 F4打开期间刚好有3个计数脉冲通过，使比分计数器计3个数，加3分。 CD4510的引脚图如图2.2所示。 2.2.2 记2分电路 记2分电路由十进制计数器CD4510组成二进制计数器，控制加2分的计数脉冲。电路如图2.3所示。 图 2.3 记2分电路 图 2.4 CD4069引脚图 CD4510组成二进制计数器，计数状态由1000?1001?0000。开始工作时按下清零键S0，使清零端CR=1，计数器状态为0000，或非门F6输出为1，使计数控制端CI=1，计数器不工作，同时通过非门F8，使与门F9封锁，无计数脉冲送比分计数器，比分计数器不计数。当进行2分计数时，按下2分计数器键，与门F7的输出为1，使CD4510立即置数为1000，或非门F6输出为0，使CI=0，计数器工作，开始计数，同时与门F9打开，计数脉冲送比分计数器，比分计数器进行计数。CD4510进行2个计数回到状态 3 0000，或非门F6输出为1，使CI=1，计数器停止工作，同时与门F9封锁。与门F9打开期间刚好有2个计数脉冲通过，使比分计数器计2个数，加2分。 CD4510的引脚图如图2.2所示。 2.2.3 记1分电路 记1分电路利用在数字电子中+5伏电源和接地分别代表1和0，开始工作时按下清零键S0，使清零端CR=1，按下记1分开关S1+5伏电源连通有1个计数脉冲通过，使比分计数器计1个数，加1分。 2.2.4 记分计数显示电路 篮球比赛记分计数显示电路如图2.5所示，用3片十进制计数器CD4026组成3位十进制计数器，同时CD4026具有显示译码功能，其输出为七位显示码abcdefg，直接驱动共阴极数码管。 记1分脉冲、记2分脉冲、记3分脉冲通过三输入或非门进入记分计数显示电路，通过译码输出为七位显示码abcdefg，例加1分bc亮，再加2分共3分abcdg亮，共有3个数码管，可以显示3位，符合篮球比赛实际情况。 图 2.5 记分计数显示电路 4 数码管的引脚图如图2.6所示;计数、显示译码器CD4026的引脚图如图2.7所示; 与门CD4081的引脚图如图2.8所示。三输入或非门CD4025的引脚图如图2.9所示。 图 2.6 数码管的引脚图 图 2.7 CD4026引脚图 图 2.8 CD4081引脚图 图 2.9 CD4025引脚图 5 2.2.5 时钟电路 时钟电路如图2.10所示。时钟电路是用555定时器组成的多谐振荡器，振荡频率为2Hz。多谐振荡器有两个暂稳态，电容充电又放电，接通电源后电路就在两个暂稳态之间来回翻转—振荡，于是在输出端产生了矩形脉冲。 555定时器的引脚图如图2.11所示。 图 2.10 时钟电路 图 2.11 555定时器引脚图 3 元件的选择 3.1 选择元件的目的 元器件的选择是为了实现实验目的，使篮球比赛记分计数显示器显示稳定且敏锐，必须选择完好的元器件。 3.2 计算依据 在数字系统中 ，+5伏电源代表1，接地代表0。 在555定时器组成的多谐振荡器中，振荡频率计算公式是f=1/[0.7(RW+2R)C]，所以，1/[0.7(2*51k+49k)*4.7μF=2Hz，时钟电路需要1个51k欧姆电阻，1个0,100k的电位器1个4.7μF的电容。 根据设计，篮球比赛记分计数显示器需要3个200欧姆电阻和4个510欧姆电阻。 6 3.3 元件表 根据设计，篮球比赛记分计数显示器需要的元件如表3.1所示 表 3.1 元器件表 名称 规格 数量 电路板 1 数码管 共阴极 3 计数、译码器 CD4026 3 计数器 CD4510 2 非门 CD4069 1 与门 CD4081 1 或非门 CD4025 1 定时器 NE555 1 电位器 100K 1 电阻 200 3 电阻 510 4 电阻 51K 1 电容 0.01μF 1 电容 4.7μF 1 按钮开关 4 电源开关 1 40脚插座 1 16脚插座 5 14脚插座 3 8脚插座 1 4 电路的组装与调试 4.1 电路的组装 4.1.1 组装准备 准备如表3.1的各个元件，镊子，钳子，电烙铁，焊锡若干，导线若干。电烙铁如果是新的，需要上锡。检查电烙铁是否良好，如果是损坏，需要更换。了解设计的电路图，最好先画出电路板焊接的一面的接线图，清楚各元件引脚及其连接的位置，以便更快更好地组装。 7 4.1.2 焊接电路 确定组装顺序:首先，按照篮球比赛记分显示器电路图焊接固定各个插座;其次，焊接时钟电路，因为时钟电路只有一条导线接在其他电路;再次，焊接三个数码管、三个CD4026芯片所在插座，从上到下依次焊接;最后，把各个接+5伏的一端焊接在一起并连接在总开关，总开关连接导线，该导线接5伏电源正极，把各个应接地的一端焊接在一起连出一根导线，该导线接电源负极。 4.2 电路的调试 4.2.1 调试时钟电路 用示波器观察多谐振荡器输出波形，确定多谐振荡器是否正常工作，振荡频率是否是2Hz。调节电位器RW，使多谐振荡器产生频率为2Hz的方波信号。如果多谐振荡器无法产生频率为2Hz的方波信号表明电路有故障，检查并重新焊接，使之产生频率为2Hz的方波信号。 4.2.2 调试积分计数显示电路 计数器CD4026的各位CP接计数脉冲，观察电路是否正常计数和显示。如果电路无法正常计数和显示，表明电路有故障，检查并重新焊接，使之正常计数和显示。 4.2.3 调试记2分电路 将记2分电路的CP接计数脉冲，观察按下记2分键，电路是否开始计数，计数到状态0000后是否停止计数。如果电路无法正常计数和显示，表明电路有故障，检查并重新焊接，使之正常计数和显示。计数到状态0000后停止计数。 4.2.4 调试记3分电路 将记3分电路的CP接计数脉冲，观察按下记3分键，电路是否开始计数，计数到状态0000后是否停止计数。如果电路无法正常计数和显示，表明电路有故障，检查并重新焊接，使之正常计数和显示。计数到状态0000后停止计数。 4.2.5 整体调试 各部分电路连接在一起，观察篮球比赛记分显示器是否正常工作。按S1加1分代表罚球，按S2加2分代表3分线以内得分，按S3加3代表3分线以外得分，按S0清 8 零以便于重新记分。如果电路无法正常计数和显示，表明电路有故障，检查并重新焊接，使之正常工作。 5 收获与体会 这次专业基础实训是实践数字电子中集成计算数器、显示电路的综合应用，虽然只有短短的两周时间，但是我受益匪浅。刚开始时觉得自己的课无处入手，但通过老师的讲解和查询资料，开始有了自己的思路，整理出了总体，然后画出电路原理图。 在这次实训中困难最大的就是焊接，电路板焊接一面，电路复杂且导线多，所以脑中必须有一个清晰的焊接流程图。收获最多的是调试，因为调试的时候你必须对电路相当的熟悉，对每一块电路相当了解，并且电路的连接也要清晰的印在脑海里，只有这样你才能让芯片和芯片、芯片和导线正确连接在一起，实现了预期功能。 我通过这次专业基础实训，完成了篮球比赛记分显示器的安装和调试，掌握了篮球比赛计分显示器的组成电路及各部分电路的工作原理，进一步掌握了集成计算数器、显示电路的综合应用。懂得了综合运用所学的知识解决实际问题的能力;学会了电子电路的设计、电子电路的组装、电子电路焊接技术、电子电路的调试以及电子电路故障的检测与排除。 总之，在专业基础实训中遇到了不少的困难，在老师的细心讲解和辅导下，最终完成了本次实训。在此，由衷感谢老师的指导和帮助。 9