籃球競(jìng)賽30秒計(jì)時(shí)器

1、江漢大學(xué)物理與信息工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告課題名稱(chēng)：籃球競(jìng)賽30秒計(jì)時(shí)器 專(zhuān) 業(yè)： 電子與信息工程班 級(jí)： B08073011學(xué) 號(hào)：200807301138學(xué)生姓名：胡 志 斌指導(dǎo)教師： 葉 婭2010年12月31日目錄摘要2一、設(shè)計(jì)目的4二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求4三、原理框圖4四、單元電路設(shè)計(jì)54.1 秒脈沖發(fā)生器54.2 計(jì)數(shù)器74.3 顯示電路部分74.4 輔助時(shí)序控制電路部分74.5 報(bào)警電路部分8五、芯片功能說(shuō)明95.1 74LS192芯片95.2 555芯片95.3 CC4016111六、整機(jī)電路圖13七、收獲體會(huì)13八、參考文獻(xiàn)15摘要本課程設(shè)計(jì)是脈沖數(shù)字電路的簡(jiǎn)單應(yīng)用，設(shè)計(jì)了

2、籃球競(jìng)賽30秒計(jì)時(shí)器。此計(jì)時(shí)器功能齊全，可以直接清零、啟動(dòng)、暫停和連續(xù)以及具有光電報(bào)警功能，同時(shí)用了數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間。此計(jì)時(shí)器有了啟動(dòng)、暫停和連續(xù)功能，可以方便的實(shí)現(xiàn)斷電計(jì)時(shí)功能，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到零時(shí)，會(huì)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。本設(shè)計(jì)完成的中途計(jì)時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)了在許多特定場(chǎng)合進(jìn)行時(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。 此計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下3個(gè)組成：計(jì)時(shí)模塊、控制模塊、譯碼顯示模塊。在設(shè)計(jì)此計(jì)時(shí)器時(shí)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)起來(lái)更加簡(jiǎn)單、方便、快捷。此電路是以時(shí)鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，倒計(jì)時(shí)計(jì)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(gè)部分。關(guān)鍵字 : 計(jì)時(shí)

3、器 光電報(bào)警 模塊化一、設(shè)計(jì)目的1、 掌握籃球30秒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的方法。2、 熟悉相應(yīng)中大規(guī)模集成電路的用法和工作原理。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求用集成芯片設(shè)計(jì)一個(gè)籃球30秒倒計(jì)時(shí)的電路，要求具有以下功能：1、顯示30秒計(jì)時(shí)功能；2、設(shè)置外部操作開(kāi)關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停、連續(xù)的功能。3、計(jì)時(shí)器為30S遞減計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)間隔為1S。4、計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不能滅燈，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。三、原理框圖30秒計(jì)時(shí)器的電路框圖如圖3.1所示，它包括：定時(shí)電路，計(jì)數(shù)電路，顯示譯碼電，光電報(bào)警電路和控制電路。其中計(jì)時(shí)器是系統(tǒng)的核心部分，它主要完成30秒計(jì)數(shù)功能，由74LS192完

4、成；控制電路用來(lái)完成置數(shù)、清0、啟動(dòng)、暫停和繼續(xù)的功能；定時(shí)電路用來(lái)控制計(jì)數(shù)的周期，由555集成電路定時(shí)器來(lái)完成。 圖3-1四、單元電路設(shè)計(jì)4.1 秒脈沖發(fā)生器 1、 用555集成電路組成多諧振蕩電路為系統(tǒng)提供時(shí)鐘，如圖2連接：555定時(shí)器應(yīng)用為多諧振蕩電路時(shí)，當(dāng)電源接通Vcc通過(guò)電阻R1.R2向電容C充電，其上電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)u上升至2/3Vcc，會(huì)使比較器C1輸出翻轉(zhuǎn)，輸出電壓為零，同時(shí)放電管T導(dǎo)通，電容C通過(guò)R2放電；當(dāng)電容電壓下降到1/3Vcc，比較器C2工作輸出電壓變?yōu)楦唠娖?，C放電終止，Vcc通過(guò)R1。R2又開(kāi)始充電；周而復(fù)始，形成振蕩。則其振蕩周期與充放電時(shí)間有關(guān)，也就是與

5、外接元件有關(guān)，不受電源電壓變化影響。圖2 多諧振蕩器輸出波形的振蕩周期可用過(guò)渡過(guò)程公式計(jì)算：tpH ： uC (0) = VCC /3 V、uC () =VCC、 t1=(Ra+ Rb)C、 當(dāng)t= tpH時(shí)，uC (tpH) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出tpH=0.7(Ra+ Rb)CtpL ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 t1= RBC、當(dāng)t= tpL時(shí)，uC (tpL) =VCC /3代入公式。于是可解出tpL=0.7RbC 振蕩周期T = tpH+tpL=0.7 ( Ra + 2Rb) C =0.1 (s)2. 用CC40161構(gòu)成10

6、進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)周期為0.1秒的脈沖信號(hào)由下圖CP端進(jìn)入計(jì)數(shù)器時(shí)，每隔10個(gè)脈沖CC40161計(jì)數(shù)一次，所以從CO輸出端輸出周期為1秒的脈沖信號(hào)，完成秒脈沖的設(shè)計(jì)。4.2 計(jì)數(shù)器它是由兩片74LS192的8421BCD碼遞減計(jì)數(shù)器構(gòu)成。74LS192是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，具有“異步清零”和“異步置數(shù)”功能，且有進(jìn)位和借位輸出端。當(dāng)需要進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)展連接時(shí)，只要將前級(jí)的端接到下一級(jí)的CP+端，端接到下一級(jí)的CP-端即可。此計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)為（0011 0000）8421BCD=（30）10。只有當(dāng)?shù)臀?端發(fā)出借位脈沖，高位計(jì)數(shù)器才做減計(jì)數(shù)。當(dāng)高，低位計(jì)數(shù)器全為零時(shí)，且CPD為0時(shí)，置數(shù)端 2，計(jì)數(shù)器完成并行置

7、數(shù)，在CPD端的輸入時(shí)鐘脈沖作用下，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一輪循環(huán)減計(jì)數(shù)。4.3 顯示電路部分直接將兩片74LS192的QA、QB、QC、QD接到譯碼管的A、B、C、D端，即可對(duì)數(shù)字進(jìn)行顯示。4.4 輔助時(shí)序控制電路部分此控制電路可以完成以下四項(xiàng)功能：1、操作“清零”開(kāi)關(guān)，要求計(jì)數(shù)器清零；閉合啟動(dòng)1，減計(jì)時(shí)器進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。2、閉合“啟動(dòng)2”開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能，顯示器顯示30，斷開(kāi)“啟動(dòng)2”開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)。3、當(dāng)“暫停/連續(xù)”開(kāi)關(guān)處于“暫?！笔?，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，顯示器保持不變，當(dāng)此開(kāi)關(guān)處于“繼續(xù)”開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)4、當(dāng)計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)到零時(shí)，控制電路應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，計(jì)數(shù)器保持零

8、狀態(tài)不變，同時(shí)報(bào)警電路（發(fā)光二極管）工作。5. 下圖控制部分，與非門(mén)T2，T4人作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止，當(dāng)T4輸出為1時(shí)，T2關(guān)閉，封鎖CP信號(hào)；當(dāng)G4輸出為0時(shí)，T2打開(kāi)放行CP信號(hào)，而T4的輸出狀態(tài)又受外部操作開(kāi)關(guān)（啟動(dòng)2，暫停、連續(xù)）的控制。6同時(shí)應(yīng)注意的是如圖可以知道兩個(gè)與非門(mén)構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，構(gòu)成去抖動(dòng)電路，防止產(chǎn)生機(jī)械開(kāi)關(guān)的毛刺現(xiàn)象，并控制輸入信號(hào)的輸入從而達(dá)到，暫停計(jì)時(shí)和繼續(xù)計(jì)時(shí)?？刂齐娐分蠸R鎖存器功能表：SRQQ鎖存器狀態(tài)00不變不變不確定01010101011100 保持4.5 報(bào)警電路部分當(dāng)芯片1和2輸出為低電平時(shí)，發(fā)光二極管工作，發(fā)出光電報(bào)警。BO1和B

9、O2分別為兩片74LS192的BO輸出端. BO2BO1 五、芯片功能說(shuō)明5.1 74LS192芯片 74LS192引腳圖 74LS192功能表5.2 555芯片555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖及管腳排列分別如圖1和圖2所示。 圖1 555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖 圖2 555定時(shí)器的管腳排列 555定時(shí)器功能表 輸入輸出復(fù)位THQVT1狀態(tài)00導(dǎo)通11截止10導(dǎo)通1原狀態(tài)不變下圖是555多諧振蕩器的工作波形5.3 CC40161 CC40161功能表 CP-計(jì)數(shù)脈沖 D0 D3-數(shù)據(jù)輸入端 -清除端 Q0 Q3-輸出端-預(yù)置端 CTP、CTT- 使能端六、整機(jī)電路圖七、收獲體會(huì)課程設(shè)計(jì)需要的是活學(xué)活用

10、所涉及的知識(shí)。在兩周與小組同學(xué)的交流中，我認(rèn)識(shí)到合作的重要性。在本次的課程設(shè)計(jì)中通過(guò)自己選題，找材料，分析、設(shè)計(jì)等，也掌一些軟件的操作方法，這為以后的學(xué)習(xí)做了鋪墊。整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實(shí)際問(wèn)題的轉(zhuǎn)變。通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我最大的收獲就是提高了自身的動(dòng)手能力，培養(yǎng)了我的尋求解決問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)精神也增強(qiáng)了我其它方面的能力。在設(shè)計(jì)中，我充分應(yīng)用我們所學(xué)的知識(shí)，例如：集成電路74LS系列、三極管、二極管、整定時(shí)器555等元件的應(yīng)用。這次實(shí)踐使我受益匪淺，在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過(guò)程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增強(qiáng)了我的實(shí)際操作能力。在讓我體會(huì)到設(shè)計(jì)電路艱辛的同時(shí)，

11、更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂(lè)。這次設(shè)計(jì)所用的的工具是Multisim 10.0.1,由于之前接觸過(guò)類(lèi)似的軟件，所以畫(huà)圖和仿真就比較方便，使設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到了保證。 本次課程設(shè)計(jì)提高了我的綜合動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力，它使我的理論知識(shí)得到了綜合應(yīng)用，培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)理論的能力和解決較復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題的能力。 電子技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出系統(tǒng)集成化，自動(dòng)化，設(shè)計(jì)自動(dòng)化，用戶(hù)專(zhuān)業(yè)化和測(cè)試智能的優(yōu)勢(shì)，作為一個(gè)大學(xué)生。我們必須時(shí)代的發(fā)展，這使我們必須要擴(kuò)展自己的知識(shí)，并利用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助分析和設(shè)計(jì)，這對(duì)我們是有益的。課程設(shè)計(jì)的自主設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中，通過(guò)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告，初步訓(xùn)練我的書(shū)面表達(dá)能力。組織邏輯能力，這些技能應(yīng)用性強(qiáng)，對(duì)我的將來(lái)就業(yè)和進(jìn)一步發(fā)展幫助較大。同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)課本