課程設(shè)計(jì)籃球.doc

西安文理學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告西安文理學(xué)院機(jī)械電子工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)班級(jí) 08級(jí)自動(dòng)化2班 課 程 數(shù)字電子技術(shù) 題 目 籃球倒計(jì)時(shí) 學(xué) 號(hào) 08103080241 學(xué)生姓名 楊永倩 指導(dǎo)教師 張偉 2010年12月西安文理學(xué)院機(jī)械電子工程系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 楊永倩 專業(yè)班級(jí) 08級(jí)自動(dòng)化2班 學(xué) 號(hào) 08103080241 指導(dǎo)教師 張偉 職 稱 講師 教研室 自動(dòng)化 課 程 數(shù)字電子技術(shù) 題目 籃球倒計(jì)時(shí)器 任務(wù)與要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)籃球競(jìng)賽計(jì)時(shí)系統(tǒng)，具有單節(jié)12分鐘倒計(jì)時(shí)和進(jìn)攻方24秒倒計(jì)時(shí)功能，具體設(shè)計(jì)要求如下：1、 具有顯示每節(jié)12分鐘比賽時(shí)間的倒計(jì)時(shí)功能：用四個(gè)數(shù)碼管分別顯示分、秒，其計(jì)時(shí)間隔為1S。2、具有顯示 24S 倒計(jì)時(shí)功能：用兩個(gè)數(shù)碼管顯示，其計(jì)時(shí)間隔為1S。4、分別設(shè)置啟動(dòng)鍵和暫停/繼續(xù)鍵，控制兩個(gè)計(jì)時(shí)器的直接啟動(dòng)計(jì)數(shù)，暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)功能。5、分別設(shè)置復(fù)位鍵：按復(fù)位鍵可隨時(shí)返回初始狀態(tài)，單節(jié)計(jì)時(shí)器返回到12：00；進(jìn)攻方計(jì)時(shí)器返回到24S。6、各計(jì)時(shí)器遞減計(jì)數(shù)到00.00時(shí)，計(jì)時(shí)器停止工作，并通過(guò)蜂鳴器的警示燈亮給出提示。開(kāi)始日期 2010.12.13 完成日期 2010.12.24 2010年 12 月 24 日第一章、總體設(shè)計(jì)思路、基本原理和框圖1、設(shè)計(jì)思路籃球競(jìng)賽機(jī)時(shí)系統(tǒng)的主要功能包括：?jiǎn)喂?jié)12分鐘倒計(jì)時(shí)進(jìn)攻方24秒倒計(jì)時(shí)和計(jì)時(shí)結(jié)束警報(bào)提示。該計(jì)時(shí)系統(tǒng)由以下四個(gè)電路模塊組成：?jiǎn)喂?jié)12分鐘倒計(jì)時(shí)：這部分電路完成12分鐘倒計(jì)時(shí)的功能，比賽準(zhǔn)備開(kāi)始時(shí)，屏幕上顯示12：00字樣。當(dāng)比賽開(kāi)始時(shí)，倒計(jì)時(shí)從12：00開(kāi)始逐秒遞減到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)：這部分電路與12分鐘倒計(jì)時(shí)功能類似，當(dāng)比賽準(zhǔn)備開(kāi)始時(shí)，屏幕上顯示24秒字樣，當(dāng)比賽開(kāi)始后，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)。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)，蜂鳴器警示燈亮給出提示。這部分電路主要通過(guò)一些門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、基本原理主體電路：即倒計(jì)時(shí)部分。包括12分鐘和24秒倒計(jì)時(shí)。12分鐘倒計(jì)時(shí)的基本原理：比賽處于準(zhǔn)備開(kāi)始階段，扳動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SW2使倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器相應(yīng)的置數(shù)或清零端有效，顯示設(shè)定的時(shí)間12：00，當(dāng)主裁判拋起球，比賽開(kāi)始，扳動(dòng)開(kāi)關(guān)SW2，倒數(shù)計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作（相應(yīng)的置數(shù)、清零端無(wú)效），計(jì)時(shí)器逐秒進(jìn)行倒計(jì)顯示。當(dāng)有球員犯規(guī)（非24秒進(jìn)攻違例），裁判吹哨，整個(gè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的倒計(jì)時(shí)需要暫停，這個(gè)功能通過(guò)暫停開(kāi)關(guān)SW3截?cái)鄷r(shí)鐘脈沖的傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)?shù)箶?shù)計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)到零時(shí)，選取“00：00”這個(gè)狀態(tài)，通過(guò)組合邏輯電路給出截?cái)嘈盘?hào),讓其與時(shí)鐘脈沖在與門(mén)中將時(shí)鐘脈沖截?cái)?，從而?jì)時(shí)器在計(jì)數(shù)到零時(shí)停住。當(dāng)要進(jìn)行下一節(jié)比賽時(shí)，可以扳動(dòng)開(kāi)關(guān)SW1和SW2使置數(shù)、清零端重新有效，準(zhǔn)備進(jìn)行下一節(jié)比賽。24秒計(jì)數(shù)芯片的置數(shù)端和12分的置數(shù)、清零端分別用兩個(gè)開(kāi)關(guān)即SW1和SW2，比賽開(kāi)始后，24秒的置數(shù)端也無(wú)效，24秒的倒數(shù)計(jì)時(shí)器與12分的倒數(shù)計(jì)時(shí)器同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，逐秒倒計(jì)到零。同樣也是選取“00”這個(gè)狀態(tài)，通過(guò)組合邏輯電路給出截?cái)嘈盘?hào)，讓該信號(hào)與時(shí)鐘脈沖在與門(mén)中將時(shí)鐘截?cái)啵褂?jì)時(shí)器在計(jì)數(shù)到零時(shí)停住。警報(bào)提示：當(dāng)12：00和24秒中的任意一個(gè)數(shù)為零時(shí)，通過(guò)一些門(mén)電路將高電平逐位送到警報(bào)提示蜂鳴器中使其發(fā)出相應(yīng)時(shí)間的提示信息。3、 總體設(shè)計(jì)框圖總體電路說(shuō)明：倒計(jì)時(shí)功能主要是利用192計(jì)數(shù)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)利用反饋和置數(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，以適合分和秒的不同需要。由于該系統(tǒng)特殊的需要，到各計(jì)時(shí)器到零時(shí)，通過(guò)停止控制電路使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并發(fā)出蜂鳴警報(bào)。第二章、 單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）1、倒計(jì)時(shí)部分：（1）12分鐘倒計(jì)時(shí)秒部分。運(yùn)用兩片可逆計(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，不需要搭接任何反饋電路而直接運(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，但是由于本系統(tǒng)的特定要求，計(jì)時(shí)電路需要在任何必要的情況下能完成暫停和繼續(xù)的功能，例如，在比賽中有球員犯規(guī)了，計(jì)時(shí)需要暫停，而當(dāng)對(duì)方球員發(fā)球并接到手后，比賽時(shí)間需要繼續(xù)進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。所以我在時(shí)鐘脈沖的引入端接進(jìn)了暫停/ 繼續(xù)開(kāi)關(guān)SW3，用它來(lái)控制時(shí)鐘脈沖的中斷與繼續(xù)從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器的的暫停/ 繼續(xù)功能。開(kāi)關(guān)SW3斷開(kāi)，倒計(jì)時(shí)暫停，開(kāi)關(guān)SW3閉合，倒計(jì)時(shí)繼續(xù)。當(dāng)時(shí)鐘脈沖通過(guò)開(kāi)關(guān)SWW3后，在圖中還可以看到時(shí)鐘脈沖又通過(guò)了兩個(gè)與非門(mén)，這兩個(gè)與非門(mén)中靠近開(kāi)關(guān)SW3的那個(gè)是實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)完全（計(jì)時(shí)到零）時(shí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器的停止功能，這部分的功能將在下文的停止控制電路中進(jìn)行詳細(xì)介紹。而另一個(gè)則是使時(shí)鐘脈沖的有效邊沿與其他計(jì)時(shí)器的有效邊沿同步而設(shè)置的，即這個(gè)三腳的與非門(mén)僅僅充當(dāng)了一個(gè)非門(mén)的作用。該計(jì)數(shù)器的高位即十位，與低位的計(jì)數(shù)進(jìn)制不相同。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，我選用反饋置數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能?？紤]到74LS192芯片的置數(shù)端TCD是異步置數(shù)，并且是低電平有效的，所以我根據(jù)74LS192芯片減計(jì)數(shù)的特點(diǎn)（09876543210）并綜合以上兩點(diǎn)特性，就將74LS192芯片的輸出端輸出9時(shí)，即僅QD和QA輸出為高電平（二進(jìn)制數(shù)1001）時(shí)從這兩個(gè)引腳引出高電平信號(hào)，并通過(guò)與非門(mén)作用后形成低電平反饋信號(hào)，送入74LS192芯片的置數(shù)端DN使之實(shí)現(xiàn)置數(shù)動(dòng)作。而置數(shù)時(shí)，輸出的數(shù)是與輸入的數(shù)是一樣的，所以設(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)行了異步置數(shù)，9就在瞬間變成了5，計(jì)數(shù)輸出的結(jié)果就變?yōu)?543210，實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制的功能。 這兩個(gè)計(jì)數(shù)器通過(guò)低位的借位脈沖傳輸給高位充當(dāng)時(shí)鐘脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制的功能的。這個(gè)借位信號(hào)的給出原理是這樣的：在低位計(jì)數(shù)器進(jìn)行正常計(jì)數(shù)而且輸出不為零時(shí)，借位輸出端BO輸出的是高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為零時(shí)，借位輸出端BO跳變?yōu)榈碗娖?，?dāng)計(jì)數(shù)器輸出從0變到9時(shí)，借位輸出端BO又從低電平跳變回高電平。這樣，就在低位計(jì)數(shù)器從0變到9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)。這樣，低位每計(jì)十個(gè)數(shù)，高位就