籃球競賽30秒計時器設(shè)計報告示例

1、籃球競賽30秒計時器指導(dǎo)老師:劉麗萱 耿敏 班級：自動化03-3班設(shè)計者：何榮光（）姜念?。ǎ├蠲鳎ǎ﹥?nèi)容摘要：本課程要求設(shè)計一個用于籃球競賽的30秒計時器。計時時間一到，電路報警。一、 設(shè)計要求1. 設(shè)計一個30秒計時器顯示報警系統(tǒng)。2. 設(shè)置外部操作開關(guān)，用來控制計時器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)功能。3. 要求電路啟動后開始到計時，計時間隔為1S,倒計時至0秒時，電路發(fā)出光電報警。報警聲持續(xù)3S。4. 要求顯示計時時間，計時時間到，顯示器不能滅燈。5. 555定時器產(chǎn)生周期為1S的信號，作為計數(shù)器的始終脈沖。二、 系統(tǒng)總體方案設(shè)計本實驗設(shè)計電路包括以下四個部分：1 由LM555CN和74

2、160N芯片構(gòu)成計數(shù)脈沖生成電路。2 由74LS190N和74LS192N芯片構(gòu)成的計數(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，但實際操作上不易實現(xiàn)。首先，實驗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，這在實際中也是較難實現(xiàn)的。我們首先采用了該方案，但沒成功。2. 設(shè)計方案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，本方案實際易于實現(xiàn)。電路圖見單元電路設(shè)計中。3.系統(tǒng)總體方案選擇及系統(tǒng)原理框圖本實驗設(shè)計電路選

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1. 由LM555CN和74160N芯片構(gòu)成計數(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芯片進行1/10分頻，來實現(xiàn)頻率為1Hz的脈沖。 電路如下：本設(shè)計中，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)成的計數(shù)電路。因為74LS190N和74LS192N具有減計數(shù)功能，所

4、以設(shè)計思路為：由于74LS190N具有暫停引腳，故引腳外接J2開關(guān)，74LS190N作個位數(shù)計數(shù)芯片。而74LS192N有BO引腳，易于00時芯片進入保持狀態(tài)，負責(zé)十位數(shù)芯片。不再計數(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芯片處于計數(shù)狀態(tài)，開始執(zhí)行減數(shù)計數(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芯片來實現(xiàn)延時效果。原理若下：當(dāng)計數(shù)電路計到00時，負責(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)。由二進制知輸出為4，0時，74LS192N的3，2端或運算均為0；當(dāng)輸出為3，2，1時，74LS192N的3，2端或運算均為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）用機箱上的二極管燈檢查電平的高低。3）用機箱上的數(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現(xiàn)。方案二中由74LS192N芯片構(gòu)成的蜂鳴器延時電路實際操作可行。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算放大器北京：國防工業(yè)出版社，1985八、 設(shè)計總結(jié)及建

8、議本次實驗設(shè)計不僅是對理論知識的一次檢驗，同時也鍛煉了我們的實際動手能力。使得我們對電子設(shè)計過程的思路更加清晰，更好的培養(yǎng)了我們對電子設(shè)計的興趣。在實際操作過程中，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，達到了實驗設(shè)計的要求?，F(xiàn)在簡單歸納如下：1 仿真模擬和實際元件之間的誤差。我們的電路首先通過計算機輔助設(shè)計完成，并在計算機上仿真模擬實驗通過。但在實驗箱上的實物連接結(jié)果卻和計算機模擬結(jié)果不盡相同，出現(xiàn)不同程度的誤差。例如經(jīng)過計算的LM555CN構(gòu)成的多諧電路諧振頻率應(yīng)該為1Hz，但在實驗箱上得到的結(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.由于實驗箱本身的精度誤差。2 成品工作不穩(wěn)定。在計算機仿真中得到穩(wěn)定的結(jié)果，滿足設(shè)計要求。但實際成