籃球比賽計(jì)時(shí)器課程設(shè)計(jì)

1、目 錄摘 要I1 總體設(shè)計(jì)思路、基本原理11.1 設(shè)計(jì)思路11.2 基本原理12單元電路設(shè)計(jì)與各單元電路圖22.1 秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)22.2 秒、分倒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)22.2.1 24秒倒計(jì)時(shí)電路22.2.2 12分鐘倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)32.3 譯碼器和顯示器的設(shè)計(jì)53 總設(shè)計(jì)64 總結(jié)8參考文獻(xiàn)9附錄10附錄110附錄211簡(jiǎn)易籃球比賽計(jì)時(shí)器摘 要本設(shè)計(jì)主要能完成：顯示籃球競(jìng)賽24秒和12分倒計(jì)時(shí)功能；此計(jì)時(shí)器功能齊全，系統(tǒng)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)功能；在直接清零時(shí)，數(shù)碼管顯示器滅燈；計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)間隔為1秒；計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不滅燈，同時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲報(bào)

2、警信號(hào)等。本設(shè)計(jì)是脈沖數(shù)字電路的簡(jiǎn)單應(yīng)用，應(yīng)用七段數(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，可以方便地實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)計(jì)時(shí)功能。本設(shè)計(jì)完成的中途計(jì)時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)了在許多的特定場(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。本電路主要有五個(gè)模塊構(gòu)成：秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、控制電路和報(bào)警電路。當(dāng)控制電路的置數(shù)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，在數(shù)碼管上顯示數(shù)字24和12：00，每當(dāng)一個(gè)秒脈信號(hào)輸入到計(jì)數(shù)器時(shí)，數(shù)碼管上的數(shù)字就會(huì)自動(dòng)減1，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，報(bào)警電路會(huì)發(fā)出蜂鳴信號(hào)?？刂齐娐纺苤苯涌刂朴?jì)數(shù)器啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示等功能。關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器 24秒倒計(jì) 譯碼顯示電路

3、報(bào)警電路1 總體設(shè)計(jì)思路、基本原理1.1 設(shè)計(jì)思路籃球比賽計(jì)時(shí)器的主要功能包括： 12分鐘倒計(jì)時(shí)、進(jìn)攻方24秒倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)暫停，重新開(kāi)啟和結(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：1秒時(shí)基產(chǎn)生器：由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。24秒倒計(jì)時(shí)：這部分電路完成24 秒倒計(jì)時(shí)的功能，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。這一模塊主要是利用雙向計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)。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

4、一模塊也是利用雙向計(jì)數(shù)器74LS192的減計(jì)數(shù)功能來(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)，LCD端出現(xiàn)低電平,蜂鳴器鳴響發(fā)出警報(bào)。1.2 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)SW4使倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器相應(yīng)的置數(shù)端有效，顯示設(shè)定的時(shí)間12：00，當(dāng)比賽開(kāi)始，扳動(dòng)SW1，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)，比賽需要暫停時(shí)，這個(gè)功能通過(guò)暫停開(kāi)關(guān)SW1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)鐘脈沖在與非門(mén)中將時(shí)鐘

5、脈沖截?cái)?，從而?jì)時(shí)器在計(jì)數(shù)到零時(shí)停住。24秒計(jì)數(shù)芯片的置數(shù)端和12分的置數(shù)、清零端共用一個(gè)開(kāi)關(guān)，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)鐘脈沖在與非門(mén)中將時(shí)鐘截?cái)?，使?jì)時(shí)器在計(jì)數(shù)到零時(shí)停住。報(bào)警提示：當(dāng)12分倒計(jì)時(shí)和24秒倒計(jì)時(shí)任意一個(gè)倒計(jì)時(shí)到零時(shí)，蜂鳴器鳴報(bào)提示。2 單元電路設(shè)計(jì)與各單元電路圖2.1 秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。 圖2-1 秒脈沖發(fā)生器參數(shù)計(jì)算：用555組成的多諧振蕩產(chǎn)生脈沖電路：R5為

6、1.5K ，R6為6.3K ，C2為10uF，則555產(chǎn)生的脈沖頻率為1.014Hz，而設(shè)計(jì)要求為1Hz,因此其誤差較小,在精度要求不是很高的時(shí)候可以使用。2.2 秒、分倒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 24秒倒計(jì)時(shí)電路計(jì)數(shù)器的倒計(jì)時(shí)功能。用兩片74LS192分別做個(gè)位（低位）和十位（高位）的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，由于本系統(tǒng)只需要從開(kāi)始時(shí)的“24”倒計(jì)到“00”然后停止，所以可以直接運(yùn)用十進(jìn)制的74LS192進(jìn)行減計(jì)數(shù)。因?yàn)轭A(yù)置的數(shù)不是“00”，所以我選用置數(shù)端PL來(lái)進(jìn)行預(yù)置數(shù)。低位的借位輸出信號(hào)用作高位的時(shí)鐘脈沖。圖2-2 24秒倒計(jì)時(shí)電路 12分鐘倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)12分鐘倒計(jì)時(shí)秒部分,運(yùn)用兩片可逆計(jì)數(shù)器74LS192

7、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。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，選用反饋置數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。從Q3引出高電平信號(hào)，通過(guò)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PL使之實(shí)現(xiàn)置數(shù)動(dòng)作。置數(shù)時(shí)，輸

8、出的數(shù)是與輸入的數(shù)是一樣的，這里設(shè)置的數(shù)是5，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。12分鐘倒計(jì)時(shí)分部分,也是運(yùn)用兩片可逆計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)構(gòu)成減計(jì)數(shù)器。在兩片計(jì)數(shù)器的連接上，與秒部分一樣。也是把低位的借位信號(hào)作為高位的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行連接。而低位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖則是用秒部分高位計(jì)數(shù)器的借位輸出信號(hào)來(lái)充當(dāng)?shù)摹＿\(yùn)用以上兩個(gè)計(jì)數(shù)器組合，就在低位計(jì)數(shù)器從0變到9或從0變到5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)。實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能。圖2-3 12分鐘倒計(jì)時(shí)電路2.3 譯碼器和顯

9、示器的設(shè)計(jì)譯碼電路的功能是將“秒”、“分”計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。本次驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器，選用CD4511.相應(yīng)的，與LED七段共陰極顯示數(shù)碼管相互連接。3 總設(shè)計(jì)圖3-1 總電路圖說(shuō)明：開(kāi)關(guān)SW4的作用是對(duì)12分鐘的置數(shù)和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)SW1是暫停、繼續(xù)開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)SW3對(duì)24秒的清零開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)SW2是對(duì)24秒的置數(shù)開(kāi)關(guān)。4 總結(jié)通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我在收獲知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過(guò)程中，我通過(guò)查找大量資料，請(qǐng)教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)

10、用的，真的是受益匪淺。剛開(kāi)始拿到題目時(shí)，不知如何入手，畢竟，課程設(shè)計(jì)不同與實(shí)驗(yàn)課，電路圖和程序都要自己設(shè)計(jì)。后來(lái)，靜下心來(lái)，仔細(xì)分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說(shuō)明與提示和同組成員的幫助，心中才有了譜。將整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)不同的功能劃分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐個(gè)攻破，最后再將其整合即可。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，不僅鞏固了自己課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，又掌握了常用集成電路芯片的使用，并在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)了科學(xué)地分析實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)查找資料及請(qǐng)教老師和同學(xué)等多種途徑來(lái)解決問(wèn)題。同時(shí)，也培養(yǎng)了我認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。最后這次課程設(shè)計(jì)總算順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多不同的問(wèn)題，但在老師和同學(xué)的指

11、導(dǎo)和幫助下，最終還是順利解決了各種問(wèn)題。在此，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！參考文獻(xiàn)1 康華光、鄒壽彬.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版）M.北京:高等教育出版社，2000.241-259.2 陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)電子電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)仿真M.北京:高等教育出版社,2000.22-41.3 徐國(guó)華、孫東、王新金.電子綜合技能實(shí)訓(xùn)教程M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2010.104-128.4 姚福安.電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.山東:山東科學(xué)技術(shù)出版社2001.76-97.5 王澄非.電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐M.江蘇:東南大學(xué)出版社1999.156-178.附錄附錄1表6-1 元

12、器件清單元件名稱(chēng)規(guī)格及作用數(shù)量74LS192十進(jìn)制減計(jì)時(shí)器6CD4511譯碼器6七段數(shù)碼顯示器共陰極674LS00四路二輸入與非門(mén)2蜂鳴器發(fā)出警報(bào)1CD406014位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器1CC40233輸入與非門(mén)1CC4027雙上升沿JK觸發(fā)器1CC4069六反相器1555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖1電容10uF2電阻10k5電阻1.5K1電阻6.3K1開(kāi)關(guān)普通2開(kāi)關(guān)單刀雙匝2導(dǎo)線連接若干附錄2下圖中：MR為清零端，PL為置數(shù)端，UP為加計(jì)數(shù)器，DN為減計(jì)數(shù)器，TCU為非同步進(jìn)位輸出端，TCD為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3、為計(jì)數(shù)輸入端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。圖6-1 74LS192

13、管腳圖表6-2 74LS192功能表輸入輸出MRPLTCUTCDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdcbadcba011xxxx加計(jì)數(shù)器011xxxx減計(jì)數(shù)器圖6-2 CD4511管腳圖其功能如下： BI腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LT腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。 LE為鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。A、B、C、D為8421BCD碼輸入端。 QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。表6-3 CD4511真值表輸入輸出LEB1LTDCBAabcdefg顯示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隱011000011111100011000101100001011001011011012011