江西籃球賽24秒倒計時

1、JIU JIANG UNIVERSITY電子線路課程設(shè)計報告設(shè)計課題：籃球賽24秒倒計時與其報警的裝置 專 業(yè)： 電子信息工程 班級學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間：2011-11-7 至 2011-11-11 題目：籃球賽24秒倒計時與其報警的裝置一、設(shè)計任務(wù)與要求1具有倒計時功能。能完整得實現(xiàn)從“24”秒開始依序倒計時并顯示倒計的過程，顯示的時間間隔為1秒。2具有消隱功能。當(dāng)“24”秒倒計時至終點的瞬間，顯示器字幕立即自行消隱，消隱時間必須大于5秒。3具有復(fù)位功能。設(shè)有手動“24”秒復(fù)位鍵，即無論顯示器是顯示倒計時的時間或消隱狀態(tài)下，只要按下復(fù)位鍵，顯示器立刻顯示“24”秒接著開始

2、倒計時。4具有準(zhǔn)時報警功能。當(dāng)發(fā)生“24”秒違例時，在倒計時“24”秒結(jié)束的瞬間要立即發(fā)出報警聲“滴”。二、方案設(shè)計與論證分析設(shè)計任務(wù)，該系統(tǒng)包括秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器和譯碼顯示電路、消隱，復(fù)位和報警電路組成。其中，計數(shù)器是系統(tǒng)的主要部分。計數(shù)器完成24秒倒計時功能。為滿足設(shè)計要求，設(shè)計消隱，復(fù)位電路及報警電路時，應(yīng)該正確處理各個信號之間的時序關(guān)系。方案一、由于本設(shè)計具有倒計時功能，具有消隱功能，具有復(fù)位功能，具有準(zhǔn)時報警功能，滿足設(shè)計任務(wù)。同時選用1個555直接產(chǎn)生周期為1s的周期信號，在精度要求不是很高的情況下，能達(dá)到設(shè)計要求，選用的門電路也比方案二少，所以比方案二成本低。另外和方案二相比報

3、警采用蜂鳴器比光電信號更能在籃球場上發(fā)揮作用，也更實用。所以本設(shè)計采用方案一。如圖表一。方案二、用555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生頻率為10Hz的脈沖，即輸出周期為0.1秒的方波，再將該脈沖信號加到由74LS161構(gòu)即周期為1秒，接著將該信號送到計數(shù)器74LS192的CP減計數(shù)脈沖端,再通過譯碼器74LS248把輸入的8421BCD碼經(jīng)過內(nèi)部作和電路“翻譯”成七段（a，b，c，d，e，f，g）輸出，然后直接推成的十分頻器上，這樣由74LS161后輸出的脈沖頻率為1Hz，動LED，顯示十進(jìn)制數(shù)，然后在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置開關(guān)或控制電路即可實現(xiàn)計數(shù)器的直接清零，啟動和暫停/連續(xù)、譯碼顯示電路的顯示與

4、滅燈及光電報警等功能，光電報警用發(fā)光二極管來代替，燈亮代表報警。如圖表二。圖表 1圖表 2三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算（1）秒脈沖發(fā)生器555定時器應(yīng)用為多諧振蕩電路時，當(dāng)電源接通Vcc通過電阻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，會使比較器C1輸出翻轉(zhuǎn)，輸出電壓為零，同時放電管T導(dǎo)通，電容C通過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R1。R2又開始充電；周而復(fù)始，形成振蕩。則其振蕩周期與充放電時間有關(guān)，也就是與外接元件有關(guān)，不受電源電壓變化影響。輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算： 、當(dāng)時， 把代入

5、三要素方程。于是可解出: 、 、當(dāng)時，代入公式,于是可解出：振蕩周期 T選擇合適的電阻，電容可以產(chǎn)生周期為1秒的脈沖。(2) 倒計時部分 24秒倒計時電路。這部分電路的主體部分在時鐘脈沖的輸入情況下工作，低位的借位輸出信號用作高位的時鐘脈沖。計數(shù)器的倒計時功能：用兩片74LS192分別做個位（低位）和十位（高位）的倒計時計數(shù)器，利用減計數(shù)端輸入秒脈沖信號，進(jìn)行減法計數(shù)，也就是倒計時。這時計數(shù)器按842l碼遞減進(jìn)行減計數(shù)。利用借位輸出端BO與下一級74LSl92的DOWN端連接，實現(xiàn)計數(shù)器之間的級聯(lián)。利用置數(shù)控制端LOAD實現(xiàn)異步置數(shù)。當(dāng)CLR = 0，且LOAD為低電平時，不管UP和DOWN時

6、鐘輸入端的狀態(tài)如何，將使計數(shù)器的輸出等于并行輸入數(shù)據(jù)，即QDQCQBQA =DCBA。24循環(huán)的設(shè)置為，十位片的DCBA =0010，個位片的DCBA = 0100。（3）消隱，復(fù)位和報警電路。 消隱電路，因為根據(jù)題目要求“24”秒倒計時至終點的瞬間，顯示器字幕立即自行消隱，消隱時間必須大于5秒。所以選取計數(shù)器到零的狀態(tài)從控制十位的74ls192的引腳引出線接到二腳與非門，當(dāng)計數(shù)器從“00”狀態(tài)轉(zhuǎn)換到“99”時，用與非門把該狀態(tài)轉(zhuǎn)換成低電平（其余時間為高電平）控制4511的BI。使顯示器自行消隱。由于數(shù)字99是在很短的時間才能看到，用肉眼是看不到的，于是能實現(xiàn)從 “24”秒倒計時至終點的瞬間，

7、顯示器字幕立即自行消隱。又只選取了十位的74ls192的QD管腳，所以消隱時間能大于5秒。復(fù)位電路，當(dāng)開關(guān)打到低電平時，這時置數(shù)控制端LOAD實現(xiàn)異步置數(shù)。CLR = 0，且LOAD為低電平，不管UP和DOWN時鐘輸入端的狀態(tài)如何，將使計數(shù)器的輸出等于并行輸入數(shù)據(jù)，即QDQCQBQA =DCBA，即實現(xiàn)復(fù)位。報警電路，在倒計時“24”秒結(jié)束的瞬間要立即發(fā)出報警聲“滴”。當(dāng)電路由“00” 到消隱狀態(tài)下的“99”時，兩個與非門之后輸出高電平，通過三極管放大驅(qū)動鳴蜂器使其正常工作，從而發(fā)出報警信號。四、總原理圖及元器件清單1總原理圖1元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注R150電阻2R2200電阻1

8、R315K電阻1R420K電阻1R5100K可調(diào)電阻1C110uf電解電容1C2103瓷片電容1LED1紅色發(fā)光二極管1J1撥檔開關(guān)1BUZZER蜂鳴器1Q19013三極管1U1CD40111U2CD45112U374LS1922U4共陰數(shù)碼管2萬用板15*91五、安裝與調(diào)試安裝：按照萬能板的規(guī)格，設(shè)定好各集成芯片的排放位置、及怎樣布局有利于連線。之后固定芯片座，連線。 靜態(tài)調(diào)試: 1.對照電路圖檢查焊接是否正確，有無連線錯誤，線是否連完。發(fā)現(xiàn)電路有幾個地方，有幾個點沒連接。2對照電路圖測試線路之間是否連通，有無虛焊3.對照電路圖測試線路之間有無短路。 動態(tài)調(diào)試：1、焊接好脈沖電路后，接電源，

9、發(fā)現(xiàn)紅色發(fā)光二極管只亮，不閃爍，測555的工作電壓正常，想起上次做電路用的是仿真值，也不能正常工作，就換了個10uf的電解電容，再接電源，就正常工作了。調(diào)解可調(diào)電阻，能達(dá)到1s的脈沖。2、焊好電路的主體部分后包括脈沖電路、計數(shù)顯示電路、消隱電路，復(fù)位電路。接電源，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不亮，把后面的芯片拿下后，顯示個位的數(shù)碼管也不亮，測試555的輸出信號正常，再測試74192的各個管腳的工作也正常，接著測試4511的各個管腳也能正常工作。斷定是數(shù)碼管有問題，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管是共陽的，換了共陰的后，個位就能正常工作了。3.裝上芯片，上電后，發(fā)現(xiàn)十位的顯示亂碼，測試輸出不正常，可能是芯片有問題，換了個同學(xué)的

10、芯片后，十位也能正常工作。4.根據(jù)別人蜂鳴器的接法，焊好蜂鳴器后，發(fā)現(xiàn)不報警，把電源直接接過去，就報警，換了幾個接法也不響，測試工作電壓總是比沒接蜂鳴器時低，就接了一個三極管用來發(fā)大，之后就正常工作了。六、性能測試與分析1具有倒計時功能。能完整得實現(xiàn)從“24”秒開始依序倒計時并顯示倒計的過程，顯示的時間間隔為1秒。調(diào)解可調(diào)電阻對照手表，在精度要求不高下能使脈沖周期為1S。根據(jù)公式，可得R總145k，Ra=15k,可得Rb=75k2具有消隱功能。當(dāng)“24”秒倒計時至終點的瞬間，顯示器字幕立即自行消隱，消隱時間必須大于5秒。由于數(shù)字99是在很短的時間才能看到，用肉眼是看不到的，于是能實現(xiàn)從 “24

11、”秒倒計時至終點的瞬間，顯示器字幕立即自行消隱，另外根據(jù)測試記錄時間能達(dá)到消隱20s。3具有復(fù)位功能。設(shè)有手動“24”秒復(fù)位鍵，即無論顯示器是顯示倒計時的時間或消隱狀態(tài)下，只要按下復(fù)位鍵，顯示器立刻顯示“24”秒接著開始倒計時。在正常工作狀態(tài)和消隱狀態(tài)下，撥動開關(guān)都能使其復(fù)位。4具有準(zhǔn)時報警功能。當(dāng)發(fā)生“24”秒違例時，在倒計時“24”秒結(jié)束的瞬間要立即發(fā)出報警聲“滴”。根據(jù)觀測可得，計時“24”秒結(jié)束的瞬間能立即發(fā)出報警聲“滴”持續(xù)時間2s。誤差分析：1.計算時取近似值，2.調(diào)解電阻時精度不可能達(dá)到很高，3.元件本身的精度有問題，根據(jù)測得元件值都不是和所標(biāo)的數(shù)值相同的?？筛倪M(jìn)的地方，可以在5

12、55的6腳加一個接地開關(guān)，或者在3腳輸出端加一個與非門就能實現(xiàn)可暫停、連續(xù)功能，另外本設(shè)計不足之處還有會報警2次，可以再用幾個與非門把消隱時間縮短或者用幾個與非門把報警時間精確定位到99。七、結(jié)論與心得 通過這次實習(xí)1、我學(xué)會了如何去設(shè)計一個電路，借鑒別人的電路，取出自己需要的部分，調(diào)試到符合自己的要求。2、知道了布局對焊電路的重要性，可以減少焊接時間以及難度，提高成功率。3、讓我明白了做事不要心急，要有耐心，平和，細(xì)心，對焊接更是。4、還加深了對共陰，共陽數(shù)碼管的認(rèn)識及判別方法。5、讓我對74系列芯片的工作電壓有了更深的記憶。6、學(xué)會了對電路的一般的調(diào)試方法：先對照圖確認(rèn)連線正確，根據(jù)信號走向或者功能先后，再一級級，一個個芯片測試其是否正常工作。7.知道了仿真電路有用，實際情況的值也可能要修改。八、參考文獻(xiàn) 1數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第五版 閻石主編2電子技術(shù)課程設(shè)計與綜合實訓(xùn) 陳光明 施金鴻 桂金蓮 編著3電工電子實踐指導(dǎo) 王港元 主編電子工程學(xué)院電子線路課程設(shè)計成績評定表課題名稱籃球賽24秒倒計時與其報警的裝置設(shè)計任務(wù)與要求1具有倒計時功能。能完整得實現(xiàn)從“24”秒開始依序倒計時并顯示倒計的過程，顯示的時間間隔為1秒。2具有消隱功能。當(dāng)“24”秒倒計時至終點的瞬間，顯示器字幕立即自行消隱，消隱時間必