籃球競賽30秒計時器

1、江漢大學(xué)物理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計報告課題名稱：籃球競賽30秒計時器專 業(yè)：電子與信息工程班 級：B08073011學(xué) 號：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 3一、設(shè)計目的 4二、設(shè)計內(nèi)容及要求 4三、原理框圖 5四、單元電路設(shè)計 54.1 秒脈沖發(fā)生器 54.2 計數(shù)器 84.3 顯示電路部分 84.4 輔助時序控制電路部分 94.5 報警電路部分 10五、芯片功能說明 105.1 74LS192 芯片 105.2 555 芯片 115.3 CC40161 14六、整機電路圖 15七、收獲體會 15八、參考文獻 17摘要本課程設(shè)計

2、是脈沖數(shù)字電路的簡單應(yīng)用， 設(shè)計了籃球競賽30秒計 時器。此計時器功能齊全，可以直接清零、啟動、暫停和連續(xù)以及具 有光電報警功能，同時用了數(shù)碼管來顯示時間。此計時器有了啟動、 暫停和連續(xù)功能，可以方便的實現(xiàn)斷電計時功能，當(dāng)計數(shù)器減到零時， 會發(fā)出光電報警信號。本設(shè)計完成的中途計時功能，實現(xiàn)了在許多特 定場合進行時間追蹤的功能，在社會生活中也具有廣泛的應(yīng)用價值。此計時器的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下 3個組成：計時模 塊、控制模塊、譯碼顯示模塊。在設(shè)計此計時器時，采用模塊化的設(shè) 計思想，使設(shè)計起來更加簡單、方便、快捷。此電路是以時鐘產(chǎn)生， 觸發(fā)，倒計時計數(shù)，譯碼顯示為主要功能，在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上

3、，構(gòu)造 主體電路和輔助電路兩個部分。關(guān)鍵字： 計時器 光電報警 模塊化一、設(shè)計目的1、掌握籃球30秒計時器的設(shè)計、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)計內(nèi)容及要求用集成芯片設(shè)計一個籃球30秒倒計時的電路，要求具有以下功 能：1、顯示30秒計時功能；2、設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計時器的直接清零、啟動和暫停、 連續(xù)的功能。3、計時器為30S遞減計時，計時間隔為1S。4、計時器遞減計時到零時，數(shù)碼顯示器不能滅燈，同時發(fā)出光 電報警信號。三、原理框圖30秒計時器的電路框圖如圖3.1所示，它包括：定時電路，計數(shù) 電路，顯示譯碼電，光電報警電路和控制電路。其中計時器是系統(tǒng)的

4、 核心部分，它主要完成30秒計數(shù)功能，由74LS192完成；控制電路 用來完成置數(shù)、清0、啟動、暫停和繼續(xù)的功能；定時電路用來控制 計數(shù)的周期，由555集成電路定時器來完成。外籍坤 作開美圖3-1四、單元電路設(shè)計4.1秒脈沖發(fā)生器用555集成電路組成多諧振蕩電路為系統(tǒng)提供時鐘，如圖 2連接: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)楦唠娖剑珻放電終止，Vcc通過R1。R

5、2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。VCC5VU1R15.1k QVCCRST OUTDISR24 7k QTHRTRICONGND工 C0uF 工 C00nFLM555CMVCC多諧振蕩器輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算：tpH : uC (0) = VCC /3 V 、uC (oo) =vcc、 t1=(Ra+ Rb)C、當(dāng)t= tpH時，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 VuC G) =0V、 t1=

6、 RBC、當(dāng)1= tpL時，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進制計數(shù)器，當(dāng)周期為0.1秒的脈沖信號由下圖CP端進入計數(shù)器時，每隔10個脈沖CC40161#數(shù)一次，所以從CO俞出端輸出 周期為1秒的脈沖信號，完成秒脈沖的設(shè)計。CC40 161CTtCC4011CTtDO4.2計數(shù)器它是由兩片74LS192的8421BC則遞減計數(shù)器構(gòu)成。74LS192是十進制計數(shù)器，具有“異步清零”和“異步置數(shù)”功能， 且有進位和借位輸出端。當(dāng)需要進行多 級擴

7、展連接時，只要將前級的端接到下一級的 CP端，端接到下一級的CP端即可。此計數(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，高位計數(shù)器才做減計數(shù)。當(dāng)高，低位計數(shù)器全為零時，且 CPM 0時，置數(shù)端2 ,計數(shù)器完成并行置數(shù)，在CP訓(xùn)的輸入時鐘脈沖作用下，計數(shù)器進入下 一輪循環(huán)減計數(shù)。4.3顯示電路部分直接將兩片74LS192的QA QB QC QD#到譯碼管的A、B、G D端，即可對數(shù)字進行顯示。4.4輔助時序控制電路部分此控制電路可以完成以下四項功能：1、操作“清零”開關(guān)，要求計數(shù)器清零；閉合啟動 1,減計時器進入計數(shù)狀態(tài)。2、閉合“啟動2”開關(guān)

8、，計數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能，顯示器顯示 30,斷開“啟動 2”開關(guān)，計數(shù)器開始進行遞減計數(shù)。3、當(dāng)“暫停/連續(xù)”開關(guān)處于“暫?！笔牵嫈?shù)器暫停計數(shù)，顯示器保持不變， 當(dāng)此開關(guān)處于“繼續(xù)”開關(guān)，計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)4、當(dāng)計數(shù)器遞減計數(shù)到零時，控制電路應(yīng)發(fā)出報警信號，計數(shù)器保持零狀態(tài)不 變，同時報警電路（發(fā)光二極管）工作。5 .下圖控制部分，與非門T2, T4人作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，當(dāng) T4輸出為1時，T2關(guān)閉，封鎖CP信號；當(dāng)G4輸出為0時，T2打開放行CP信 號，而T4的輸出狀態(tài)又受外部操作開關(guān)（啟動 2,暫停、連續(xù)）的控制。6 .同時應(yīng)注意的是如圖可以知道兩個與非門構(gòu)成的基本 RS觸

9、發(fā)器，構(gòu)成去抖動 電路，防止產(chǎn)生機械開關(guān)的毛刺現(xiàn)象，并控制輸入信號的輸入從而達到， 暫停計 時和繼續(xù)計時?？刂齐娐分蠸R鎖存器功能表：SRQ-Q鎖存器狀態(tài)00/、父/、父不確定01010101011100保持4.5報警電路部分當(dāng)芯片1和2輸出為低電平時，發(fā)光二極管工作，發(fā)出光電報警BO1和BO2分別為兩片74LS192的BO俞出端.4 RI VCCIkQVCC5V五、芯片功能說明74LS1925.1 74LS192 芯片引腳圖pb0 12 3QQQQulTOP21UTrm 一尚 而向P-.1cuPU1 41 1-EkXJJ74LS192功能表輸 A輸出CKLDCPuCPD6D?D!氏QiQo1

10、X乂XX義乂X000000XXacdbacdb01t1XXXX加計數(shù)011tXXxX遍計數(shù)5.2 555 芯片555定時器的內(nèi)部電路框圖及管腳排列分別如圖1和圖2所示OQ惜由葭電漏他走RT。工拉粵I Um。,闌超TH O'圖1 555定時器的內(nèi)部電路框圖圖2 555定時器的管腳排列GN。 TR倒相故大555定時器功能表輸入輸出復(fù)位堂TRTHQVT1狀態(tài)0XX0導(dǎo)通1<V J1截止1>小> 30導(dǎo)通1>V J原狀態(tài)/、變下圖是555多諧振蕩器的工作波形5.3 CC40161CC40161功能表CPCRLDCTPcrT輸出狀態(tài)t10XX鈿置r110X保持r11X0保

11、持r_1計數(shù)X0yX清除CP-計數(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-使能端同國同阿臼臼同 p% CO 9o QI Q2 Q3 CTr LDCR CP DO DI D2 D3 CTp Vss山同 UJLJELJLJLdCC43161 4位二進制同步計數(shù)器六、整機電路圖OOQQCQ5V VCC,R5 ：5.1k QOOQQQQNA BC D4LS1U674LS192N145 1 1 9145 4RLU daulNWUD puRLU daulU18A '4HC00D_622VCCAB CD74HC04D_6V一U14A16U70 A74HC04D_

12、6V U11AU17A 74HC00D)619VCC5VVCCRST OUTDISTHRTRICONGNDA1555_VIRTUAL0 Key = Space七、收獲體會課程設(shè)計需要的是活學(xué)活用所涉及的知識。在兩周與小組同學(xué)的交流中，我認識到合作的重要性。在本次的課程設(shè)計中通過自己選題， 找材料，分析、設(shè)計等，也掌一些軟件的操作方法，這為以后的學(xué)習(xí) 做了鋪墊。整個設(shè)計實現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實際問題的轉(zhuǎn) 變。通過本次的課程設(shè)計，我最大的收獲就是提高了自身的動手能力， 培養(yǎng)了我的尋求解決問題的能力和團隊精神也增強了我其它方面的 能力。在設(shè)計中，我充分應(yīng)用我們所學(xué)的知識，例如：集成電路74LS

13、 系列、三極管、二極管、整定時器555等元件的應(yīng)用。這次實踐使我 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，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增強了我的實際操作能力。在讓我體會 到設(shè)計電路艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。 這次設(shè)計 所用的的工具是Multisim 10.0.1, 由于之前接觸過類似的軟件，所 以畫圖和仿真就比較方便，使設(shè)計的質(zhì)量得到了保證。本次課程設(shè)計提高了我的綜合動手能力和工程設(shè)計能力，它使我的理論知識得到了綜合應(yīng)用，培養(yǎng)我綜合運用所學(xué)理論的能力和解決 較復(fù)雜的實際問題的能力。電子技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出系統(tǒng)集成化，自動化，設(shè)計自動化，用戶專 業(yè)化和測試智能的優(yōu)勢，作為一個大學(xué)生。我們必須時代的發(fā)展，這 使我們必須要擴展自己的知識，并利用計算機來輔助分析和設(shè)計，這 對我們是有益的。課程設(shè)計的自主設(shè)計、學(xué)習(xí)和研究過程中，通過寫課程設(shè)計的總 結(jié)報告，初步訓(xùn)練我的書面表達能力。組織邏輯能力，這些技能應(yīng)用