籃球競賽30秒計(jì)時器設(shè)計(jì)報(bào)告示例

1、籃球競賽30秒計(jì)時器指導(dǎo)老師:劉麗萱 耿敏 班級：自動化03-3班設(shè)計(jì)者：何榮光（）姜念琛（）李明（）內(nèi)容摘要：本課程要求設(shè)計(jì)一個用于籃球競賽的30秒計(jì)時器。計(jì)時時間一到，電路報(bào)警。一、 設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)一個30秒計(jì)時器顯示報(bào)警系統(tǒng)。2. 設(shè)置外部操作開關(guān)，用來控制計(jì)時器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)功能。3. 要求電路啟動后開始到計(jì)時，計(jì)時間隔為1S,倒計(jì)時至0秒時，電路發(fā)出光電報(bào)警。報(bào)警聲持續(xù)3S。4. 要求顯示計(jì)時時間，計(jì)時時間到，顯示器不能滅燈。5. 555定時器產(chǎn)生周期為1S的信號，作為計(jì)數(shù)器的始終脈沖。二、 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路包括以下四個部分：1 由LM555CN和74

2、160N芯片構(gòu)成計(jì)數(shù)脈沖生成電路。2 由74LS190N和74LS192N芯片構(gòu)成的計(jì)數(shù)電路。3 由74LS47芯片以及七段譯碼顯示器構(gòu)成的譯碼顯示電路。4 蜂鳴器延時電路1. 設(shè)計(jì)方案1由555芯片構(gòu)成的蜂鳴器延時電路本方案理論上簡單，但實(shí)際操作上不易實(shí)現(xiàn)。首先，實(shí)驗(yàn)室里沒有符合條件的電阻與電容。其次，降低要求，只需短時間內(nèi)使蜂鳴器發(fā)聲，這在實(shí)際中也是較難實(shí)現(xiàn)的。我們首先采用了該方案，但沒成功。2. 設(shè)計(jì)方案2 由74LS192N芯片構(gòu)成的蜂鳴器延時電路本方案較方案一理論稍復(fù)雜，所用元件也多，但是，本方案實(shí)際易于實(shí)現(xiàn)。電路圖見單元電路設(shè)計(jì)中。3.系統(tǒng)總體方案選擇及系統(tǒng)原理框圖本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路選

3、擇由74LS192N芯片構(gòu)成的蜂鳴器延時電路系統(tǒng)框圖如下：脈沖電路 開關(guān)J2控制暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)電路開關(guān)J1控制啟動/復(fù)位延時電路 顯示電路蜂鳴器三、 單元電路的設(shè)計(jì)1. 由LM555CN和74160N芯片構(gòu)成計(jì)數(shù)脈沖生成電路。該部分電路采用LM555CN芯片聯(lián)接成多諧振蕩器。由公式： 通過改變電阻R1、R2以及電容C的數(shù)值，并用74160N芯片進(jìn)行1/10分頻，來實(shí)現(xiàn)頻率為1Hz的脈沖。 電路如下：本設(shè)計(jì)中，R1=41k ,R2=51k 歐姆，C=1F。經(jīng)該電路生成的波形如下：2. 由74LS190N和74LS192N芯片構(gòu)成的計(jì)數(shù)電路。因?yàn)?4LS190N和74LS192N具有減計(jì)數(shù)功能，所

4、以設(shè)計(jì)思路為：由于74LS190N具有暫停引腳，故引腳外接J2開關(guān)，74LS190N作個位數(shù)計(jì)數(shù)芯片。而74LS192N有BO引腳，易于00時芯片進(jìn)入保持狀態(tài)，負(fù)責(zé)十位數(shù)芯片。不再計(jì)數(shù)。電路如下：注：圖中開關(guān)J1為開始/復(fù)位開關(guān)。其原理是：當(dāng)開關(guān)J1接地時，74LS190N的LOAD端口分別是低電平，此時芯片工作在置數(shù)狀態(tài)下；當(dāng)J1接高時，LOAD端口分別接高，74LS190N芯片處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，開始執(zhí)行減數(shù)計(jì)數(shù)功能。圖中J2為暫停/繼續(xù)開關(guān)。其工作原理是：當(dāng)開關(guān)J2接高時，74LS190N的CTEN端口接高，芯片處于保持組狀態(tài)，停止計(jì)數(shù)。當(dāng)J2接低電平，CTEN端口為低電平，芯片繼續(xù)執(zhí)行計(jì)數(shù)操

5、作。3. 蜂鳴器延遲電路 該部分電路采用74LS192N芯片來實(shí)現(xiàn)延時效果。原理若下：當(dāng)計(jì)數(shù)電路計(jì)到00時，負(fù)責(zé)十位數(shù)芯片的74LS192N的BO端由1變到0，經(jīng)非門，變成了延遲電路的觸發(fā)信號，延遲電路的74LS192N的輸出端為4，3，2，1，0，其中3，2，1使蜂鳴器發(fā)聲；4，0不發(fā)聲，并且4為開始時的置數(shù)。由二進(jìn)制知輸出為4，0時，74LS192N的3，2端或運(yùn)算均為0；當(dāng)輸出為3，2，1時，74LS192N的3，2端或運(yùn)算均為1。 電路如下：該電路生成的波形如下： 四、 系統(tǒng)總體電路系統(tǒng)總體電路圖若下：五、 電路組裝與調(diào)試1. 組裝電路的步驟先組裝時基電路，其次組裝30秒倒計(jì)數(shù)電路，最

6、后組裝蜂鳴器延遲電路。2. 調(diào)試電路使用的儀器及測試方法 1）用萬用表檢查連接線是否斷路。 2）用機(jī)箱上的二極管燈檢查電平的高低。3）用機(jī)箱上的數(shù)碼顯示器檢查延遲電路是否延遲3秒。 3. 調(diào)試過程及結(jié)論方案一中由555芯片構(gòu)成的蜂鳴器延時電路不易于實(shí)現(xiàn)。方案二中由74LS192N芯片構(gòu)成的蜂鳴器延時電路實(shí)際操作可行。時基電路波形和3秒延遲波形見單元電路設(shè)計(jì)中。六、 元器件清單Bill of MaterialsQuantity Description Reference_ID Package=2 74LS, 74LS09N U11, U8 NO142 74LS, 74LS192N U1, U7

7、NO161 74LS, 74LS04N U10 NO141 BUZZER, BUZZER U9 BUZZER1 74LS, 74LS190N U2 NO162 74LS, 74LS47N U5, U3 NO162 SWITCH, SPST J3, J1 SPST2 RESISTOR, 1.0kOhm_5% R3, R1 RES0.5七、 參考文獻(xiàn)1、康華光主編電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分），第四版北京：高等教育出版社，19992、陳汝全主編電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊北京理工大學(xué)出版社，19913、中國集成電路大全編寫委員會編中國集成電路大全集成運(yùn)算放大器北京：國防工業(yè)出版社，1985八、 設(shè)計(jì)總結(jié)及建

8、議本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅是對理論知識的一次檢驗(yàn)，同時也鍛煉了我們的實(shí)際動手能力。使得我們對電子設(shè)計(jì)過程的思路更加清晰，更好的培養(yǎng)了我們對電子設(shè)計(jì)的興趣。在實(shí)際操作過程中，也遇到很多困難問題。但經(jīng)過本小組成員的一致努力最終克服了這些困難，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求?，F(xiàn)在簡單歸納如下：1 仿真模擬和實(shí)際元件之間的誤差。我們的電路首先通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)完成，并在計(jì)算機(jī)上仿真模擬實(shí)驗(yàn)通過。但在實(shí)驗(yàn)箱上的實(shí)物連接結(jié)果卻和計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果不盡相同，出現(xiàn)不同程度的誤差。例如經(jīng)過計(jì)算的LM555CN構(gòu)成的多諧電路諧振頻率應(yīng)該為1Hz，但在實(shí)驗(yàn)箱上得到的結(jié)果大約為0.4Hz.原因分析：a.所購買的元件存在工業(yè)制造誤差。 b.由于實(shí)驗(yàn)箱本身的精度誤差。2 成品工作不穩(wěn)定。在計(jì)算機(jī)仿真中得到穩(wěn)定的結(jié)果，滿足設(shè)計(jì)要求。但實(shí)際成