課程設(shè)計(jì)（論文）籃球競(jìng)賽30秒定時(shí)電路

1、30秒籃球競(jìng)賽定時(shí)器學(xué) 院：電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)班級(jí)：電信04-5班姓 名：學(xué) 號(hào)：0401030509指導(dǎo)老師： 目 錄第一章 序言 .2第二章 任務(wù)書的設(shè)計(jì) .2第三章 電路的組成. .3第四章 設(shè)計(jì)原理及步驟.4第五章 安裝與調(diào)試.11第六章 總結(jié).11第一章 序 言 隨著信息時(shí)代的到來，電子技術(shù)在社會(huì)生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，運(yùn)用模電和數(shù)電知識(shí)設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品成為社會(huì)生活不可缺少的一部分，特別是在各種競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中，定時(shí)器成為檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)員成績(jī)的一個(gè)重要工具。第二章 任務(wù)書的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)題目：籃球競(jìng)賽30秒定時(shí)電路二、技術(shù)要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)30秒計(jì)時(shí)電路，并具有時(shí)間顯示的功能。2、設(shè)置外部操作

2、開關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零，啟動(dòng)和暫停/連續(xù)計(jì)時(shí)。3、要求計(jì)時(shí)電路遞減計(jì)時(shí)，每隔一秒鐘，計(jì)時(shí)器減一。4、當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零（即定時(shí)時(shí)間到）時(shí)，顯示器上顯示00。同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。三、給定條件及器件1、集成電路：74ls192 2片，74ls48 2片， ne555 1片2、電 阻：10k 4片，15k 68k 1k 各1片3、電 容：10f 1片 ， 0.1f 1片4、其他器件：發(fā)光二極管 1只 ，共陰極七段led顯示器 2只 雙刀開關(guān) 2只 四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.電路各部分的組成和工作原理。2.元器件的選取及其電路圖和功能。3.電路各部分的調(diào)試方法。4.在整機(jī)電路的設(shè)計(jì)調(diào)試過程中，遇到的問題

3、的原因及解決的辦法。第三章 電路的組成30秒定時(shí)器的總體參考方案框圖如圖所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示電路、報(bào)警電路和輔助時(shí)序控制電路（簡(jiǎn)稱控制電路）等五個(gè)部分。圖1 24秒定時(shí)器的方框圖一、秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)是電路的時(shí)序脈沖和定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，但本設(shè)計(jì)對(duì)此信號(hào)的要求并不是太高，電路可以采用555集成電路構(gòu)成。二、計(jì)數(shù)器完成30秒計(jì)時(shí)的功能。 三、單元譯碼顯示電路可以用74ls48和共陰極七段led顯示器組成。四、控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時(shí)時(shí)間到報(bào)警等功能。五、電路報(bào)警電路可以用發(fā)光二極管組成。第四章 設(shè)計(jì)原理及步驟一、秒

4、脈沖發(fā)生器部分用555集成電路組成多諧振蕩電路為系統(tǒng)提供時(shí)鐘，如圖2連接：555定時(shí)器應(yīng)用為多諧振蕩電路時(shí)，當(dāng)電源接通vcc通過電阻r1.r2向電容c充電，其上電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)u上升至2/3vcc，會(huì)使比較器c1輸出翻轉(zhuǎn)，輸出電壓為零，同時(shí)放電管t導(dǎo)通，電容c通過r2放電；當(dāng)電容電壓下降到1/3vcc，比較器c2工作輸出電壓變?yōu)楦唠娖?，c放電終止，vcc通過r1。r2又開始充電；周而復(fù)始，形成振蕩。則其振蕩周期與充放電時(shí)間有關(guān)，也就是與外接元件有關(guān)，不受電源電壓變化影響。圖2 多諧振蕩器輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計(jì)算：tw1 ： uc (0) = vcc /3 v、uc () =

5、vcc、 t1=(ra+ rb)c、 當(dāng)t= tw1時(shí)，uc (tw1) =2 vcc /3代入三要素方程。于是可解出tw1=0.7(ra+ rb)ctw2 ： uc (0) = 2vcc /3 v、 uc () =0v、 t1= rbc、當(dāng)t= tw2時(shí)，uc (tw2) =vcc /3代入公式。于是可解出tw2=0.7rbc振蕩周期t = tw1+tw2=0.7 ( ra + 2rb) c =1 (s)多諧振蕩器的波形：tuctuooo二、計(jì)數(shù)器部分它是由兩片74ls192的8421bcd碼遞減計(jì)數(shù)器構(gòu)成。74ls192是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，具有“異步清零”和“異步置數(shù)”功能，且有進(jìn)位和借位輸出

6、端。當(dāng)需要進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)展連接時(shí)，只要將前級(jí)的端接到下一級(jí)的cp+端，端接到下一級(jí)的cp-端即可。此計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)為（0011 0000）8421bcd=（30）10。只有當(dāng)?shù)臀?端發(fā)出借位脈沖，高位計(jì)數(shù)器才做減計(jì)數(shù)。當(dāng)高，低位計(jì)數(shù)器全為零時(shí)，且cpd為0時(shí)，置數(shù)端 2，計(jì)數(shù)器完成并行置數(shù)，在cpd端的輸入時(shí)鐘脈沖作用下，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一輪循環(huán)減計(jì)數(shù)。圖3 遞減計(jì)數(shù)器74192功能表：輸 入輸 出r cp+ cp- d0 d1 d2 d3q0 q1 q2 q31 x x x x x x x0 0 x x i0 i1 i2 i30 1 1 x x x x0 1 1 1 x x x x0 1 1 1 x

7、x x x0 0 0 0i0 i1 i2 i3加計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù)保持三、顯示電路部分用74ls48和共陰極七段led顯示器組成，如圖4連接74ls48輸入信號(hào)為bcd碼，輸出端為a、b、c、d、e、f、g共7線，另有3條控制線、。端為測(cè)試端。在端接高電平的條件下，當(dāng)=0時(shí)，無論輸入端a、b、c、d為何值，ag輸出全為高電平，使7段顯示器件顯示“8”字型，此功能用于測(cè)試器件。端為滅零輸入端。在=1，條件下，當(dāng)輸入a、b、c、d=0000時(shí)，輸出ag全為低電平，可使共陰led顯示器熄滅。但當(dāng)輸入a、b、c、d不全為零時(shí)，仍能正常譯碼輸出，使顯示器正常顯示。端為消隱輸入端。該輸入端具有最高級(jí)別的控制權(quán)，當(dāng)

8、該端為低電平時(shí)，不管其他輸入端為何值，輸出端ag均為低電平，這可使共陰顯示器熄滅。另外，該端還有第二功能滅零信號(hào)輸出端，記為。當(dāng)該位輸入的a、b、c、d=0000且時(shí)，此時(shí)輸出低電平；若該位輸入的a、b、c、d不等于零，則輸出高電平。若將與配合使用，很容易實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示時(shí)的滅零控制。例如對(duì)整數(shù)部分，將最高位的接地，這樣當(dāng)最高位為零時(shí)“滅零”，同時(shí)該位輸出低電平，使下一位的為低電平，故也具有“滅零”功能；而對(duì)于小數(shù)部分, 應(yīng)將最低位的接地，個(gè)位的端懸空或接高電平，低位的接至高位的。74ls48可直接驅(qū)動(dòng)共陰極led數(shù)碼管而不需外接限流電阻。此處要是保持?jǐn)?shù)碼管不黑屏就將bi/rb0，rbi置1就

9、可以了，lt是檢查數(shù)碼管的好壞的，如果不需要的話直接接高電平。其他端口按照abcdefg的對(duì)應(yīng)關(guān)系連接好以保證顯示正確，確保接地成功。圖4 顯示電路7448功能表：輸 入輸 出顯 示 字 型 d c b ag f e d c b a0 x 1 x x x x1 0 1 0 0 0 0x x 0 x x x x1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 08滅滅 1 1 1 0 0 0 0 1 x 1 0 0 0 1 1 x 1 0 0 1 0 1 x 1 0 0 1 1 1 x 1 0 1 0 0 1 x 1 0 1 0 1 1 x 1 0 1 1 0 1 x

10、1 0 1 1 1 1 x 1 1 0 0 0 1 x 1 1 0 0 10 1 1 1 1 1 10 0 0 0 1 1 01 0 1 1 0 1 11 0 0 1 1 1 11 1 0 1 1 0 11 1 0 1 1 0 11 1 1 1 1 0 00 0 0 0 1 1 11 1 1 1 1 1 11 1 0 0 1 1 101234567891 x 1 1 0 1 01 x 1 1 1 1 11 0 1 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0無效輸出四、輔助時(shí)序控制電路部分此控制電路可以完成以下四項(xiàng)功能：1、操作“清零”開關(guān)，要求計(jì)數(shù)器清零，2、閉合“啟動(dòng)”開關(guān)，計(jì)數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功

11、能，顯示器顯示30，斷開“啟動(dòng)”開關(guān)，計(jì)數(shù)器開始進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)。3、當(dāng)“暫停/連續(xù)”開關(guān)處于“暫停”是，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，顯示器保持不變，當(dāng)此開關(guān)處于“連續(xù)”開關(guān)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)4、當(dāng)計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)到零時(shí)，控制電路應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，計(jì)數(shù)器保持零狀態(tài)不變，同時(shí)報(bào)警電路工作。同時(shí)應(yīng)注意的是如圖可以知道兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本rs出發(fā)器，構(gòu)成防止產(chǎn)生機(jī)械開關(guān)的毛刺現(xiàn)象，并控制輸入信號(hào)的輸入從而達(dá)到，占停計(jì)時(shí)和繼續(xù)計(jì)時(shí)。圖5 控制電路五、報(bào)警電路部分當(dāng)芯片2輸出為低電平時(shí)發(fā)光二極管工作，發(fā)出報(bào)警。圖6 報(bào)警電路六、總電路圖圖7 總電路圖第五章 安裝與調(diào)試一、根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖在面包板上按各個(gè)模塊組裝接好實(shí)際電

12、路，檢查電路接線正確，然后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行功能檢測(cè)校正：1、對(duì)7448芯片的譯碼顯示通過一系列輸入測(cè)試是否與其功能表相同2、對(duì)74192的邏輯功能通過萬用表進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證其功能狀態(tài)；3、對(duì)各芯片組成的觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試，驗(yàn)證其功能狀態(tài)；二、當(dāng)檢測(cè)出問題后分析出原因，是元器件本身原因還是接線錯(cuò)誤，更換元件或重新正確接線，保證電路的正確運(yùn)行。三、檢測(cè)正確把各個(gè)模塊整體連接，聯(lián)調(diào)校正，檢測(cè)電路是否能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。四、經(jīng)檢測(cè)校正各個(gè)模塊正確實(shí)現(xiàn)其功能，整體電路滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。第六章 總結(jié)在此次設(shè)計(jì)中，我們將課本理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，按照書本上的知識(shí)和老師講授的方法，首先分析研究此次電路設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，然后按照分析的結(jié)果進(jìn)行實(shí)際連接操作，檢測(cè)和校正，再進(jìn)一步完善電路。在其中遇到一些不解和疑惑的位置，還有一些出現(xiàn)的未知問題，我們都認(rèn)真分析討論，然后對(duì)討論出的結(jié)果進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)校正，對(duì)一些疑難問題我們也認(rèn)真向老師詢問請(qǐng)教，和老師一起探討解決。通過此次電路設(shè)計(jì)，我們加深了對(duì)課本知識(shí)的認(rèn)識(shí)理解，對(duì)電路設(shè)計(jì)