基于數字電路的籃球計分系統設計

廣東省核工業華南高級技工學校 蔡長城 王 璐

基于數字電路的籃球計分系統設計

廣東省核工業華南高級技工學校 蔡長城 王 璐

本文介紹了基于數字電路的籃球計分系統，可完成比賽過程中的得分記錄，小節計時及24秒犯規處理。本系統由五個模塊組成，每個模塊均由數字邏輯電路組成，保證了系統運行的穩定和低成本。

籃球計分；數字邏輯；運行穩定

引言

籃球運動已經十分普及。在正規大型比賽場地中，通常采用電子計分板，但是在公用籃球場地及其他非正規場地，往往缺乏計分手段。為緩解這一狀況，設計該系統，具有以下兩大功能，且成本低、運行穩定：1)記錄兩隊的得分情況（加1、2、3分），并且可以糾正兩隊得分，以及清零效果；2)記錄比賽時間，分別是一小節比賽的10分鐘，以及一次進攻的24秒，可以實現24秒內犯規暫停，以及24秒重新計時。

1 總體系統設計

本籃球計分系統總體分為五個模塊：系統時鐘、計時模塊、計分模塊、顯示驅動模塊以及按鍵去抖動模塊。功能框架圖如圖1所示：

圖1 系統原理圖

1)系統時鐘提供其他主要模塊所需要時鐘信號。

2)按鍵去抖動模塊處理按鍵的抖動。

3)計時模塊包括每節比賽的10分鐘，以及每次進攻的24秒。可以利用減法計數器來實現。

4)計分模塊可以采用加減法計數器來實現，在得分后可以清除24秒表示下一次進攻開始。

5)顯示模塊包括顯示時間以及比分，均在數碼管上顯示。

2 單元電路的設計

2.1 計分模塊

計分模塊使用三塊可逆十進制加法計數器74LS192組成了一個3位計數器。

圖2 74LS192的引腳排列及邏輯符號

2.2 計時模塊

計時模塊是有分為單節10分鐘計時以及24秒進攻計時；分別有4塊和2塊74ls192組成減法器，利用系統時鐘驅動。計時模塊仿真原理如圖4。

2.3 系統時序模塊

系統時序模塊用于給計時模塊提供時序脈沖，由一片NE555組成一個占空比為50%的一秒方波信號發生器（見圖5）。

圖3 計分模塊仿真原理圖

圖4 計時模塊仿真原理圖

圖5 NE555引腳排列

圖6 系統時序模塊仿真原理圖

系統時序模塊仿真原理如圖6。

2.4 驅動顯示模塊

由于選用的數碼管是共陽7段數碼管，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可直接驅動共陽7段數碼管，仿真原理如圖9：

圖9 驅動及顯示模塊

2.5 按鍵去抖動模塊

物理按鍵存在很大的抖動，所以設計了一個RS觸發器來消除按鍵抖動。

在按壓按鍵時，由于機械開關的接觸抖動，往往在幾十毫秒內電壓會出現多次抖動，相當于連續出現了幾個脈沖信號。為了消除開關的接觸抖動，可在機械開關與被驅動電路間接的接入一個基本RS觸發器，如圖所示：S為＝0，R＝l，可得出A＝l，A＝0。當按壓按鍵時，S＝l，R＝0，可得出 A＝0，A＝1，改變了輸出信號A的狀態。若由于機械開關的接觸抖動，則R的狀態會在0和1之間變化多次，若 R＝l，由于A＝0，因此G2門仍然是“有低出高”，不會影響輸出的狀態。同理，當松開按鍵時， S端出現的接觸抖動亦不會影響輸出的狀態。因此，如下圖，開關每按壓一次，A點的輸出信號僅發生一次變化。

圖10 按鍵去抖模塊

3 結束語

該系統能實現籃球比賽的計分功能及24秒犯規處理，運行穩定，操作簡單，便民使用，可廣泛應用于學校及公共籃球場地，增加比賽娛樂性。

蔡長城，男，廣東省核工業華南高級技工學校教務實訓科教師，研究方向：電子信息，數字電路。