NBA籃球競賽24秒計時器

1、 課程設(shè)計實驗報告課 程：電子技術(shù)綜合課程設(shè)計 題 目：NBA籃球競賽24秒計時器院 系：電氣工程學(xué)院班 級：電氣105姓 名：金生鑫學(xué) 號：1017024158指導(dǎo)老師：帥春江完成地點：501樓 時 間：2012.6.25-2012.7.600任務(wù)書一、任務(wù)及要求要求:設(shè)計一個24秒計時器顯示報警系統(tǒng):1、電路啟動后開始倒計時，計時間隔為1s，并要求由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生周期為1s的脈沖信號，2、作為計數(shù)器的時鐘脈沖, 二位7段顯示秒,倒計時至0秒時，電路報警。3、報警聲持續(xù)3S,顯示器不能滅燈.4、計時器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)功能利用外部開關(guān)控制。二、系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖 根

2、據(jù)給定設(shè)計任務(wù)及要求,確定系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。圖中,計數(shù)器完成24秒倒計時功能, 控制電路完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計時,譯碼顯示電路的顯示與熄滅、定時時間到報警功能。圖1.系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖三、參考資料數(shù)字電子技術(shù)實驗任務(wù)書實驗四及實驗六 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計資料1陜西理工學(xué)院課程設(shè)計報告18前言數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計是數(shù)字電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，是將理論知識和實踐能力相統(tǒng)一的一個環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生能力的一個環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計是脈沖數(shù)字電路的簡單應(yīng)用，設(shè)計了籃球競賽24秒計時器。此計時器功能齊全，可以直接清零、啟動、暫停和連續(xù)以及具有光電報警功能，同時應(yīng)用了七段數(shù)碼

3、管來顯示時間。此計時器有了啟動、暫停和連續(xù)功能，可以方便地實現(xiàn)斷點計時功能，當(dāng)計時器遞減到零時，會發(fā)出光電報警信號。本設(shè)計完成的中途計時功能，實現(xiàn)了在許多的特定場合進(jìn)行時間追蹤的功能，在社會生活中也具有廣泛的應(yīng)用價值。 此計時器的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下3個組成，即計時模塊、控制模塊、以及譯碼顯示模塊。在設(shè)計此計時器時，采用模塊化的設(shè)計思想，使設(shè)計起來更加簡單、方便、快捷。此電路是一時鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，倒計時計數(shù)，譯碼顯示為主要功能，在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個部分。目錄課 程：電子技術(shù)綜合課程設(shè)計0前言2第一章 計時器概述41.1計時器概述41.2 設(shè)計任務(wù)及要求41.2.

4、1 基本要求41.2.2 設(shè)計任務(wù)及目標(biāo)41.2.3 主要參考器件5第二章 主要芯片與單元模塊62.1 主要芯片簡介62.1.1 74LS192集成計數(shù)器62.1.2 555定時器62.1.3 74LS76JK觸發(fā)器72.1.4 74LS48及七段顯示器72.2 單元模塊設(shè)計82.2.1 控制電路82.2.2 標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生電路92.2.3 計數(shù)器及譯碼顯示電路102.2.4 報警電路112.3 總體電路圖13第三章 安裝與測試143.1 電路的安裝143.2 電路的調(diào)試14第四章 心得體會15第五章 總結(jié)16附錄17參考資料17原件清單17第一章 計時器概述1.1計時器概述隨著信息時代的到來，

5、電子技術(shù)在社會生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，運(yùn)用模電和數(shù)電知識設(shè)計的電子產(chǎn)品成為社會生活不可缺少的一部分，特別是在各種競技運(yùn)動中，定時器成為檢驗運(yùn)動員成績的一個重要工具。在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時間不能超過24秒，否則就犯規(guī)了。本課程設(shè)計的“籃球競賽24秒計時器”，可用于籃球比賽中，用于對球員持球時間24秒限制。一旦球員的持球時間超過了24秒，它自動的報警從而判定此球員的犯規(guī)。本設(shè)計主要能完成：顯示24秒倒計時功能；系統(tǒng)設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計時器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)功能；在直接清零時，數(shù)碼管顯示器滅燈；計時器為24秒遞減計時其計時間隔為1秒；計時器遞減計時到零時，數(shù)碼顯示器不滅

6、燈，同時發(fā)出光電報警信號等。1.2 設(shè)計任務(wù)及要求1.2.1 基本要求 要求:設(shè)計一個24秒計時器顯示報警系統(tǒng):1、電路啟動后開始倒計時，計時間隔為1s，并要求由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生周期為1s的脈沖信號，2、作為計數(shù)器的時鐘脈沖, 二位7段顯示秒,倒計時至0秒時，電路報警。3、報警聲持續(xù)3S,顯示器不能滅燈.4、計時器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)功能利用外部開關(guān)控制。1.2.2 設(shè)計任務(wù)及目標(biāo)（1） 根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能； 4（2） 熟悉電路中所用到的各集成塊的管腳及其功能； （3） 進(jìn)行電路的裝接、調(diào)試，直到電路能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計要求； （4） 寫出完整、詳細(xì)的課程設(shè)計報

7、告。1.2.3 主要參考器件555定時器74LS4874LS7674LS192BCD-七段顯示數(shù)碼管（共陰極）第二章 主要芯片與單元模塊2.1 主要芯片簡介2.1.1 74LS192集成計數(shù)器(1)74LS192引腳圖如下圖2-1 74LS192管腳圖(2)74LS192功能表 輸入輸出LD RD CU CD D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q3 Q40 0 × × d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d31 0 1 × × × ×加計數(shù)1 0 1 × × × ×減計數(shù)1 0 1 1

8、× × × ×保持× 1 × × × × × ×0 0 0 0表2-1 74LS192功能表2.1.2 555定時器555 定時器是一種模擬和數(shù)字電路混合的集成電路。它結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、使用靈活，在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。 目前生產(chǎn)的定時器有雙極型和 CMOS 兩種類型.通常，雙極型定時器具有較大的驅(qū)動能力，而 CMOS 定時器具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點。 555 定時器工作的電源電壓范圍很寬，并可承受較大的負(fù)載電流。 圖2-2 5

9、55定時器管腳圖2.1.3 74LS76JK觸發(fā)器圖2-3 74LS76管腳圖2.1.4 74LS48及七段顯示器74LS48用于驅(qū)動共陰極數(shù)碼管，其輸出端與七段顯示器相連，七段顯示器用于顯示數(shù)字和字符。它由 7 條發(fā)光二極管（ag）和 1 個點狀發(fā)光二極管 (h) 組成。是共陰極器件（陰極接地），給 ag 高電平，相應(yīng)的二極管發(fā)光。圖2-4 74LS48管腳圖 圖2-5 數(shù)碼管管腳2.2 單元模塊設(shè)計2.2.1 控制電路籃球競賽24秒計時器功能控制由外部操作開關(guān)控制實現(xiàn)，如圖2-8所示。置零端通過開關(guān)與低電平連接實現(xiàn)，按下則可置零。置數(shù)端與高調(diào)平通過反向器連接，開關(guān)與反向器并聯(lián)，按下可將反向

10、器短路，實現(xiàn)置數(shù)。暫停則通過與非門和非門以及T觸發(fā)器的反轉(zhuǎn)控制脈沖信號實現(xiàn)。 圖2-6 控制電路2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生電路 標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生電路如圖2所示, 它是由555定時器組成的多諧振蕩器。定時元件R1 為630k, R2 為400k, C為1F,產(chǎn)生1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號。計算公式如下:充電時間為 （ ） Cln2 0.7 （ ） C 放電時間為 Cln2 0.7 C 振蕩周期為 T 0.7 （ 2 ） C 振蕩頻率為 圖2-7 標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生電路2.2.3 計數(shù)器及譯碼顯示電路計數(shù)器采用74LS192同步可逆雙時鐘計數(shù)器,其管腳引線排列圖如圖2-1所示。74LS192的UP、DOWN端分別

11、是加/減計數(shù)器的時鐘輸入端。在置數(shù)控制端LOAD = 1、清零端CLR = 0的情況下,若DOWN = 1, 計數(shù)脈沖加入到UP端,則計數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成加計數(shù), CO端發(fā)出進(jìn)位負(fù)跳變脈沖;若UP = 1, 計數(shù)脈沖加入到DOWN端,則計數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成減計數(shù),當(dāng)減計數(shù)到0時, BO借位輸出端發(fā)出借位負(fù)跳變脈沖。LOAD為異步并行置數(shù)控制端,當(dāng)LOAD= 0時,計數(shù)器置數(shù),LOAD = 1時,計數(shù)器處于計數(shù)狀態(tài)。計數(shù)器及譯碼顯示電路如圖4所示。用兩片74LS192設(shè)計成二十四進(jìn)制減法計數(shù)器,由74LS48譯碼,七段碼顯示器顯示計時時間。計數(shù)器個位預(yù)置成4,置數(shù)端A、B、D均接低電

12、平“0”，C接高電平“1”。計數(shù)器十位預(yù)置成2，A、B兩置數(shù)端接高電平“1”, C、D端接低電平“0”。計數(shù)脈沖信號接入個位計數(shù)器的DOWN減脈沖輸入端(UP端接高電平) 。根據(jù)設(shè)計要求,計數(shù)器計數(shù)到零時應(yīng)停止計數(shù),為此,將十位計數(shù)器的BO借位端與脈沖信號源通過與門聯(lián)接,使計數(shù)到零時,BO2= 0,封鎖CP信號,計數(shù)器保持零狀態(tài)不變,控制電路圖2-8 計數(shù)器級譯碼顯示電路2.2.4 報警電路利用555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來控制三秒的報警，脈沖由高位74LS192的借位輸出端提供。電路如圖所示。圖2-9 報警電路2.3 總體電路圖圖2-10 總電路圖第三章 安裝與測試3.1 電路的安裝電路安裝

13、要注意幾個原則：1.先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊的等；2.布線盡量使電源線和地線靠近實驗電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用；3. 最好分模塊安裝等等。3.2 電路的調(diào)試調(diào)試時應(yīng)小心謹(jǐn)慎，電路安裝完畢后，首先應(yīng)檢查電路各部分的接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件的引腳之間有無短路，器件有無接錯。再接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。第四章 心得體會這次課程設(shè)計是我在覺得在大學(xué)里有啟蒙意義也是收獲頗大的一次實踐過程。身為電氣工程學(xué)院的學(xué)生，以后走向工作崗位，設(shè)計是我們需要的技能。在這里這次課設(shè)給我們提

14、供了一個應(yīng)用所學(xué)知識的機(jī)會。從通過參閱資料的設(shè)計，到確定具體方案，再到安裝實際電路，最后到調(diào)試電路、成型。整個過程都需要我充分利用所學(xué)的知識進(jìn)行思考、借鑒?？梢哉f，這次課設(shè)是針對前面所學(xué)的模電和數(shù)電知識進(jìn)行的一次比較綜合的檢驗。依自己能力來看，這次課設(shè)有很大難度，問題是既然學(xué)校安排了，它就有依據(jù)，是為了讓我們能更好的適應(yīng)以后的工作吧。在設(shè)計的過程中，正確的思路是很重要的，確保設(shè)計思路正確，那你的設(shè)計才能邁出第一步。因此我們在設(shè)計前必須做好充分的準(zhǔn)備，查找課設(shè)所需的資料，為我們設(shè)計做好提前準(zhǔn)備。在本次設(shè)計中，我負(fù)責(zé)的是電路的計數(shù)及控制部分，其中，我覺得最難得是控制計數(shù)，這涉及到用減法計數(shù)器，與數(shù)

15、字電子技術(shù)基礎(chǔ)緊密聯(lián)系，要求我們對計數(shù)器的功能，引腳都十分熟悉；接著有挑戰(zhàn)的部分就是三個控制開關(guān)，置數(shù)，暫停，清零。開始設(shè)計的單刀雙擲開關(guān)實驗室不能提供，僅有簡單的單向開關(guān)，這只適合置數(shù)和計數(shù)控制，因此再后來我們又對置零和暫停開關(guān)進(jìn)行了修改，置零開關(guān)用了將反向器短路的方法實現(xiàn)，暫停開關(guān)則在老師的提示下用了JK觸發(fā)器接成T觸發(fā)器，用它的翻轉(zhuǎn)功能來實現(xiàn)暫停開始的控制。前面電路的理論設(shè)計是考驗?zāi)闼季S邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)，推理的正確性，那么安裝、調(diào)試過程則是嚴(yán)謹(jǐn)與恒心并重的過程，對電路的安裝、分析、調(diào)試要分步來，不能急躁。如，在仿真中高電平，底線的安排，只要連接就行，在實物的連接中，你的合理安排，不然你將會面臨

16、到處是通路的情形。因為是在仿真軟件上較理論上還是存在一定的差距，仿真能出來結(jié)果的在實際電路不一定就能出來，這就需要我們有耐心，尋找一個比較正確的調(diào)試方法。要做好本次的課程設(shè)計，熟練地掌握課本上的理論知識是前提。這樣就能對試驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行有序、可行的分析和解決。當(dāng)然能完成本次設(shè)計，與老師指導(dǎo)十分緊密，總之，感謝老師的指導(dǎo)！第五章 總結(jié)本設(shè)計主要通過模塊化思想，逐步實現(xiàn)設(shè)計所需達(dá)到的功能要求：時鐘模塊為減計數(shù)提供一個頻率為1Hz的脈沖信號，從而實現(xiàn)計數(shù)器計數(shù)間隔為1秒鐘；計數(shù)、譯碼顯示模塊主要是為了達(dá)到能顯示減計數(shù)功能；報警模塊是為了實現(xiàn)當(dāng)減計數(shù)到零時發(fā)出光電報警信號；控制模塊主要是為了實現(xiàn)計時器的啟動、直接清零和暫停/連續(xù)功能，其中在直接清零時，由外控制開關(guān)控制譯碼器消隱端，從而可以實現(xiàn)顯示譯碼器滅燈；通過暫停/連續(xù)開關(guān)