象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器及設(shè)計(jì)

1、CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí)題目： 電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí) 象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器的實(shí)習(xí) 學(xué)生姓名： 戴林旱 學(xué) 號(hào)： 201184250318 班 級(jí): 電信1103班 專 業(yè)： 電子信息工程指導(dǎo)教師： 楊安平 唐國(guó)紅2014年 1月目 錄1 實(shí)習(xí)目的、要求與任務(wù)11.1 實(shí)習(xí)目的11.2 實(shí)習(xí)要求11.3 實(shí)習(xí)任務(wù)12 實(shí)習(xí)方案簡(jiǎn)述22.1方案模塊2 2.2 方案分析 23 實(shí)習(xí)原理及步驟3 3.1 象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器原理.3 3.2 控制模塊原理圖 4 3.3 蜂鳴器模塊原理圖 63.4 計(jì)數(shù)器模塊原理圖.6

2、3.5 譯碼器原理圖 83.6 整個(gè)制作的原理圖10 4 分析調(diào)試及結(jié)果 11 4.1 電路的調(diào)試11 4.2 結(jié)果及分析125 實(shí)習(xí)結(jié)論 135.1 總結(jié)13 5.2 應(yīng)用前景135.3 收獲體會(huì)13參考文獻(xiàn)15附錄A 元器件清單17附錄B 電路原理圖18附錄C 仿真電路結(jié)果191實(shí)習(xí)目的、要求與任務(wù)1.1 實(shí)習(xí)目的本實(shí)習(xí)就是要實(shí)習(xí)一個(gè)象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器，有了裁判計(jì)時(shí)器就可以在不需要裁判的條件下下快棋，即公正又省力，而且減少由于人為因素而導(dǎo)致的誤判、誤罰。根據(jù)象棋快棋賽的規(guī)則，紅黑雙方對(duì)弈時(shí)間累計(jì)均為三分鐘，超時(shí)判負(fù)。1.2 實(shí)習(xí)要求(1) 甲乙雙方的計(jì)時(shí)器為一個(gè)秒時(shí)鐘，雙方均用3位數(shù)

3、碼管顯示，預(yù)訂的初始時(shí)間為三分鐘，采用倒計(jì)時(shí)方式，通過(guò)按鈕啟動(dòng)，由本方控制對(duì)方，比如甲方走完一步棋后必須按一下甲方的按鍵，該按鈕啟動(dòng)乙方倒計(jì)時(shí)。同理，乙方走完一步棋后必須按一次乙方的按鍵，該按鍵啟動(dòng)甲方倒計(jì)時(shí)。(2) 超時(shí)發(fā)出報(bào)警判負(fù)。(3) 累計(jì)時(shí)間設(shè)置可以改變。1.3 實(shí)習(xí)任務(wù) (1) 熟悉象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器的工作原理； (2) 寫出象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器的實(shí)習(xí)方案；(3) 用硬件加以實(shí)現(xiàn)；(4) 寫實(shí)習(xí)報(bào)告。2實(shí)習(xí)方案2.1方案模塊555秒脈沖模塊、控制電路模塊、計(jì)數(shù)器模塊、譯碼器模塊、蜂鳴器模塊五個(gè)模塊的設(shè)計(jì)以及每個(gè)模塊具體的分析和實(shí)驗(yàn)原理。再制作整個(gè)模塊的原理圖、硬件的調(diào)試改

4、進(jìn)。計(jì)數(shù)器 控制器計(jì)數(shù)器 譯碼器譯碼器數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示秒脈沖甲乙圖1 象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器總框圖2.2 方案分析（1）秒脈沖方案選擇選用555芯片，兩個(gè)47K的電阻，一個(gè)2K電位器，一個(gè)10uF的電容，一個(gè)0.01uF的電容，此電路可以產(chǎn)生時(shí)間為一秒的秒脈沖，占空比為2/3,此電路的占空非常精確且秒脈沖也較方案一準(zhǔn)確。（2）計(jì)數(shù)器方案選擇用可逆減法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一個(gè)倒計(jì)時(shí)電路，通過(guò)秒脈沖使可逆減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算，然后通過(guò)譯碼器顯示倒計(jì)時(shí)的時(shí)間。此方案在電路開始工作前或在電路工作中都可以改變所需要的倒計(jì)時(shí)時(shí)間，這樣就可以進(jìn)行時(shí)間的改變。3設(shè)計(jì)原理及步驟3.1 象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器原理

5、 工作原理工作原理為，接通電源后，主持人通過(guò)控制開關(guān)設(shè)置計(jì)數(shù)器的初值，即倒計(jì)時(shí)累計(jì)初始值。然后比賽開始，如果甲先走，則乙方按下按鈕，甲方的計(jì)時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，甲方走完一步之后，甲按下按鈕，甲方計(jì)時(shí)器停止倒計(jì)時(shí)，乙方計(jì)時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，依此進(jìn)行電子倒計(jì)時(shí)；相反如果乙方先走，則過(guò)程基本是相同的。當(dāng)甲乙雙方其中一個(gè)計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)到零后，蜂鳴器開始報(bào)警，則蜂鳴器報(bào)警的那一方就被判定為輸。當(dāng)需要再次使用時(shí)，主持人通過(guò)開關(guān)重新對(duì)計(jì)數(shù)器置數(shù)，然后再開始比賽。（本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用甲和乙共用一個(gè)按鈕）。 象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器框圖計(jì)數(shù)器 控制器計(jì)數(shù)器 譯碼器譯碼器數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示秒脈沖甲乙圖2象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)

6、器總框圖 秒脈沖模塊原理圖秒脈沖輸出 圖3秒脈沖發(fā)生器原理圖555脈沖發(fā)生器周期計(jì)算公式如下：T=(R1+2R2)Cln2=(48k+2*48k)*10uF*ln2=1s （2-1）其中R1=R2=47K，電位器為2K，電容為10uF。 3.2 控制模塊原理圖3乙甲控制乙數(shù)碼管顯示控制甲數(shù)碼管顯示接3片74ls192的11腳，電平有效，置數(shù)。圖 4 控制原理圖說(shuō)明：甲和乙分別通過(guò)按下開關(guān)與否來(lái)控制甲乙數(shù)碼管的顯示與否，甲按下開關(guān)后通過(guò)3給74ls192芯片置數(shù)，同時(shí)通過(guò)74ls74來(lái)控制乙數(shù)碼管顯示。乙的功能和甲相似。表 174ls74 D型鎖存器的特性表CLKDQQ*000011100010

7、1011011111圖5 74ls74邏輯圖3.3 蜂鳴器模塊原理圖接3片74ls192的14腳，用來(lái)清零12接第一片74ls192的13腳，用來(lái)控制蜂鳴器的響與停，以及用來(lái)對(duì)3片74ls192清零圖6 蜂鳴器原理圖說(shuō)明：當(dāng)數(shù)碼管顯示不全為0時(shí)，第一片74ls192的13腳輸出為高電平蜂鳴器不響。當(dāng)數(shù)碼管顯示全為0時(shí)，第一片74ls192的13腳輸出為低電平，蜂鳴器響，同時(shí)3片的14腳位高電平，清零。3.4計(jì)數(shù)器模塊原理圖1秒脈沖23 圖7 計(jì)數(shù)器原理圖說(shuō)明：甲和乙中任何一方按下開關(guān)后，圖中的3為低電平，11腳低電平有效進(jìn)行置數(shù)，74ls192置數(shù)完成后通過(guò)秒脈沖給予的信號(hào)來(lái)進(jìn)行減數(shù)同時(shí)把每一

8、時(shí)刻的數(shù)通過(guò)Q0,Q1,Q2,Q4送給74ls48譯碼器已成數(shù)碼管可顯示的高低電平。下面為74ls192的邏輯圖和功能表及引出端符號(hào)表。 圖8 74ls192邏輯圖表2 74ls192功能表 表3引出端符號(hào)表TCd錯(cuò)位輸出端（低電平有效）TCu進(jìn)位輸出端（低電平有效）CPd減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（上升沿有效）CPu加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（上升沿有效）MR異步清除端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3.5 譯碼器原理圖接Q*接Q 圖9 譯碼器原理圖說(shuō)明：74ls48將74ls74送來(lái)的數(shù)據(jù)編譯成七段（a,b,c,d,e,f,g）輸出，然后直接推動(dòng)LED，顯示十進(jìn)制數(shù)

9、。并且由控制模塊的Q、Q*端來(lái)控制應(yīng)該哪一組數(shù)碼管亮，以顯示所要顯示的數(shù)字。74ls48的功能表及引出端符號(hào)表如下：表4 74ls48的功能表DECIMALORFUNCTIONLT RBIDCBABI/RBOabcdefg 0 1 10000 111111101 1 0001 10110000 21 0010 11101101 3 1 0011 11111001 4 1 0100 10110011 5 1 0101 11011011 6 1 0110 1 0011111 7 1 0111 11110000 8 1 1000 11111111 9 1 1001 11110011 10 1 101

10、0 10001101 11 1 1011 10011001 12 1 1100 10100011 13 1 1101 11001011 14 1 1110 10001111 15 1 1111 10000000 BI 00000000 RBI 1 00000 00000000 LT 0 11111111 表5 引出端符號(hào)表A0A1譯碼地址輸入端BI/RBO消隱輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效）LT燈測(cè)試輸入端（低電平有效）RBI脈沖消隱輸入端（低電平有效）YaYg段輸出3.6整個(gè)制作的原理圖 圖10整個(gè)制作的原理圖說(shuō)明：接通電源后，第一片的74ls192的13腳輸出高/低電平。當(dāng)為

11、低電平時(shí)，通過(guò)或非門輸出高電平至14腳清零，同時(shí)8550的基極為低電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器響。當(dāng)按下甲乙中的任何一個(gè)開關(guān)時(shí)11腳位低電平進(jìn)行置數(shù)并且通過(guò)74ls74來(lái)控制哪一組數(shù)碼管亮。松手后秒脈沖接第三片74ls192的4腳，來(lái)控制減數(shù)，同時(shí)使得第一片13腳輸出高電平使得14腳為低電平。74ls192輸出的數(shù)據(jù)送給74ls48譯碼器譯成七段（a,b,c,d,e,f,g）輸出，然后直接推動(dòng)LED，顯示十進(jìn)制數(shù)。隨著秒脈沖的不斷到來(lái)數(shù)碼管不斷的減一，直至數(shù)碼管顯示為0。當(dāng)數(shù)碼管顯示為0時(shí)，蜂鳴器響。本實(shí)習(xí)還可以改變時(shí)間的初值以滿足不同的比賽需要。4分析調(diào)試及結(jié)果4.1 電路調(diào)試 秒脈沖調(diào)試整個(gè)硬

12、件通電后，數(shù)碼管顯示的數(shù)字出現(xiàn)錯(cuò)誤，數(shù)字總是顯示不全，于是我用萬(wàn)用表將電路又重新檢查一遍，發(fā)現(xiàn)有虛焊的現(xiàn)象，可是重新焊過(guò)后，但是還是原來(lái)的問(wèn)題。后來(lái)我請(qǐng)教了同學(xué)，他們幫我將電路檢查了一遍，發(fā)現(xiàn)原來(lái)我將數(shù)碼管的g和f的接線端弄反了，重新焊過(guò)后，又進(jìn)行了調(diào)試，發(fā)現(xiàn)數(shù)字顯示正常。按下開關(guān)后發(fā)現(xiàn)脈沖跳的幾乎是一秒，符合實(shí)驗(yàn)的要求。 電路控制的調(diào)試在實(shí)際電路演示過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)電路控制部分不能十分理想的控制電路的工作，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。比如復(fù)位開關(guān)有時(shí)管用，有時(shí)就失去作用；甲的控制開關(guān)不能控制數(shù)碼管。于是重新整理了電路，也嘗試了好幾種的改進(jìn)措施，比如將甲開關(guān)與74ls192的14腳之間的連線斷開，接入兩個(gè)與

13、非門。但其演示效果還不如原來(lái)好。所以最后仍采用了原來(lái)的電路，但是將原來(lái)的甲開關(guān)變?yōu)榱苏w的控制復(fù)位開關(guān)，乙開關(guān)調(diào)整為甲、乙控制開關(guān)，原來(lái)的復(fù)位開關(guān)也直接忽略。 預(yù)置數(shù)據(jù)的調(diào)試接通電源，分別撥動(dòng)三個(gè)撥碼開關(guān)，進(jìn)行預(yù)置數(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的整個(gè)演示結(jié)果都非常正確，現(xiàn)將各個(gè)置數(shù)值及各個(gè)撥碼開關(guān)的狀態(tài)列成表格，具體表格內(nèi)容如下所示：表 6 撥碼開關(guān)的狀態(tài)表 D1 D2 D3 D4數(shù)碼管顯示 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 0 0 0 0 0整個(gè)實(shí)習(xí)電路的調(diào)試首先

14、接通電源，在經(jīng)過(guò)秒脈沖調(diào)試、電路控制調(diào)試、預(yù)置數(shù)據(jù)的一系列調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)電路基本上能夠正常工作，沒(méi)有存在太大的問(wèn)題，并能達(dá)到了本次實(shí)習(xí)的基本要求。4.2 仿真結(jié)果通過(guò)運(yùn)用6片74ls192，2片7404,2片7411構(gòu)成了甲乙兩人的電子裁判計(jì)時(shí)器，比賽開始，對(duì)計(jì)數(shù)器置數(shù)，使得兩人計(jì)數(shù)初值為180秒，然后其中一個(gè)按下按鍵，己方的計(jì)時(shí)器停止計(jì)數(shù)，對(duì)方的計(jì)時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)有人計(jì)時(shí)器記到0時(shí)，顯示器報(bào)警。通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯電路，完成了我們需要的電子裁判計(jì)時(shí)器功能。5總結(jié)5.1 結(jié)論對(duì)于這次的實(shí)習(xí)，我們小組分別實(shí)習(xí)了555秒脈沖模塊、控制電路模塊、計(jì)數(shù)器模塊、譯碼器模塊、蜂鳴器模塊，在實(shí)習(xí)好各個(gè)模塊的基

15、礎(chǔ)上再將這五個(gè)模塊整合在一起，實(shí)現(xiàn)了本課題的基本要求并且發(fā)揮部分的功能。對(duì)于本次的實(shí)習(xí)，既有優(yōu)點(diǎn)也存在不足。整個(gè)實(shí)習(xí)功能良好，但還有一些小問(wèn)題存在，比如說(shuō)偶爾出現(xiàn)控制錯(cuò)誤，特別是按鍵有時(shí)無(wú)效或者按下一次執(zhí)行多次操作，這些還是有待改進(jìn)的。還有整個(gè)電路的布局還不是十分美觀，即要求功能好的同時(shí)也要有一定的可觀賞性，這也是需要以后進(jìn)行改進(jìn)的。5.2 應(yīng)用前景在許多領(lǐng)域中，計(jì)時(shí)器都有著普遍應(yīng)用，比如在體育比賽中的計(jì)時(shí)器、安全措施中的定時(shí)報(bào)警器、游戲中的倒計(jì)時(shí)儀器、維持秩序的交通信號(hào)燈、紅綠燈、交通信號(hào)控制機(jī)、鬧鐘等等可見計(jì)時(shí)器在現(xiàn)代社會(huì)中有著很重要的地位。此次在實(shí)習(xí)計(jì)時(shí)器時(shí)，采用了模塊化的思想，使得實(shí)習(xí)

16、簡(jiǎn)單、快捷。本實(shí)習(xí)完成了可預(yù)置時(shí)間的功能，在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)在許多特定場(chǎng)合進(jìn)行臨時(shí)改變時(shí)間的功能，在社會(huì)生活中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。5.3收獲體會(huì)通過(guò)本次實(shí)習(xí)，掌握了不少芯片的用法，再一次鞏固了知識(shí)。在接線的過(guò)程中，明顯感覺自己動(dòng)手能力不足，認(rèn)識(shí)到了自己的缺點(diǎn)，以后要多多鍛煉。一開始連接電路時(shí)，大家一起動(dòng)手，忙的不亦樂(lè)乎，但效率明顯太低。最后大家分配任務(wù)，各司其職，效率明顯提升。在這過(guò)程中，我們懂得了合作的重要性。實(shí)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。通過(guò)兩個(gè)星期的實(shí)習(xí)實(shí)踐，讓我真正學(xué)到了不少的東西，通

17、過(guò)學(xué)習(xí)使自己對(duì)課本上的知識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際，使得理論與實(shí)際相結(jié)合，加深了自己對(duì)課本知識(shí)更好的理解，親身感受到了一個(gè)電子產(chǎn)品的制作全過(guò)程，讓我們真正學(xué)以致用。兩周的實(shí)習(xí)使我動(dòng)手操作能力有了跨越式的進(jìn)步，對(duì)我們學(xué)生來(lái)說(shuō)，理論與實(shí)踐同樣重要，這是我們以后在工作中說(shuō)明自己能力的一個(gè)重要指標(biāo)。在完成自己的作品之后，小組間還互相交流，檢查電路，排除錯(cuò)誤，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了自己的分析能力。另外，此次實(shí)習(xí)能順利圓滿的完成，除了依靠本人堅(jiān)持不懈的努力外，還得感謝那些一直在背后辛勤指導(dǎo)我們的老師和樂(lè)于助人的同學(xué)。總體來(lái)說(shuō),這次實(shí)習(xí)讓我受益匪淺。在摸索該如何實(shí)習(xí)程序使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過(guò)程中,培養(yǎng)了我的實(shí)習(xí)思維,增加了實(shí)

18、際操作能力，讓我在體會(huì)到了實(shí)習(xí)的艱辛的同時(shí),也體會(huì)到成功的喜悅。除此之外，也讓我學(xué)會(huì)了焊接電路板，培養(yǎng)了專心致志的工作學(xué)習(xí)習(xí)慣，懂得了相互之間的理解與體諒，可謂獲益匪淺。如果非要用一句話來(lái)概括我們的體會(huì)的話，那只能是：痛并快樂(lè)著。參考文獻(xiàn)1黃繼昌、張海貴、徐巧魚編著.數(shù)字集成電路應(yīng)用M.北京:中國(guó)電力出版社，2008.42劉福太、梁發(fā)麥、魏書田等編著.藍(lán)板電子電路M.北京:科技出版社，20073陳振官等編著.數(shù)字電路及制作實(shí)例M.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2006.54劉福太、梁發(fā)麥、魏書田等編著.綠板電子電路M. 北京：科技出版社，2007.75清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)M.北京：高等教育出版社，20056清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，童詩(shī)白、華成英主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）M. 北京：高等教育出版社