設(shè)計籃球競賽30s定時器

1、 課程設(shè)計（論文）課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 題 目： 設(shè)計籃球競賽30s定時器 院 （系）： 信息控制與工程系 專業(yè)班級： 電子信息科學(xué)與技術(shù)1202 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2015年 1 月 9 日摘 要 數(shù)字系統(tǒng)中，使用最多的時序電路是計數(shù)器，因為計數(shù)器在生活中的到了廣泛的應(yīng)用。因為人們都意識到了健康的重要性，所以這幾年各種運動快速發(fā)展，而在有些運動中就會用到計時器，比如：籃球就會用到計時器。而本次課程設(shè)計就是設(shè)計一個30s定時器，除了能30s倒計時外，還具有直接清零，暫停，繼續(xù)和報警等功能。在正規(guī)的籃球你比賽中，對時間的要求很高，必須做到分秒必爭，而運動員控球不可超過30s

2、的規(guī)定更是將比賽對時間的要求精確到了秒甚至更小的單位。而它的清零，啟動和暫停，繼續(xù)，報警都是必不可少的功能。因此它的設(shè)計很有必要。關(guān)鍵詞：計數(shù)器，清零，啟動和暫停 目 錄1設(shè)計任務(wù)第1頁2設(shè)計方案第1頁3 電路設(shè)計第2頁4 整體電路圖的仿真測試及性能檢測第6頁5 收獲與心得體會第7頁6 參考書目第8頁設(shè)計籃球競賽30s定時器第一部分 設(shè)計任務(wù)設(shè)計籃球競賽30s定時器數(shù)碼管顯示：清零、啟動和暫停、繼續(xù)功能；當(dāng)計數(shù)器減到零時，數(shù)碼管顯示器不能滅頂，并且發(fā)出警報信號。第二部分 設(shè)計方案 本設(shè)計是脈沖數(shù)字電路的簡單應(yīng)用，基本設(shè)計思路是：利用555-VIRTUAL定時器產(chǎn)生30s的有效時間，接著將該信號

3、送到計數(shù)器74LS192的CP減計數(shù)脈沖端，連接兩個74LS192D形成十進(jìn)制可逆的計數(shù)功能，再通過74LS48D把輸入的8421BCD碼經(jīng)過內(nèi)部作和電路“翻譯”成七段輸出，然后直接推動LED,顯示十進(jìn)制數(shù)，然后在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置開關(guān)或控制電路即可實現(xiàn)計數(shù)器的直接清零，啟動和暫停，繼續(xù)功能，光電報警用發(fā)光二極管來代替，燈亮表示報警，基本原理圖如圖所示，它包括定時器，計數(shù)器，譯碼顯示電路，報警電路，輔助時序控制電路五部分組成。十位顯示十位顯示控制電路譯碼器譯碼器定時器計數(shù)器計數(shù)器報警電路圖一 基本原理框圖第三部分 電路設(shè)計1、555_VIRTUAL定時器部分功能計數(shù)器 圖二 定時器部分555定時器

4、是一種功能強(qiáng)大的模擬數(shù)字混合集成電路。Vcc外接電源Vcc，Out：輸出端接到計數(shù)器上驅(qū)動計時器產(chǎn)生計時，THR、THI分別表示高低觸發(fā)端，RES表示雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器復(fù)位端，應(yīng)該接高電平有效，DIS表示放電開關(guān)端，開關(guān)斷開表示充電，反之則為充電。CON表示控制電壓端。2、倒計時電路 圖三 倒計時電路圖 74LS192是同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，UP為加計數(shù)端，DOWN為減計數(shù)端，CLR為置數(shù)端，A，B，C，D為計數(shù)器輸入端，QA，QB，QC，QD為輸出端表一 74LS191功能表輸入輸出LOADCLRBOCODCBAQAQBQCQD1××&

5、#215;××××000000××dcbadcba011××××加計數(shù)011××××減計數(shù)計數(shù)器74LS191的輸出端QA，QB，QC，QD跟74LS48七段數(shù)碼管譯碼器的輸入A,B,C,D端相連，然后連接數(shù)碼管最終輸出結(jié)果。3、數(shù)碼管驅(qū)動電路圖四 數(shù)碼管驅(qū)動電路74LS48的除了有實現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（ABCD）和輸出（Ya-Yg）端外，還引入了燈測試輸入端LT(低電平有效)和動態(tài)零輸入端RBI(低電平有效)以及即既有輸入功能又有輸出功能的消

6、隱輸入/動態(tài)滅零輸出BI/RBO(低電平有效)端。由74LS48真值表可獲知74LS48所具有的邏輯功能：（1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1） 在燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時，輸入DCBA經(jīng)7448譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動信號，顯示相應(yīng)字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平。（2）消隱功能（BI=0） 此時BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號時，無論LT 和RBI輸入什么電平信號，不管輸入DCBA為什么狀態(tài)，輸出全為“0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動態(tài)顯示。（3）燈測試功能（LT = 0） 此時BI

7、/RBO端作為輸出端， 端輸入低電平信號時，表1最后一行，與 及DCBA輸入無關(guān)，輸出全為“1”，顯示器7個字段都點亮。該功能用于7段顯示器測試，判別是否有損壞的字段。（4）動態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1） 此時BI/RBO端也作為輸出端，LT 端輸入高電平信號，RBI 端輸入低電平信號，若此時DCBA = 0000，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個零。DCBA0，則對顯示無影響。該功能主要用于多個7段顯示器同時顯示時熄滅高位的零。 表二 74LS48功能表輸入BI輸出顯示字符LTBRBIDCBAYaYbYcYdYeYfYg110000111111101×000110110

8、0001×0010111011011×0011111110011×0100101100111×0101110110111×0110100111111×0111111100001×1000111111111×1001111100111×1010100011011×1011100110011×1100101100111×110111001011×1×111010001111×1×111110110000×××&

9、#215;×××10000000×10000010000000×0×××××11111111×4、控制電路 控制電路要完成設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計數(shù)器的直接清零，啟動和暫停?？刂齐娐房偟脑韴D見圖一，開關(guān)J1連著電源，在電路中起著啟動的作用，開關(guān)J3連著555定時器，電路閉合電容C1被短路，定時器放電即定時器連接計數(shù)器開始工作，開關(guān)J2控制報警電路。 圖五 總原理圖以上可得本總原理圖主要有五部分組成，第一部分：定時器，主要的器件由是555_VIRTUAL定時器構(gòu)成；第二部分倒計時電路，

10、主要的器件是74LS192N,這是一個同步8421碼加減計數(shù)器，具有直接清零，置數(shù)的功能；第三部分?jǐn)?shù)碼管驅(qū)動電路，屬于輸出電路，有兩片74LS48D譯碼器和兩個共陰極七段數(shù)碼管LED顯示器以及14個電阻組成；第四部分報警電路第四部分控制電路，主要有兩個與非門來和一個蜂鳴器來實現(xiàn)，在加上一個電阻限流；第五部分就是完成設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計數(shù)器的直接清零，啟動和暫停功能。第四部分 整體電路圖的仿真測試及性能檢測 在初步去確定了方案和電路圖之后，用Multsim軟件進(jìn)行仿真，按照設(shè)計的原理圖進(jìn)行元件的選擇，并選定參數(shù)及標(biāo)號。之后連接電路，檢查無誤后點擊運行開關(guān)。仿真結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相吻合。仿真圖如圖

11、一。安裝電路時應(yīng)該注意元件的引腳不要剪得過短，否則一旦焊接錯再重新焊接時就比較困難，在焊接過程中，應(yīng)該避免虛焊，漏焊等問題。電路安裝完畢以后，需要經(jīng)過測試以保證其正常工作。連接電源，改變個開關(guān)的閉合、斷開狀態(tài)，電路的啟動、暫停、置數(shù)、倒計時、報警等功能都可以得以實現(xiàn)，電路控制部分沒有問題，說明本次設(shè)計達(dá)到題目要求。第五部分 收獲與心得體會通過這次數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計，我感受到了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)這門課程的重要性和實用性，意識到了生活中其實有很多電路都是靠很多數(shù)電基礎(chǔ)設(shè)計來解決的，就像這次設(shè)計的籃球計數(shù)器，隨著全民健身的火熱，它的應(yīng)用也越來越廣，所以說數(shù)電跟我們的生活息息相關(guān)，而且起著非常重要

12、的作用。學(xué)習(xí)以后，我們了解到了并且學(xué)會了在數(shù)字電子技術(shù)方面應(yīng)該初步具有一看，二算，三選，四干的能力。所謂會看，就是看懂專業(yè)中典型的電子設(shè)備的原理圖，了解各部分的組成及其工作原理；會算，就是對各個環(huán)節(jié)的工作性能會進(jìn)行定性的分析，估算；會選和會干，就是遇到本專業(yè)的一般性任務(wù)，能大致選定方案，選有用的元器件，并通過安裝調(diào)試把它基本上研制出來。在本次試驗中，我也意識到了理論與實踐結(jié)合的最重要性。從設(shè)計電路開始，就得先得了解每一個集成計數(shù)器的功能，再進(jìn)一步進(jìn)行選擇適合本次實驗的計數(shù)器，比如這次用的74LS192就是一個同步BCD碼加減計數(shù)器，具有直接清零，置數(shù)的功能。很適合此次課設(shè)。還有我覺得這種實踐性課設(shè)，不僅提高了我們的學(xué)習(xí)效率，還提高了我們的學(xué)習(xí)興趣，使得我們在數(shù)電這門課程有了很大的進(jìn)步，能叫大家都動起腦和手來，讓大家可以學(xué)以致用，有更高的學(xué)習(xí)效率。還有就是大家同組同學(xué)的討論結(jié)合老師的耐心指導(dǎo)，讓課設(shè)沒有那么難和枯燥了，所以說這不僅鍛煉了我們的學(xué)習(xí)能力而且還增進(jìn)了同學(xué)之間的默契程度，和面對困難不退縮迎難而上的精神，當(dāng)然了這離不開老師的細(xì)心和耐心指導(dǎo)，才幫助我們順利完成了