籃球比賽計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)

-.z.--.--總結(jié)成績(jī)成績(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：籃球比賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)學(xué)院：電氣與電子信息學(xué)院學(xué)生姓名：專業(yè)：信息工程學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：日期：年7月13日-.z.-.z.籃球比賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)單應(yīng)用脈沖數(shù)字電路對(duì)籃球比賽計(jì)時(shí)器進(jìn)展設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)能夠?qū)@球比賽進(jìn)展24秒為例處分倒計(jì)時(shí)以及對(duì)每節(jié)比賽的12分鐘進(jìn)展倒計(jì)時(shí)。本電路主要由五個(gè)模塊構(gòu)成：計(jì)數(shù)器、秒脈沖發(fā)生器、控制電路、譯碼顯示電路和報(bào)警電路?？刂齐娐分苯涌刂朴?jì)數(shù)器開(kāi)場(chǎng)計(jì)數(shù)、暫停、連續(xù)計(jì)數(shù)等功能，譯碼顯示電路的顯示等功能。當(dāng)控制電路的置數(shù)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，在數(shù)碼管上會(huì)顯示數(shù)字24，啟動(dòng)電路后每當(dāng)一個(gè)秒脈信號(hào)輸入到計(jì)數(shù)器時(shí)，數(shù)碼管上的數(shù)字就會(huì)自動(dòng)減1，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出光電報(bào)警與蜂鳴信號(hào)。本設(shè)計(jì)所具備的功能，實(shí)現(xiàn)了在許多的特定場(chǎng)合進(jìn)展時(shí)間追蹤的功能，在社會(huì)生活中也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器，24秒倒計(jì)時(shí)，譯碼顯示電路，控制電路，報(bào)警電路Abstract：Thedesignissimpleapplicationofpulsedigitalcircuitdesignofbasketballgametimer.Thisdesigntothegameofbasketballto24secondsforcasesofpunishmentcountdownandon12minutespergamecountdown.Thiscircuitismainlycomposedoffivemodules:counter,secondpulsegenerator,controlcircuit,decodingdisplaycircuitandalarmcircuit.Controlcircuitdirectcontrolcountertostartcounting,pause,continuouscountandotherfunctions,decodingdisplaycircuitdisplayandotherfunctions.Whenthecontrolcircuitoftheswitchisclosed,inthedigitaltubecandisplaythenumber24,startcircuitwheneverasecondspulsesignalinputtothecounter,digitaltubedigitalwillautomaticminus1.Whenthetimerisreducedtozero,thealarmcircuitofaphotoelectricalarmsignalandthebuzz.Thefunctionofthisdesignhasrealizedthefunctionoftimetracinginmanyspecialoccasions.Italsohasawideapplicationvalueinsociallife.Keywords：Counter,24secondscountdown,decodingdisplaycircuit,controlcircuit,alarmcircuit目錄1前言11.1設(shè)計(jì)背景11.2設(shè)計(jì)目標(biāo)11.3實(shí)施方案11.4必備條件12總體方案設(shè)計(jì)12.1方案比擬12.1.1方案一12.1.2方案二\h12.2方案論證12.3方案選擇13單元模塊設(shè)計(jì)13.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)13.1.1秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)13.1.212分鐘倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)13.1.324秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)13.1.4節(jié)次電路的設(shè)計(jì)13.1.5報(bào)警和提示音電路13.2特殊器件的介紹13.2.1計(jì)數(shù)器74LS19213.2.2BCD碼7段譯碼器CD451113.2.3555時(shí)鐘芯片PAGEREF_Toc424570795\h14系統(tǒng)調(diào)試14.1調(diào)試環(huán)境14.2硬件調(diào)試1HYPERLINK4.2.1功能調(diào)試14.2.2秒脈沖發(fā)生器14.2.324秒倒計(jì)時(shí)14.2.412分倒計(jì)時(shí)器14.2.5節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)單元14.2.6籃球比賽計(jì)時(shí)器置數(shù)功能14.2.7籃球比賽計(jì)時(shí)器暫停功能14.2.8籃球比賽計(jì)時(shí)器報(bào)警響音功能15結(jié)論126總結(jié)與體會(huì) 2PAGEREF_Toc424570814\h17謝辭 218參考文獻(xiàn) 21附錄 21前言設(shè)計(jì)背景隨著經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，人們物質(zhì)生活逐漸豐富，對(duì)精神文明的追求也同樣不斷提高，人們都希望擁有好的心態(tài)以及強(qiáng)健的體魄。于是人們通過(guò)體育運(yùn)動(dòng)來(lái)鍛煉自己，特別是自從21世紀(jì)姚明進(jìn)入NBA之后，中國(guó)便刮起了陣陣籃球風(fēng)，青少年對(duì)籃球的熱情也是日漸高漲。為此，在充分理解籃球比賽規(guī)則的根底上，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)易的籃球比賽計(jì)時(shí)器，此籃球計(jì)時(shí)器簡(jiǎn)單，精度高，充分表達(dá)了籃球比賽的公平公正，適合國(guó)家籃球運(yùn)動(dòng)普及和青少年籃球運(yùn)動(dòng)的開(kāi)展。對(duì)我們專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這個(gè)課題比擬適合現(xiàn)階段的我們來(lái)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)器具有24秒倒計(jì)時(shí)跟12分鐘倒計(jì)時(shí)功能的籃球比賽計(jì)時(shí)器籃球比賽計(jì)時(shí)器，實(shí)際上是一種多功能倒計(jì)時(shí)裝置，它包括12min、24s倒計(jì)時(shí)，按鍵啟停功能和自動(dòng)音響提示等。該電路主要由秒信號(hào)發(fā)生電路、啟停電路、聲響電路、門(mén)控電路、顯示電路和計(jì)數(shù)電路等組成?；@球比賽上下半場(chǎng)四節(jié)制，每節(jié)12min，要求能隨時(shí)暫停，啟動(dòng)后繼續(xù)計(jì)時(shí)，一節(jié)比賽完畢后可清零。按籃球比賽規(guī)則，進(jìn)攻方有24s為倒計(jì)時(shí)。要求進(jìn)攻方得到發(fā)球權(quán)后，必須在24s內(nèi)完成一次進(jìn)攻，否則將球權(quán)判給對(duì)方，因此需要一個(gè)具有24s的倒計(jì)時(shí)功能。"分〞、"秒〞顯示用LED數(shù)碼管，應(yīng)配用相應(yīng)譯碼器。用扭子開(kāi)關(guān)控制計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)／暫停。24s計(jì)時(shí)時(shí)間到、每節(jié)完畢和全場(chǎng)完畢能自動(dòng)音響提示。實(shí)施方案首先就是要理清實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的框圖，在總體框圖的指導(dǎo)下，作出具體的電圖，由要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，計(jì)算出各個(gè)電路元件的值，并逐一對(duì)各個(gè)元件進(jìn)展選擇。最后用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)展仿真操作，調(diào)試軟件，并對(duì)照出的設(shè)計(jì)有誤的地方進(jìn)展必要的修正，確保設(shè)計(jì)的正確。必備條件要實(shí)現(xiàn)該電路的設(shè)計(jì)，首要的就是要制定出設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)框圖，并在教師的指導(dǎo)和參照資料的條件下作出具體電路圖，選定實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的各種元器件。另外，還應(yīng)由必要的軟件幫助設(shè)計(jì)的完善和校驗(yàn)。例如本次設(shè)計(jì)，我們就用到了protues這一軟件來(lái)輔助我們的籃球比賽計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)和調(diào)試。2總體方案設(shè)計(jì)對(duì)同一種目的的實(shí)現(xiàn)，可以用不同的方案，下面就著重介紹以下兩種方案對(duì)同一目的的實(shí)現(xiàn)方法。并比擬兩種方案的優(yōu)劣?；@球比賽計(jì)時(shí)器的主要功能包括：12分鐘倒計(jì)時(shí)、進(jìn)攻方24秒倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)暫停，重新開(kāi)啟和完畢警報(bào)提示。該計(jì)時(shí)系統(tǒng)由以下四個(gè)電路模塊組成：1秒時(shí)基產(chǎn)生器：這局部利用32.768KHz需要通過(guò)分頻器，最終產(chǎn)生1赫茲的電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)電路的運(yùn)作。這一模塊主要是利用CD4060和CD4027的鎖存和分頻功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。12分鐘倒計(jì)時(shí)：這局部電路完成12分鐘倒計(jì)時(shí)的功能，比賽準(zhǔn)備開(kāi)場(chǎng)時(shí)，屏幕上顯示12：00字樣。當(dāng)比賽開(kāi)場(chǎng)時(shí)，倒計(jì)時(shí)從12：00開(kāi)場(chǎng)逐秒遞減到00：00。這一模塊主要利用雙向計(jì)數(shù)器74LS192的減計(jì)數(shù)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。攻方24秒倒計(jì)時(shí)：這局部電路與12分鐘倒計(jì)時(shí)功能類(lèi)似，當(dāng)比賽準(zhǔn)備開(kāi)場(chǎng)時(shí)，屏幕上顯示24秒字樣，當(dāng)比賽開(kāi)場(chǎng)后，倒計(jì)時(shí)從24逐秒倒數(shù)到00。這一模塊主要也是利用雙向計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)。節(jié)數(shù)記次：四個(gè)LED分別表示四場(chǎng)節(jié)次，根據(jù)比賽場(chǎng)次的轉(zhuǎn)換，用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ惯@四個(gè)LED依次自動(dòng)指示四場(chǎng)節(jié)次。警報(bào)提示：當(dāng)兩個(gè)計(jì)數(shù)器中任一個(gè)計(jì)時(shí)到零時(shí)，BO端出現(xiàn)低電平。通過(guò)和二極管作用，發(fā)光二極管亮，起到報(bào)警作用。2.1方案比擬方案一系統(tǒng)框圖如圖2-1所示:控制電路控制電路晶振秒脈沖發(fā)生器24秒倒計(jì)時(shí)譯碼電路進(jìn)攻時(shí)間顯示器報(bào)警提示裝置12分鐘倒計(jì)時(shí)譯碼電路小節(jié)時(shí)間計(jì)時(shí)顯示器節(jié)數(shù)顯示器圖2-1方案一的系統(tǒng)框圖工作原理簡(jiǎn)述：接通電源后，場(chǎng)外裁判將計(jì)時(shí)器開(kāi)關(guān)撥到"置數(shù)"狀態(tài)，鎖存器處于制止?fàn)顟B(tài)，計(jì)時(shí)顯示器顯示12:00和24數(shù)字。主裁判拋球時(shí)，計(jì)時(shí)開(kāi)場(chǎng)，假設(shè)雙方有暫?；蚍敢?guī)，裁判暫停計(jì)時(shí)，此時(shí)計(jì)數(shù)被鎖存，暫停完畢，計(jì)數(shù)繼續(xù)。此外，24秒進(jìn)攻時(shí)間到時(shí)，報(bào)警提示響起，轉(zhuǎn)而進(jìn)入下一個(gè)24秒進(jìn)攻階段，每小節(jié)時(shí)間完畢時(shí)，報(bào)警同樣響起，節(jié)數(shù)增加一。方案二1212分鐘譯碼器12分鐘計(jì)數(shù)器比賽時(shí)間顯示24秒計(jì)數(shù)器24秒譯碼器進(jìn)攻時(shí)間顯示報(bào)警提示燈報(bào)警喇叭暫停開(kāi)場(chǎng)繼續(xù)清零555多諧振蕩器圖2-2方案二的系統(tǒng)框圖工作原理簡(jiǎn)述：接通電源后，場(chǎng)外裁判撥到單節(jié)"置數(shù)"狀態(tài)，使的顯示屏上顯示12:00和24的字樣，當(dāng)主裁拋球，比賽開(kāi)場(chǎng)，同時(shí)計(jì)時(shí)開(kāi)場(chǎng)，12分和24秒倒計(jì)時(shí)，如果在比賽當(dāng)中有犯規(guī)或其他情況需要暫停，裁判按下"暫停〞按鈕，時(shí)間被鎖存器鎖存，等罰完球或者情況處理完后，按下按鈕，24秒清零，計(jì)時(shí)繼續(xù)。如果在比賽當(dāng)中出現(xiàn)進(jìn)攻時(shí)間超過(guò)24秒。此時(shí)警報(bào)響起，報(bào)警燈提示。如果比賽時(shí)間少于24秒，則以比賽時(shí)間為準(zhǔn)，忽略進(jìn)攻時(shí)間。一旦12分鐘計(jì)時(shí)完畢，同樣報(bào)警提示。當(dāng)下一節(jié)比賽開(kāi)場(chǎng)，比賽節(jié)數(shù)就加一，直到四節(jié)比賽完畢。2.2方案論證方案可行性分析：對(duì)于方案一不可行，因?yàn)槿鄙賻讉€(gè)重要的計(jì)時(shí)器的功能；報(bào)警聲電路和提示音電路不能用一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)閳?bào)警聲是連續(xù)的，因此需要一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路和一個(gè)多諧震蕩電路。而提示音是連續(xù)的，只需一個(gè)多諧震蕩電路即可。并且它們的工作狀態(tài)不同，對(duì)其元件的參數(shù)設(shè)置也就不同。至于置數(shù)功能，不能將24秒進(jìn)攻時(shí)間完畢后很好的置回到24秒。-.z.對(duì)于方案二可行，是在方案一的根底之上進(jìn)展修改和完善的。實(shí)現(xiàn)報(bào)警電路和提示音電路分開(kāi)，以到達(dá)各自的工作狀態(tài)；使計(jì)數(shù)器的功能更加獨(dú)立完善，彼此不會(huì)產(chǎn)生干擾。另外，更加具有操作性。2.3方案選擇比擬方案一和方案二可以看出，方案二比方案一更加可靠，而且使用到的元器件也都是我們所常用到的一些元件比方：555，CD4511、74LS192以及開(kāi)關(guān)、電容、電阻、各種門(mén)電路等一些我們所學(xué)過(guò)，用過(guò)的根本器件；從操作行和可行性上說(shuō)方案二思路清晰，成品的使用方便等優(yōu)勢(shì)；從自身的勢(shì)力上來(lái)說(shuō)，方案二略顯復(fù)雜一些，但由于本次設(shè)計(jì)是第一次將數(shù)字電子電和模擬電子運(yùn)用于實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，我們尚未完全的掌握這2門(mén)知識(shí)，對(duì)電路還不能到達(dá)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，所以綜合各個(gè)方面的因素，我選擇了方案二作為本次課題的主要研究對(duì)象，本文也將注重介紹方案二的設(shè)計(jì)方法。3單元模塊設(shè)計(jì)本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路構(gòu)造、工作原理、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)展必要說(shuō)明。3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要分為7個(gè)單元模塊，它們分別是：秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)、12分鐘倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)、24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)、譯碼電路和顯示器的設(shè)計(jì)、節(jié)次電路的設(shè)計(jì)、報(bào)警和提示音電路和時(shí)序控制電路。各單元模塊功能及相關(guān)電路的具體說(shuō)明如下。秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)該局部電路要完成一個(gè)功能，也是該設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)局部：由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，電路圖如下：圖3-1555多諧振蕩器3.1.212分鐘倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)該局部主要由555定時(shí)器、十進(jìn)制同步加／減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、CD4511譯碼電路和4個(gè)7段數(shù)碼管及相關(guān)電路組成。運(yùn)用2片可逆計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)構(gòu)成60進(jìn)制的減計(jì)數(shù)器。這個(gè)計(jì)數(shù)器的低位即個(gè)位，不需要搭接任何反應(yīng)電路而直接運(yùn)用74LS192芯片的減計(jì)數(shù)功能：時(shí)鐘脈沖接到DN端，置數(shù)、清零端無(wú)效，即可以實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能。而最低位的計(jì)數(shù)變化應(yīng)當(dāng)與時(shí)鐘脈沖的變化同步。所以，原則上應(yīng)當(dāng)將時(shí)鐘脈沖直接引到這片192計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖輸入端DN。該計(jì)數(shù)器的高位即十位，與低位的計(jì)數(shù)進(jìn)制不一樣。由于時(shí)間的分和秒都是60進(jìn)制，所以這里的計(jì)數(shù)芯片74LS192必須要接成六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。這里，我選用反應(yīng)置數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。置數(shù)時(shí)，輸出的數(shù)是與輸入的數(shù)是一樣的，所以我設(shè)置的數(shù)是5〔二進(jìn)制0101〕，這樣，當(dāng)計(jì)數(shù)器從0變到9時(shí)，由于進(jìn)展了異步置數(shù)，9就在瞬間變成了5，計(jì)數(shù)輸出的結(jié)果就變?yōu)?→5→4→3→2→1→0，實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制的功能。12分鐘倒計(jì)時(shí)分局部。也是運(yùn)用兩片可逆計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)構(gòu)成減計(jì)數(shù)器。在兩片計(jì)數(shù)器的連接上，與秒局部一樣。也是把低位的借位信號(hào)作為高位的時(shí)鐘脈沖進(jìn)展連接。而低位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖則是用秒局部高位計(jì)數(shù)器的借位輸出信號(hào)來(lái)充當(dāng)?shù)?。運(yùn)用以上兩個(gè)計(jì)數(shù)器組合，就在低位計(jì)數(shù)器從0變到9或從0變到5的瞬間，在它的借位輸出端出現(xiàn)一個(gè)電平的上升脈沖沿，從而使高位的計(jì)數(shù)器倒倒計(jì)一個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能，電路圖如下：-.z.圖3-212分倒計(jì)時(shí)器24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)24秒計(jì)數(shù)器的倒計(jì)時(shí)功能。用兩片74LS192分別做個(gè)位〔低位〕和十位〔高位〕的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，由于本設(shè)計(jì)只需要從開(kāi)場(chǎng)時(shí)的"24〞倒計(jì)到"00〞然后停頓，所以可以直接運(yùn)用十進(jìn)制的74LS192進(jìn)展減計(jì)數(shù)。因?yàn)轭A(yù)置的數(shù)不是"00〞，所以我選用置數(shù)端PL來(lái)進(jìn)展預(yù)置數(shù)。低位的借位端TCD輸出低電平用作高位的時(shí)鐘脈沖，電路圖如下：圖3-324秒倒計(jì)時(shí)器-.z.3.1.4節(jié)次電路的設(shè)計(jì)將這四個(gè)D觸發(fā)器依次命名為D1、D2、D3、D4。四個(gè)D觸發(fā)器級(jí)連，前一個(gè)輸出送入下一個(gè)輸入，用一個(gè)共同的時(shí)鐘脈沖，形成同步動(dòng)作。為了保證每次輸出只有一位是高電平，用個(gè)或門(mén)把Q2、Q3進(jìn)展或運(yùn)算后，送入或非門(mén)與Q1進(jìn)展運(yùn)算后送回D1。當(dāng)電源剛接通、開(kāi)關(guān)G沒(méi)有接地，整個(gè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)展工作，Q1-Q4為低電平〔0000狀態(tài)〕，D=1，四個(gè)LED都不亮。合上G，接高電平，這樣，當(dāng)G接通時(shí)就有了一個(gè)電平的上升沿跳變，Q1=D1=1；1000狀態(tài)，LED1亮，指示第一節(jié)比賽。電路進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，倒計(jì)時(shí)電路重置一次，該電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換一次，實(shí)現(xiàn)節(jié)次自動(dòng)指示，電路圖如下：圖3-4節(jié)次顯示器3.1.5報(bào)警和提示音電路報(bào)警電路和提示音電路，都是由555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，共需6個(gè)電容，4個(gè)電阻，2片555芯片，和兩個(gè)蜂鳴器。555的6、7管腳連接構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，555的2、6管腳連接構(gòu)成多諧振蕩起。當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的2管腳輸入為低電平時(shí)，則其3管腳輸入出為高電平，高電平持持續(xù)時(shí)間Tw=1.1RC。當(dāng)Tw完畢，則3管腳又變?yōu)榈碗娖?。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的3管腳連接多諧振蕩器的4管腳復(fù)位端，且是低電平有效，用來(lái)控制多諧振蕩器的3管腳輸出是否為低電平。當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器還處于Tw時(shí)間段時(shí)，則多諧振蕩器4管腳無(wú)效，3管腳輸出為高，蜂鳴器響動(dòng)。當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器還處于Tw完畢后，則多諧振蕩器輸出為低，多諧振蕩器4管腳有效，3管腳輸出為低，蜂鳴器停頓響動(dòng)。電路圖如下：圖3-5報(bào)警電路圖圖3-63.2特殊器件的介紹本系統(tǒng)中主要使用了如下一些功能器件：計(jì)數(shù)器74LS192、BCD碼7段譯碼器CD4511、555時(shí)鐘芯片、D觸發(fā)器芯片。下面就這些器件的功能特點(diǎn)、主要參數(shù)和使用方法作相應(yīng)說(shuō)明。計(jì)數(shù)器74LS192Protues中計(jì)數(shù)器74LS192元件符號(hào)如圖3-6，圖3-7。192的去除端是異步的，當(dāng)去除端〔MR〕為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端〔CPD、CPU〕狀態(tài)如何，即可完成去除功能。192的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端〔PL〕為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端〔Q0～Q3〕即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端〔D0～D3〕相一致的狀態(tài)。192的計(jì)數(shù)是同步的，靠UP、DN同時(shí)加在4個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。在UP、DN作用下Q0～Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)展加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)可分別利用UP或DN，此時(shí)另一個(gè)時(shí)鐘應(yīng)為高電平。當(dāng)計(jì)數(shù)上溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端〔TCU〕輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為UP低電平局部的低電平脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)下溢出時(shí)，借位輸出端〔TCD〕輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為DN低電平局部的低電平脈沖。當(dāng)把TCD和TCU分別連接后一級(jí)的DN和UP，即可進(jìn)展級(jí)聯(lián)。雙列直插封裝引出端符號(hào)如圖：TCDWN錯(cuò)位輸出端〔低電平有效〕，TCUP進(jìn)位輸出端〔低電平有效〕，CNTDWN減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端〔上升沿有效〕，CNTUP加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端〔上升沿有效〕，MR異步去除端，P0～P3并行數(shù)據(jù)輸入端PL，異步并行置入控制端〔低電平有效〕，Q0～Q3輸出端極限值。圖3-674ls192元件符號(hào)圖3-774LS192引腳3.2.2BCD碼7段譯碼器CD4511如下列圖3-8，圖3-9所示，該圖為BCD碼七段譯驅(qū)動(dòng)器及數(shù)碼顯示器。.A、B、C、D為BCD碼輸入端QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG為譯碼輸出端,輸出"1〞有效,用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管。當(dāng)有輸入信號(hào)輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出端輸出高電平"1〞，此時(shí)數(shù)碼顯示器相對(duì)應(yīng)的端腳承受到信號(hào)，從而使對(duì)應(yīng)的燈管亮起，顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。LT為測(cè)試輸入端,=〞0〞時(shí),譯碼輸出全為〞1〞。為消隱輸入端,=〞0〞時(shí),譯碼輸出全為〞0〞，即七段顯示器處于消隱狀態(tài)。LE為鎖定端，LE="1〞時(shí)譯碼器處于鎖定狀態(tài)，譯碼輸出保持在LE=0時(shí)的數(shù)值，LE=0時(shí)正常譯碼。圖3-8CD4511元件符號(hào)圖3-9CD4511引腳圖3.2.3555時(shí)鐘芯片如圖3-10，圖3-11，555電路由電阻分壓器、電壓比擬器、根本RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個(gè)局部組成。它的各個(gè)引腳功能如下：

1腳：GND(或Vss)外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3～18V。一般用5V。|3腳：OUT〔或Vo〕輸出端。2腳：TR低觸發(fā)端。6腳：TH高觸發(fā)端。4腳：R是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不管TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為"0〞，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：CO(或VC)為控制電壓端。假設(shè)此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比擬器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。電阻分壓器由三個(gè)5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比擬器C1、C2提供參考電壓，比擬器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比擬器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比擬器由兩個(gè)構(gòu)造一樣的集成運(yùn)放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在C1的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比擬后，其結(jié)果作為根本RS觸發(fā)器R端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在C2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比擬后，其結(jié)果作為根本RS觸發(fā)器S端的輸入信號(hào)。根本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比擬器C1、C2的輸出端控制。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比擬器C1、C2基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc、1/3Vcc。圖3-10555元件符號(hào)3-11555引腳圖4系統(tǒng)調(diào)試4.1調(diào)試環(huán)境Proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。具有4大功能模塊：(a)、智能原理圖設(shè)計(jì)〔ISIS〕豐富的器件庫(kù)超過(guò)27000種元器件，可方便地創(chuàng)立新元件；智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線構(gòu)造：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙。(b)、ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；超過(guò)27000個(gè)仿真器件：可以通過(guò)內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。(c)、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能支持主流的CPU類(lèi)型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、等。(d)、實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能；支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換/門(mén)交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理；完整的PCB設(shè)計(jì)功能；可以輸出多種格式文件。4.2硬件調(diào)試4.2.1功能調(diào)試通過(guò)幾天的的理論設(shè)計(jì),為了驗(yàn)證對(duì)理論應(yīng)用的正確性，選用Protues進(jìn)展仿真，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路能否實(shí)現(xiàn)清零，啟動(dòng)，暫停，繼續(xù)，報(bào)警，節(jié)數(shù)顯示等功能，以及24秒和24秒的倒計(jì)時(shí)功能。4.2.2秒脈沖發(fā)生器調(diào)試目的測(cè)試秒發(fā)生器是否能夠產(chǎn)生頻率接近1HZ的脈沖。調(diào)試電路，如圖4-1圖4-1邏輯圖555多諧振蕩器調(diào)試結(jié)果，如圖4-2圖4-2波形〔黃色局部〕-.z.4.2.324秒倒計(jì)時(shí)調(diào)試目的調(diào)試24秒倒計(jì)時(shí)器能否常倒計(jì)時(shí)。調(diào)試電路，如圖4-3圖4-324秒倒計(jì)時(shí)測(cè)試電路調(diào)試結(jié)果能夠完整的從24秒倒數(shù)到00。4.2.412分倒計(jì)時(shí)器測(cè)試目的檢測(cè)12分倒計(jì)時(shí)器能否正常工作。-.z.測(cè)試電路如圖4-4圖4-412分倒計(jì)時(shí)器測(cè)試電路測(cè)試結(jié)果：通過(guò)測(cè)試電路顯示的結(jié)果可以判斷出該電路工作正常4.2.5節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)單元測(cè)試目的檢測(cè)比賽節(jié)次電路能否正常計(jì)數(shù)顯示。測(cè)試電路如圖4-5圖4-5節(jié)次計(jì)數(shù)電路-.z.測(cè)試結(jié)果從左到右分別表示比賽的1、2、3、4節(jié)，測(cè)試時(shí)led燈分別依次亮起，節(jié)次計(jì)數(shù)顯示正常。4.2.6籃球比賽計(jì)時(shí)器置數(shù)功能測(cè)試目的通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制籃球比賽計(jì)時(shí)器的置數(shù)，使的比賽開(kāi)場(chǎng)前調(diào)準(zhǔn)好比賽的總時(shí)間和進(jìn)攻時(shí)間。測(cè)試電路，如圖4-6圖4-6籃球比賽計(jì)時(shí)器置數(shù)測(cè)試電路測(cè)試結(jié)果通過(guò)調(diào)試電路的仿真可以清晰的看到置數(shù)功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示12:00和24字樣。4.2.7籃球比賽計(jì)時(shí)器暫停功能測(cè)試目的檢測(cè)比賽因犯規(guī)和意外情況遭成的比賽暫停，通過(guò)暫停開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。-.z.測(cè)試電路，如圖4-7圖4-7籃球比賽計(jì)時(shí)器暫停功能測(cè)試電路測(cè)試結(jié)果開(kāi)關(guān)后，電路上的計(jì)時(shí)器停留在11:38和02的位置?；@球比賽計(jì)時(shí)器報(bào)警響音功能測(cè)試目的秒計(jì)時(shí)時(shí)間到00時(shí)，報(bào)警會(huì)想起，同時(shí)LED燈會(huì)亮起，報(bào)警是由來(lái)兩個(gè)555定時(shí)器組成，并且通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)，報(bào)警時(shí)長(zhǎng)為5秒。測(cè)試電路如圖4-8-.z.圖4-8報(bào)警電路測(cè)試結(jié)果12分鐘單節(jié)比賽完畢或者24秒倒計(jì)到時(shí)，報(bào)警器響起，報(bào)警LED燈亮起。5結(jié)論該設(shè)計(jì)用仿真軟件proteus的驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。此次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)為期2周的不懈努力，目前根本到達(dá)了預(yù)期的要求，通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試，可得到如下結(jié)論：本設(shè)計(jì)是基于籃球比賽的計(jì)時(shí)器，通過(guò)人為操作以及電子線路的控制，到達(dá)計(jì)時(shí)器啟動(dòng)、置數(shù)、清零、暫停、繼續(xù)、報(bào)警響音等功能。理解了由555多諧振蕩器作為秒脈沖發(fā)生器應(yīng)用的場(chǎng)合，采用不同的邏輯門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子線路的時(shí)序控制，對(duì)可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192，譯碼器CD4511，D觸發(fā)器的認(rèn)識(shí)更加深入明確。不過(guò)，這個(gè)設(shè)計(jì)還是有它的缺乏之處。首先就是電路設(shè)計(jì)有些復(fù)雜，元器件種類(lèi)有點(diǎn)多，它們會(huì)消耗掉一定的電力，另外就是其智能化程度不高，由于電子器件之間的誤差，會(huì)造成整個(gè)計(jì)時(shí)的誤差。鑒于是采用仿真軟件仿真的，在理論上是雖然可行，