（重要）籃球競賽30秒計時器設(shè)計

1、中北大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書學(xué)生姓名： 徐 洪 學(xué) 號： 0705064231 學(xué)生姓名： 張培偉 學(xué) 號： 0705064247 學(xué)生姓名： 周燕昆 學(xué) 號： 0705064252 學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 題 目： 電子綜合應(yīng)用實踐： 籃球競賽30秒計時器設(shè)計 指導(dǎo)教師： 郝利華 職稱: 講師 2021 年 1 月 4 日中北大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 09/10 學(xué)年第 一 學(xué)期學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 徐 洪 學(xué) 號： 0705064231 學(xué)生姓名： 張培偉 學(xué) 號： 0705064247 學(xué)生姓名： 周燕昆 學(xué) 號：

2、 0705064252 課程設(shè)計題目： 電子綜合應(yīng)用實踐： 籃球競賽30秒計時器設(shè)計 起 迄 日 期： 2021年1月11 日2021年1月22日 課程設(shè)計地點： 院樓501 指 導(dǎo) 教 師： 郝利華 系 主 任： 桂志國 下達任務(wù)書日期: 2021 年1 月 4 日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書1設(shè)計目的：掌握數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計方法、裝調(diào)技術(shù)及籃球競賽30秒計時器的設(shè)計，使得學(xué)生將所掌握的電子技術(shù)理論知識與實際相結(jié)合，提高學(xué)生的動手設(shè)計能力和科研創(chuàng)新能力，更好的培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2設(shè)計內(nèi)容和要求包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等：2.1具備顯示30秒計時功能；2.2計時器為遞減工作，間隔

3、為1S；2.3遞減到0時發(fā)聲光報警信號；2.4設(shè)置外部開關(guān)，控制計時器的清0，啟動及暫停。3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：1查閱相關(guān)文獻資料，了解各芯片的功能及特點，掌握仿真軟件的相關(guān)知識；2理論原理分析、推導(dǎo)；3把所得的電路圖在電腦上做仿真實驗；4撰寫課程設(shè)計說明書。 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書4主要參考文獻：康華光，電子技術(shù)根底數(shù)字局部第五版，北京:高等教育出版社，2005. 祁存榮，電子技術(shù)根底實驗數(shù)字局部，武漢:武漢理工大學(xué)教材中心，2021. 魏立君，韓華琦，CMOS4000系列60種常用集成電路的應(yīng)用，北京:人民郵電出版社，2003.鄧

4、勇，周鐸，鄧斌，數(shù)字電路設(shè)計完全手冊，北京:國防工業(yè)出版社，2004朱力恒，電子技術(shù)仿真實驗教程M ， 北京:電子工業(yè)出版社， 2003.5設(shè)計成果形式及要求：提供課程設(shè)計說明書一份。 實驗仿真電路圖結(jié)果。6工作方案及進度：1 月 11 日 1 月 14 日：查閱資料； 1 月 15 日 1 月 19 日：方案設(shè)計、實驗驗證；1 月 20 日 1 月 21 日：完成課程設(shè)計說明書； 1 月 22 日：辯論。系主任審查意見： 簽字： 年 月 日目錄1設(shè)計目的-62設(shè)計內(nèi)容即要求-63電路工作原理-64單元電路設(shè)計-85電路運行結(jié)果-126收獲體會-187元器件明細表-18籃球競賽30秒計時器1設(shè)

5、計目的掌握數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計方法、裝調(diào)技術(shù)及籃球競賽30秒計時器的設(shè)計，使得學(xué)生將所掌握的電子技術(shù)理論知識與實際相結(jié)合，提高學(xué)生的動手設(shè)計能力和科研創(chuàng)新能力，更好的培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2設(shè)計內(nèi)容及要求2.1具備顯示30秒計時功能；2.2計時器為遞減工作，間隔為1S；2.3遞減到0時發(fā)聲光報警信號；2.4設(shè)置外部開關(guān)，控制計時器的清0，啟動及暫停。3電路工作原理3.1分析要求，畫原理框圖 30秒計時器的總體方框圖如圖3.1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器，計數(shù)器，譯碼顯示電路，報警電路和控制電路等五個局部組成。其中計數(shù)電路是系統(tǒng)的主要局部。計數(shù)器完成24秒計時功能，而控制電路完成計數(shù)器的清零，啟動，暫停

6、等功能。 秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號是電路的時鐘脈沖和定時標準，電路采用555集成電路組成的多諧振蕩器構(gòu)成。 譯碼顯示電路用DCD_HEX。報警電路用發(fā)光二極管和蜂鳴器組成。3.2.1 電路如圖3.2.1，該方案計數(shù)局部有兩片74LS192十進制可編程加/減計數(shù)器等組成。它的計數(shù)原理是：只有當?shù)臀籅O1端發(fā)出借位脈沖時，高位計數(shù)器才作減計數(shù)。當上下位計數(shù)器全處于零，且低位沒有脈沖輸入時，置數(shù)端LD=0, 計數(shù)器完成并行置數(shù)，在低位有時鐘輸入的情況下，計數(shù)器再進行下一次減計數(shù)。 J1實現(xiàn)連續(xù)/暫停,J2實現(xiàn)置數(shù)/計數(shù)功能，J3為清零鍵。當顯示減為00時高位BO端發(fā)出借位脈沖，使低位芯片無脈沖輸入，電

7、路停止計數(shù)，同時LED發(fā)出報警信號。4單元電路設(shè)計 該電路主要由兩片71LS192構(gòu)成。74LS192是雙時鐘方式的十進制可逆計數(shù)器。 CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步去除。CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出，BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。74LS192引腳圖 74LS192功能表 在該設(shè)計中，利用芯片的減計數(shù)功能，即時鐘脈沖從cpd輸入，而cpu接高電平。采用兩片芯片級連的方式，低位的借位信號作為高位的時鐘信號。高位的借位信號通過與非門控制地位的CP輸入，從而當?shù)褂嫊r為00時到達停止計數(shù)的

8、目的。置數(shù)采用8421BCD碼，24轉(zhuǎn)化為8421BCD碼為00100100。電路接線如下圖： 圖4.2是秒脈沖信號CP的控制電路，控制CP的放行與禁止。當定時時間未到時，74LS192的借位輸出信號BO=1，那么CP信號受“暫停/連續(xù)開關(guān)控制。當定時時間到時，BO=0，CP信號被封閉，計時器保持零狀態(tài)不變。 如圖4.3，由NE555構(gòu)成的多諧振振蕩器，接通電源后，電容C1被充電，VC上升，當VC上升到2/3VCC時，觸發(fā)器被復(fù)位，此時V0為低電平，電容C通過R2和T放電，使VC下降，當下降至1/3 VCC時，觸發(fā)器又被置位，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。當C放電結(jié)束時， VCC將通過R2和R3向電容器充

9、電，VC由1/3VCC上升到2/3VCC。當VC上升到2/3VCC時，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就得到一個周期性的方波，其頻率為：f=1.43/(R3+2R2)C。按理論這里我們應(yīng)選擇R2=68K，C=10uf，R3=7K。然而實際電路中卻無法輸出頻率為1Hz的秒脈沖，只能如圖取R3=100，R2=1.8K，C1=100n，C2=10u到達要求。5電路運行結(jié)果6收獲體會 本次課程設(shè)計是我們第二次課程設(shè)計。作為是電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計是我們將來必需的技能，這次課程設(shè)計恰恰又給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識的時機，從到圖書館查找資料到對電路的設(shè)計對電路的仿真再到最后出結(jié)果，都對

10、我所學(xué)的知識進行了檢驗?？梢哉f，本次課程設(shè)計有苦也有甜。設(shè)計思路是最重要的，只要你的設(shè)計思路是成功的，那你的設(shè)計已經(jīng)成功了一半。因此我們應(yīng)該在設(shè)計前做好充分的準備，像查找詳細的資料，為我們設(shè)計的成功打下堅實的根底。制作過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，這樣才能對試驗中出現(xiàn)的問題進行分析解決。留給我印象最深的是要設(shè)計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅韌的毅力。在整個電路的設(shè)計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細節(jié)設(shè)計上，如CP脈沖的供應(yīng)通斷等。在多種方案的選擇中，我們仔細比擬分析其原理以及可行的原因。設(shè)計過程中，我深刻的體會到在設(shè)計過程中，需要反復(fù)實踐，其過程很可能相當煩瑣，有時花很長時間設(shè)計出來的電路還是需要重做。總體來說，這次實習(xí)我受益匪淺。在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了設(shè)計電路的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅。7元器件明