基于數(shù)字電路的籃球計(jì)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

廣東省核工業(yè)華南高級(jí)技工學(xué)校 蔡長(zhǎng)城 王 璐

基于數(shù)字電路的籃球計(jì)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

廣東省核工業(yè)華南高級(jí)技工學(xué)校 蔡長(zhǎng)城 王 璐

本文介紹了基于數(shù)字電路的籃球計(jì)分系統(tǒng)，可完成比賽過(guò)程中的得分記錄，小節(jié)計(jì)時(shí)及24秒犯規(guī)處理。本系統(tǒng)由五個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊均由數(shù)字邏輯電路組成，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和低成本。

籃球計(jì)分；數(shù)字邏輯；運(yùn)行穩(wěn)定

引言

籃球運(yùn)動(dòng)已經(jīng)十分普及。在正規(guī)大型比賽場(chǎng)地中，通常采用電子計(jì)分板，但是在公用籃球場(chǎng)地及其他非正規(guī)場(chǎng)地，往往缺乏計(jì)分手段。為緩解這一狀況，設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，具有以下兩大功能，且成本低、運(yùn)行穩(wěn)定：1)記錄兩隊(duì)的得分情況（加1、2、3分），并且可以糾正兩隊(duì)得分，以及清零效果；2)記錄比賽時(shí)間，分別是一小節(jié)比賽的10分鐘，以及一次進(jìn)攻的24秒，可以實(shí)現(xiàn)24秒內(nèi)犯規(guī)暫停，以及24秒重新計(jì)時(shí)。

1 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本籃球計(jì)分系統(tǒng)總體分為五個(gè)模塊：系統(tǒng)時(shí)鐘、計(jì)時(shí)模塊、計(jì)分模塊、顯示驅(qū)動(dòng)模塊以及按鍵去抖動(dòng)模塊。功能框架圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)原理圖

1)系統(tǒng)時(shí)鐘提供其他主要模塊所需要時(shí)鐘信號(hào)。

2)按鍵去抖動(dòng)模塊處理按鍵的抖動(dòng)。

3)計(jì)時(shí)模塊包括每節(jié)比賽的10分鐘，以及每次進(jìn)攻的24秒?？梢岳脺p法計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4)計(jì)分模塊可以采用加減法計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在得分后可以清除24秒表示下一次進(jìn)攻開(kāi)始。

5)顯示模塊包括顯示時(shí)間以及比分，均在數(shù)碼管上顯示。

2 單元電路的設(shè)計(jì)

2.1 計(jì)分模塊

計(jì)分模塊使用三塊可逆十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS192組成了一個(gè)3位計(jì)數(shù)器。

圖2 74LS192的引腳排列及邏輯符號(hào)

2.2 計(jì)時(shí)模塊

計(jì)時(shí)模塊是有分為單節(jié)10分鐘計(jì)時(shí)以及24秒進(jìn)攻計(jì)時(shí)；分別有4塊和2塊74ls192組成減法器，利用系統(tǒng)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。計(jì)時(shí)模塊仿真原理如圖4。

2.3 系統(tǒng)時(shí)序模塊

系統(tǒng)時(shí)序模塊用于給計(jì)時(shí)模塊提供時(shí)序脈沖，由一片NE555組成一個(gè)占空比為50%的一秒方波信號(hào)發(fā)生器（見(jiàn)圖5）。

圖3 計(jì)分模塊仿真原理圖

圖4 計(jì)時(shí)模塊仿真原理圖

圖5 NE555引腳排列

圖6 系統(tǒng)時(shí)序模塊仿真原理圖

系統(tǒng)時(shí)序模塊仿真原理如圖6。

2.4 驅(qū)動(dòng)顯示模塊

由于選用的數(shù)碼管是共陽(yáng)7段數(shù)碼管，所以譯碼芯片選用74LS47N。74LS47N引腳排列及功能如圖7、圖8：

圖7 74LS47N引腳排列圖

圖8 74LS47N功能圖

74LS47N可直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)7段數(shù)碼管，仿真原理如圖9：

圖9 驅(qū)動(dòng)及顯示模塊

2.5 按鍵去抖動(dòng)模塊

物理按鍵存在很大的抖動(dòng)，所以設(shè)計(jì)了一個(gè)RS觸發(fā)器來(lái)消除按鍵抖動(dòng)。

在按壓按鍵時(shí)，由于機(jī)械開(kāi)關(guān)的接觸抖動(dòng)，往往在幾十毫秒內(nèi)電壓會(huì)出現(xiàn)多次抖動(dòng)，相當(dāng)于連續(xù)出現(xiàn)了幾個(gè)脈沖信號(hào)。為了消除開(kāi)關(guān)的接觸抖動(dòng)，可在機(jī)械開(kāi)關(guān)與被驅(qū)動(dòng)電路間接的接入一個(gè)基本RS觸發(fā)器，如圖所示：S為＝0，R＝l，可得出A＝l，A＝0。當(dāng)按壓按鍵時(shí)，S＝l，R＝0，可得出 A＝0，A＝1，改變了輸出信號(hào)A的狀態(tài)。若由于機(jī)械開(kāi)關(guān)的接觸抖動(dòng)，則R的狀態(tài)會(huì)在0和1之間變化多次，若 R＝l，由于A＝0，因此G2門(mén)仍然是“有低出高”，不會(huì)影響輸出的狀態(tài)。同理，當(dāng)松開(kāi)按鍵時(shí)， S端出現(xiàn)的接觸抖動(dòng)亦不會(huì)影響輸出的狀態(tài)。因此，如下圖，開(kāi)關(guān)每按壓一次，A點(diǎn)的輸出信號(hào)僅發(fā)生一次變化。

圖10 按鍵去抖模塊

3 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)籃球比賽的計(jì)分功能及24秒犯規(guī)處理，運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，便民使用，可廣泛應(yīng)用于學(xué)校及公共籃球場(chǎng)地，增加比賽娛樂(lè)性。

蔡長(zhǎng)城，男，廣東省核工業(yè)華南高級(jí)技工學(xué)校教務(wù)實(shí)訓(xùn)科教師，研究方向：電子信息，數(shù)字電路。