籃球賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上籃球賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)目的綜合運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)具有指定用途的數(shù)字電路，學(xué)會(huì)由分立器件與集成電路組成電子電路的方法。2、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一種籃球賽計(jì)時(shí)器電路，主要技術(shù)指標(biāo)與要求：（1）籃球比賽上下半場(chǎng)四節(jié)制,每節(jié)12min，要求能隨時(shí)暫停,啟動(dòng)后繼續(xù)計(jì)時(shí)，一節(jié)比賽結(jié)束后應(yīng)可清零。（2）按籃球比賽規(guī)則,進(jìn)攻方有24s為倒計(jì)時(shí)。要求進(jìn)攻方得到發(fā)球權(quán)后，必須在24s內(nèi)完成一次進(jìn)攻，否則將球權(quán)判給對(duì)方，因此需要一個(gè)具有24s的倒計(jì)時(shí)功能。（3）“分”、“秒”顯示用LED數(shù)碼管，應(yīng)配用相應(yīng)譯碼器。（4）用按鈕開(kāi)關(guān)控制計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)/暫停。（5）24s計(jì)時(shí)時(shí)間到、每節(jié)結(jié)束和

2、全場(chǎng)結(jié)束能自動(dòng)音響提示。3、設(shè)計(jì)要求（1）合理的設(shè)計(jì)硬件電路，說(shuō)明工作原理及設(shè)計(jì)過(guò)程，畫(huà)出相關(guān)的電路原理圖；（2）選擇常用的電器元件（說(shuō)明電器元件選擇的過(guò)程和依據(jù)）；（3）對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證各性能指標(biāo)；（4）按照規(guī)范要求，按時(shí)提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，并完成答辯。4、參考資料（1）李立主編.電工學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo).北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京:電子工業(yè)出版社，2004（3）謝云等編著.現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)踐課程指導(dǎo).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003籃球賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)報(bào)告目錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求.(2)1. 設(shè)計(jì)任務(wù)2. 設(shè)計(jì)要求二 設(shè)計(jì)方案的選擇與論證.(3)1

3、. 總體的設(shè)計(jì)思路2. 方案的比較與論證3. 方案可行性分析4. 方案的選擇三 電路設(shè)計(jì)分析與計(jì)算.(7) 1. 主要芯片的功能介紹 2. 秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì) 3. 12分倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì) 4. 24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)5. 譯碼電路和顯示器的設(shè)計(jì) 6. 節(jié)次電路的設(shè)計(jì) 7. 報(bào)警提示音電路的設(shè)計(jì) 8. 總體電路的設(shè)計(jì)四 總結(jié)及心得.(20)五 附錄.（22)六 參考文獻(xiàn).(23)一設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一種籃球賽計(jì)時(shí)器電路，主要技術(shù)指標(biāo)與要求：（1）籃球比賽上下半場(chǎng)四節(jié)制，每節(jié)12min，要求能隨時(shí)暫停，啟動(dòng)后繼續(xù)計(jì)時(shí)，一節(jié)比賽結(jié)束后應(yīng)可清零。（2）按籃球比賽規(guī)則，進(jìn)攻方有24s為倒計(jì)時(shí)

4、。要求進(jìn)攻方得到發(fā)球權(quán)后，必須在24s內(nèi)完成一次進(jìn)攻，否則將球權(quán)判給對(duì)方，因此需要一個(gè)具有24s的倒計(jì)時(shí)功能。（3）“分”、“秒”顯示用LED數(shù)碼管，應(yīng)配用相應(yīng)譯碼器。（4）用按鈕開(kāi)關(guān)控制計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)/暫停。（5）24s計(jì)時(shí)時(shí)間到、每節(jié)結(jié)束和全場(chǎng)結(jié)束能自動(dòng)音響提示。2設(shè)計(jì)要求（1）合理的設(shè)計(jì)硬件電路，說(shuō)明工作原理及設(shè)計(jì)過(guò)程，畫(huà)出相關(guān)的電路原理圖；（2）選擇常用的電器元件（說(shuō)明電器元件選擇的過(guò)程和依據(jù)）；（3）對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證各性能指標(biāo)；（4）按照規(guī)范要求，按時(shí)提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，并完成答辯。二設(shè)計(jì)方案的選擇與論證1.總體的設(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2

5、4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)由以下五個(gè)電路模塊組成：（1）秒脈沖的產(chǎn)生：這部分電路用于產(chǎn)生周期為1秒的脈沖信號(hào)，為了截圖方便利用555多諧振蕩器完成，由于555多諧振蕩器不穩(wěn)定，所以實(shí)際電路要用晶振產(chǎn)生秒脈沖。（2）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。這一模塊主要利用雙向計(jì)數(shù)器74LS192的減計(jì)數(shù)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3）攻方24秒倒計(jì)時(shí)：這部分電路與12分鐘倒計(jì)時(shí)功能類(lèi)似，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

6、模塊主要也是利用雙向計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)。（4）節(jié)數(shù)記次：四個(gè)LED分別表示四場(chǎng)節(jié)次，根據(jù)比賽場(chǎng)次的轉(zhuǎn)換，用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ惯@四個(gè)LED依次自動(dòng)指示四場(chǎng)節(jié)次。（5）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)，BO端出現(xiàn)低電平。通過(guò)一個(gè)非門(mén)作用于蜂鳴器，起到報(bào)警作用。2.方案的比較與論證（1）方案一系統(tǒng)框圖如圖1所示:報(bào)警提示裝置秒脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器譯碼驅(qū)動(dòng)譯碼驅(qū)動(dòng)12分鐘顯示24秒顯示控制電路圖1：方案一的系統(tǒng)框圖工作原理簡(jiǎn)述：倒計(jì)時(shí)功能主要是利用192計(jì)數(shù)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)利用反饋和置數(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，以適合分和秒的不同需要。由于該系統(tǒng)特殊的需要，到各計(jì)時(shí)器到零時(shí)，通過(guò)停止控制電路使計(jì)數(shù)器

7、停止計(jì)數(shù)并用LED發(fā)出警報(bào)。而節(jié)次計(jì)數(shù)是通過(guò)12分鐘的重置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。接通電源后，場(chǎng)外裁判將計(jì)時(shí)器開(kāi)關(guān)撥到"置數(shù)"狀態(tài)，鎖存器處于禁止?fàn)顟B(tài)，計(jì)時(shí)顯示器顯示12:00和24數(shù)字。主裁判拋球時(shí)，計(jì)時(shí)開(kāi)始，若雙方有暫?；蚍敢?guī)，裁判暫停計(jì)時(shí)，此時(shí)計(jì)數(shù)被鎖存，暫停結(jié)束，計(jì)數(shù)繼續(xù)。此外，24秒進(jìn)攻時(shí)間到時(shí)，報(bào)警提示響起，轉(zhuǎn)而進(jìn)入下一個(gè)24秒進(jìn)攻階段，每小節(jié)時(shí)間結(jié)束時(shí)，報(bào)警同樣響起，節(jié)數(shù)增加一。（2）方案二系統(tǒng)框圖如圖2所示：12分鐘譯碼器12分鐘計(jì)數(shù)器比賽時(shí)間顯示24秒計(jì)數(shù)器24秒譯碼器進(jìn)攻時(shí)間顯示報(bào)警喇叭555多諧振蕩器控制電路圖2：方案二的系統(tǒng)框圖工作原理簡(jiǎn)述：接通電源后，場(chǎng)外裁判撥

8、到單節(jié)"置數(shù)"狀態(tài)，使的顯示屏上顯示12:00和24的字樣，當(dāng)主裁拋球，比賽開(kāi)始，同時(shí)計(jì)時(shí)開(kāi)始，12分和24秒倒計(jì)時(shí)，如果在比賽當(dāng)中有犯規(guī)或其他情況需要暫停，裁判按下“暫?！卑粹o，時(shí)間被鎖存器鎖存，等罰完球或者情況處理完后，按下按鈕，24秒清零，計(jì)時(shí)繼續(xù)。如果在比賽當(dāng)中出現(xiàn)進(jìn)攻時(shí)間超過(guò)24秒。此時(shí)警報(bào)響起，如果比賽時(shí)間少于24秒，則以比賽時(shí)間為準(zhǔn)，忽略進(jìn)攻時(shí)間。一旦12分鐘計(jì)時(shí)結(jié)束，同樣報(bào)警提示。當(dāng)下一節(jié)比賽開(kāi)始，比賽節(jié)數(shù)就加一，直到四節(jié)比賽結(jié)束。3.方案可行性分析：對(duì)于方案一不可行，因?yàn)槿鄙賻讉€(gè)重要的計(jì)時(shí)器的功能；報(bào)警聲電路和提示音電路不能用一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)，報(bào)警電路是由蜂鳴

9、器和一個(gè)非門(mén)組成的，提示音電路是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，至于置數(shù)功能，不能將24秒進(jìn)攻時(shí)間結(jié)束后很好的置回到24秒。專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)對(duì)于方案二可行，是在方案一的基礎(chǔ)之上進(jìn)行修改和完善的。實(shí)現(xiàn)報(bào)警電路和提示音電路分開(kāi)，以達(dá)到各自的工作狀態(tài)；本電路采用的是報(bào)警提示音電路，使計(jì)數(shù)器的功能更加獨(dú)立完善，彼此不會(huì)產(chǎn)生干擾。另外，更加具有操作性。4.方案的選擇比較方案一和方案二可以看出，方案二比方案一更加可靠，而且使用到的元器件也都是我們所常用到的一些元件比如：555，CD4511、74LS192以及開(kāi)關(guān)、電容、電阻、各種門(mén)電路等一些我們所學(xué)過(guò)，用過(guò)的基本器件；從操作行和可行性上說(shuō)方案二思路清晰，成品的使用方

10、便等優(yōu)勢(shì)；從自身的勢(shì)力上來(lái)說(shuō)，方案二略顯復(fù)雜一些，但由于本次設(shè)計(jì)是第一次將數(shù)字電子電和模擬電子運(yùn)用于實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，我們尚未完全的掌握這2門(mén)知識(shí)，對(duì)電路還不能達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，所以綜合各個(gè)方面的因素，我選擇了方案二作為本次課題的主要研究對(duì)象，本文也將注重介紹方案二的設(shè)計(jì)方法。但對(duì)于方案二而言實(shí)際電路要用晶振產(chǎn)生秒脈沖，因?yàn)橛?55多諧振蕩器產(chǎn)生的秒脈沖不穩(wěn)定，但為了實(shí)現(xiàn)仿真截圖所以我使用了555多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖。三 電路設(shè)計(jì)分析與計(jì)算1.主要芯片的功能介紹（1）計(jì)數(shù)器74LS192Multisim中計(jì)數(shù)器74LS192元件符號(hào)如圖3.8.1.1。192的清除端是異步的，當(dāng)清除端（MR）為

11、高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端（CPD、CPU）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。192 的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（LOAD）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端（Q0Q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（D0D3）相一致的狀態(tài)。192 的計(jì)數(shù)是同步的，靠UP、DN同時(shí)加在4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。在UP、DN作用下Q0Q3 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)可分別利用UP或DOWN ，此時(shí)另一個(gè)時(shí)鐘應(yīng)為高電平。當(dāng)計(jì)數(shù)上溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（CO）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為UP低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)下溢出時(shí)，借位輸出端（BO）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為DOWN低電平

12、部分的低電平脈沖。當(dāng)把CO和BO分別連接后一級(jí)的DOWN和UP，即可進(jìn)行級(jí)聯(lián)。74ls192的元件符號(hào)（2）BCD碼七段譯碼器CD4511如下圖所示，該圖為BCD碼七段譯驅(qū)動(dòng)器及數(shù)碼顯示器。.A、B、C、D為BCD碼輸入端QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG為譯碼輸出端,輸出 “1”有效,用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極 LED數(shù)碼管。當(dāng)有輸入信號(hào)輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出端輸出高電平“1”，此時(shí)數(shù)碼顯示器相對(duì)應(yīng)的端腳接受到信號(hào)，從而使對(duì)應(yīng)的燈管亮起，顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。LT為測(cè)試輸入端,=”0”時(shí),譯碼輸出全為”1”。 為消隱輸入端,=”0”時(shí),譯碼輸出全為”0”，即七段顯示器處于消隱狀態(tài)。LE為鎖定端，LE=“1”

13、時(shí)譯碼器處于鎖定狀態(tài)，譯碼輸出保持在LE=0時(shí)的數(shù)值，LE=0時(shí)正常譯碼。CD4511的元件符號(hào)CD4511的引腳圖（3）555時(shí)鐘芯片如圖所示，555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個(gè)部分組成。它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：GND(或Vss)外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.516V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為318V。一般用5V。|3腳：OUT（或Vo）輸出端。2腳：TR低觸發(fā)端。6腳：TH高觸發(fā)端。4腳：R是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH

14、處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：CO(或VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。電阻分壓器由三個(gè)5k的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在C1的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器R端的輸入

15、信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在C2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器S端的輸入信號(hào)?；綬S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器C1、C2的輸出端控制。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器C1、C2基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc、1/3Vcc。555的元件符(4) D觸發(fā)器芯片D觸發(fā)器工作原理：主從JK觸發(fā)器是在CP脈沖高電平期間接收信號(hào)，如果在CP高電平期間輸入端出現(xiàn)干擾信號(hào)，那么就有可能使觸發(fā)器產(chǎn)生與邏輯功能表不符合的錯(cuò)誤狀態(tài)。邊沿觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)可使觸發(fā)器在CP脈沖有效觸發(fā)沿到來(lái)前一瞬間接收信號(hào)，在有效觸發(fā)沿到來(lái)后產(chǎn)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換，這種電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器大大提高了抗干擾能力和電路

16、工作的可靠性。下面以維持阻塞D觸發(fā)器為例介紹邊沿觸發(fā)器的工作原理。維持阻塞式邊沿D觸發(fā)器的邏輯圖如圖3所示，邏輯符號(hào)如圖4所示，元件符號(hào)如圖5所示。該觸發(fā)器由六個(gè)與非門(mén)組成，其中G1、G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，G3、G4組成時(shí)鐘控制電路，G5、G6組成數(shù)據(jù)輸入電路。和分別是直接置0和直接置1端，有效電平為低電平。分析工作原理時(shí)，設(shè)和均為高電平，不影響電路的工作。電路工作過(guò)程如下圖3：D觸發(fā)器的邏輯圖圖4：D觸發(fā)器的邏輯符號(hào)圖5：D觸發(fā)器的元件符號(hào) CP=0時(shí)，與非門(mén)G3和G4封鎖，其輸出為1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。同時(shí)，由于至G5和至G6的反饋信號(hào)將這兩個(gè)門(mén)G5、G6打開(kāi)，因此可接收輸入信號(hào)，使=，

17、=。 當(dāng)CP由0變1時(shí)，門(mén)G3和G4打開(kāi)，它們的輸出和的狀態(tài)由G5和G6的輸出狀態(tài)決定。=，=。由基本RS觸發(fā)器的邏輯功能可知，=。 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在CP=1時(shí)輸入信號(hào)被封鎖。G3和G4打開(kāi)后，它們的輸出和的狀態(tài)是互補(bǔ)的，即必定有一個(gè)是0，若為0，則經(jīng)G4輸出至G6輸入的反饋線(xiàn)將G6封鎖，即封鎖了D通往基本RS觸發(fā)器的路徑；該反饋線(xiàn)起到了使觸發(fā)器維持在0狀態(tài)和阻止觸發(fā)器變?yōu)?狀態(tài)的作用，故該反饋線(xiàn)稱(chēng)為置0維持線(xiàn)，置1阻塞線(xiàn)。G3為0時(shí)，將G4和G5封鎖，D端通往基本RS觸發(fā)器的路徑也被封鎖；G3輸出端至G5反饋線(xiàn)起到使觸發(fā)器維持在1狀態(tài)的作用，稱(chēng)作置1維持線(xiàn)；G3輸出端至G4輸入的反饋線(xiàn)起到阻

18、止觸發(fā)器置0的作用，稱(chēng)為置0阻塞線(xiàn)。因此，該觸發(fā)器稱(chēng)為維持阻塞觸發(fā)器。 由上述分析可知，維持阻塞D觸發(fā)器在CP脈沖的上升沿產(chǎn)生狀態(tài)變化，觸發(fā)器的次態(tài)取決于CP脈沖上升沿前D端的信號(hào)，而在上升沿后，輸入D端的信號(hào)變化對(duì)觸發(fā)器的輸出狀態(tài)沒(méi)有影響。如在CP脈沖的上升沿到來(lái)前=0，則在CP脈沖的上升沿到來(lái)后，觸發(fā)器置0；如在CP脈沖的上升沿到來(lái)前=1，則在CP脈沖的上升沿到來(lái)后觸發(fā)器置1。維持阻塞觸發(fā)器的邏輯功能表如表1所示。功能00復(fù)位11置位表1 觸發(fā)器的邏輯功能表依據(jù)邏輯功能表可得觸發(fā)器的狀態(tài)方程為 ：2.秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)該部分電路要完成一個(gè)功能，也是該設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)部分：由集成電路定時(shí)器555與

19、RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，原理圖如圖6所示，Multisim仿真如圖7所示:圖6：555多諧振蕩器圖7:555多諧振蕩器仿真圖用555組成的脈沖產(chǎn)生電路: R1=15*103，R2=68*103，C=10F，則555所產(chǎn)生的脈沖的為：f=1.43/(R1+2*R2)*103*10*10-6=0.947Hz。3.12分倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)該部分主要由555定時(shí)器、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、CD4511譯碼電路和4個(gè)7段數(shù)碼管及相關(guān)電路組成。運(yùn)用2片可逆計(jì)數(shù)器74LS192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

20、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，我選用反饋置數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。置數(shù)時(shí)，輸出的數(shù)是與輸入的數(shù)是一樣的，所以我設(shè)置的數(shù)是5（二進(jìn)制0101），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)

21、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)?。運(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，仿真如圖8所示：圖8：12分倒計(jì)時(shí)器4.24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)24秒計(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，由于本設(shè)計(jì)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

22、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LOAD來(lái)進(jìn)行預(yù)置數(shù)。低位的借位端BO輸出低電平用作高位的時(shí)鐘脈沖，仿真如圖9所示：圖9：24秒倒計(jì)時(shí)器5.圖 3-6譯碼電路和顯示器的設(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。用于驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有CD4511。CD4511是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，其輸出是OC門(mén)輸出且低電平有效，專(zhuān)用于驅(qū)動(dòng)LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。若將“秒”、“分”計(jì)數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。其特點(diǎn)是，具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及

23、驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流，可以直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。仿真如圖10所示下：圖10:譯碼器和顯示器的設(shè)計(jì)6.節(jié)次電路的設(shè)計(jì)將這四個(gè)D觸發(fā)器依次命名為D1、D2、D3、D4。四個(gè)D觸發(fā)器級(jí)連，前一個(gè)輸出送入下一個(gè)輸入，用一個(gè)共同的時(shí)鐘脈沖，形成同步動(dòng)作。為了保證每次輸出只有一位是高電平，用個(gè)或門(mén)把Q2、Q3進(jìn)行或運(yùn)算后，送入或非門(mén)與Q1進(jìn)行運(yùn)算后送回D1。當(dāng)電源剛接通、開(kāi)關(guān)不沒(méi)有接地，整個(gè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行工作，Q1-Q4為低電平（0000狀態(tài)），D=1，四個(gè)LED都不亮。合上不，接高電平，這樣，當(dāng)不接通時(shí)就有了一個(gè)電平的上升沿跳變，Q1=D1=1；1000狀態(tài)，LED1亮，指示第一節(jié)

24、比賽。電路進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，倒計(jì)時(shí)電路重置一次，該電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換一次，實(shí)現(xiàn)節(jié)次自動(dòng)指示，仿真如圖11所示：圖11：節(jié)次顯示器7報(bào)警提示音電路的設(shè)計(jì)報(bào)警電路和提示音電路，由一個(gè)蜂鳴器和一個(gè)非門(mén)構(gòu)成，BO端輸出低電平時(shí)，經(jīng)非門(mén)作用產(chǎn)生高電平作用于蜂鳴器，導(dǎo)致蜂鳴器發(fā)出聲音，起到報(bào)警作用。仿真如圖12所示：圖12:報(bào)警電路8.總體電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說(shuō)明：當(dāng)開(kāi)關(guān)A打到高電平一側(cè)時(shí)，十二分鐘對(duì)應(yīng)的譯碼顯示器清零，清零后將A打到低電平一側(cè)，利用開(kāi)關(guān)B對(duì)其進(jìn)行置數(shù)為十二分鐘，此時(shí)，節(jié)次顯示電路對(duì)應(yīng)的第一節(jié)顯示燈亮，再按一次開(kāi)關(guān)B則對(duì)第一節(jié)十二分鐘進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)到零的時(shí)候，報(bào)警電路工作發(fā)出響聲，利用開(kāi)關(guān)B重新對(duì)其

25、進(jìn)行預(yù)置數(shù)，此時(shí)節(jié)次顯示電路對(duì)應(yīng)的第二節(jié)顯示燈亮，以此類(lèi)推。當(dāng)開(kāi)關(guān)D打到高電平一側(cè)時(shí)，進(jìn)攻方二十四秒對(duì)應(yīng)的譯碼顯示器清零，清零后將D打到低電平一側(cè)，利用開(kāi)關(guān)Space對(duì)其進(jìn)行預(yù)置數(shù)為二十四秒，再按一次Space則對(duì)其進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)為零時(shí)，報(bào)警電路會(huì)發(fā)出響聲提示，為了對(duì)電路有更好的控制，我還設(shè)計(jì)了利用開(kāi)關(guān)C控制比賽的暫停和繼續(xù)?？傠娐返姆抡嫒鐖D13所示：圖13：總電路仿真圖四總結(jié)及心得課程設(shè)計(jì)需要的是活學(xué)活用所涉及的知識(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

26、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)，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