武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计
2设计方案
2.1方案一 单片机实现
利用MCS—51内部的定时器/计数器进行中断定时，配合软件延时实现计时。该方案节省了硬件成本，并且可以综合运用定时器/计数器、中断以及程序设计的知识。采用89S51芯片作为主控模板，AT89C51是MC-51系列单片机目前运用较多的一种芯片，采用Flash ROM,内部具有4KB ROM存储空间，能与3V的超低压工作，而且具备ISP在线编程技术，利用7段共阴LED作为显示器件。在此设计中共接入了6个7段共阴LED显示器，其中3个用于记录A队的分数，3个用于记录B队分数，每队2个LED显示器显示范围可达到0~999分，足够满足赛程需方便对电路进行调试，但由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拨插会对芯片造成一定的损坏。且用单片机控制电路需要C语言编程，程序相对比较复杂。
图2-1 单片机实现计分功能框图
6
武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计
2.2方案二 集成芯片实现
通过触发控制电路是计时器自动地计时，由于74LS192具有加法和减法功能每输入一个脉冲输出即按二进制加一或减一，通过译码器连接在数码管上就显示为十进制数的加减显示。而每次加减的数值可以通过输入脉冲的个数来实现，达到预定时间后芯片通过反馈的方式将电路保持为1分频，2分频，3分频的输出状态。当再次进行加分或减分时，讲分频电路清零后，再次产生分频，如此反复以达到计分的目的。
图2-2 集成芯片实现计分功能
通过对方案一和方案二的对比，方案一中单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本部件的大规模集成电路，各种功能比较齐全，具有其以体积小、功能全等特点。因为采用了C语言编程灵活性比较大，但是电路却相对比较复杂调试难度比较大，而且成本比较高。再加上由于对于单片机是刚刚学习，对于编程不是很熟练。也无法直观的表示出逻辑功能。而方案二采用集成芯片硬件计时，具有精确度比较大，稳定度好，电路连接简单等优点。并且可以根据逻辑功能自主搭配使用逻辑器件，对于进一步加深数字电路的学习有促进作用。综合比较方案一和方案二最终确定选用方案二为最终设计方案。
7
武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计
3.电路原理
3.1计分部分
设计要求计分部分包括加减两部分，故考虑双时钟输入的十进制计数器74LS192。74LS192是同步十进制可逆计数器，为双时钟输入，具有同步清零和同步置数等功能，具体功能表如下：
图3-1 74LS192引脚图
图3-2 74LS192功能表
8
武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计
加减电路主要使用74LS192芯片来实现。根据该芯片的功能表所示，通过一个开关来控制该电路时间加、减操作。当开关至加，输入脉冲，则做加法运算，反之则做减法运算。由BO和CO分别连接下一级的DOWN和UP以实现借位和进位的操作。
图3-3 计分部分电路
74LS192的原理图如附录的图二所示，产生的三个脉冲经过一个三输入或门合成一条信号线。它通过一个单刀双掷开关来控制74LS192的加、减的脉冲输入端，然后借位输出BO，进位CO依次输入下一片74LS192的加减脉冲的输入端来控制十位与百位的进与借位，其余的输入端则按74LS192的计数器的工作原理接好则可。CLR来控制显示器的清零端，当CLR置1时，显示为零；当CLR置0时，正常显示；就达到了清零的目的。
9
武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计
3.2显示部分
数码管按照其发光二极管的连接方式不同，可分为共阳极和共阴极两种。共阴极是指数码管中所有发光二极管的阴极连在一起接低电平，而阳极分别由 a、b、c、d、e、f输入信号驱动，当某个输入为高电平时，相应的发光二极管点亮；共阳极数码管则相反，它的所有发光二极管的阳极连在一起接高电平，而阴极分别由 a、b、c、d、e、f输入信号驱动，当某个输入为低电平时，相应的发光二极管点亮。由于计数器输出的是8421BCD码，数码管不能直接显示成数字，为了让数码管显示人们看懂的数字，就需要把计数器输为了让数码管显示人们看懂的数字，就需要把计数器输出的8421BCD码转换成数码管显示的阿拉伯数字，这就需要译码器的翻译。
本设计采用DCD_HEX七段发光二极管译码显示器。DCD_HEX为共阴极LED数码管。显示器引脚从左到右依次为：4,3,2,1。该显示包含了译码功能，所以无需专门的译码器。该数码管可实现0-9的计数功能，采用三个数码管即可实现0-999的计数功能
图3-4 数码管译码显示部分
10