籃球30s計(jì)時(shí)器課程設(shè)計(jì)-帶仿真效果圖(模塊分析詳細(xì))武漢科技大學(xué)

1、武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院0903 電信課程設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)籃球競(jìng)賽 30S 計(jì)時(shí)器基本要求：1、計(jì)時(shí)器為 30S 遞減計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)間隔為 1S2、設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計(jì)數(shù)器的直接清零，啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能3、計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器閃爍，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)二、 方案論證與設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)主要由一個(gè) 555 計(jì)時(shí)芯片 74ls192 上，通過七段譯碼顯示電路直接譯碼顯示。一：用 555 時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生頻率為 10Hz 的脈沖，再將該脈沖信號(hào)加到由 74LS161 構(gòu)即周期為 1 秒，接著將該信號(hào)送到計(jì)數(shù)器 74LS192的CP減計(jì)數(shù)脈沖端,再通過譯

2、碼器74LS248把輸入的8421BCD碼經(jīng)過內(nèi)部作和電led 七段數(shù)碼管上顯示十進(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(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的直接清零，啟動(dòng)和暫停/連續(xù)、報(bào)警等功能。二： 用 555 時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生頻率為 1Hz 的脈沖，即輸出周期為 1 DCD_HEX DCD_HEX 內(nèi)部譯 LED 器的直接清零，啟動(dòng)和暫停/連續(xù)、報(bào)警等功能。方案選擇：通過原理分析和仿真實(shí)驗(yàn)等步驟比較后，采用方案二，更簡(jiǎn)潔、方便、易于實(shí)現(xiàn)和各個(gè)功能。三、 單元電路設(shè)計(jì)與電路原理本設(shè)計(jì)分為五個(gè)部分，脈沖震蕩電路、遞減計(jì)時(shí)電路、譯碼顯示電路、報(bào)警電路、最后控制電路。如下系統(tǒng)框圖第 1 頁 共 9

3、頁武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院0903 電信課程設(shè)計(jì)譯碼顯示電路報(bào)警電路控制電路圖1 下面是各個(gè)單元電路，如下一一贅述：1、脈沖振蕩電路該電路由一個(gè) 555芯片組成：555芯片的工作原理見下表 1表 1 555工作電壓表0111010原理圖如下：圖2如上圖所示：555電路脈沖計(jì)算周期為：T=(R1+2R2)C 2 r1=47K，r2=48k，C=0.1u。計(jì)算下來周期大約為 1s鐘。第 2 頁 共 9 頁武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院0903 電信課程設(shè)計(jì)2、遞減計(jì)時(shí)電路該電路由兩個(gè) 74LS192 30進(jìn)制的遞減計(jì)時(shí)功能，U2a,b,c,d以及 U1 c,d輸入端全部接地，U1 74ls1

4、92 a,b輸入端接高電平，實(shí)現(xiàn) 30進(jìn)制計(jì)數(shù)功能。74ls192功能表如下：表 2 74ls功能表10000dcb0d00b0a1111單元電路圖如下：第 3 頁 共 9 頁武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院0903 電信課程設(shè)計(jì)圖2 圖中 U1 的 down 端接在 U2 的 bo 端，構(gòu)成 30s 遞減計(jì)數(shù)器。3、譯碼顯示電路該譯碼顯示電路選用的是集成譯碼功能與七段顯示功能于一體的DCD_HEX芯片，運(yùn)用該芯片，使電路開機(jī)來簡(jiǎn)潔，避免了有可能出現(xiàn)的比必要錯(cuò)誤。圖3 如上圖，直接將兩塊數(shù)碼管接在 U1、U2 端實(shí)現(xiàn)譯碼顯示功能。4、報(bào)警電路報(bào)警電路主要由一個(gè)喇叭和一個(gè) 555 多諧振蕩器組成。

5、原理圖如下：第 4 頁 共 9 頁武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院0903 電信課程設(shè)計(jì)圖4 如上圖，上面三個(gè) 74ls02d直接接在 U1的 、Qd、U2的 Qa、Qb、Qc、Qd輸出端，當(dāng)計(jì)數(shù)到零時(shí)，產(chǎn)生了 6個(gè)低電平脈沖通過 74ls02d接在 74ls110上，使 55rst端接受到一個(gè)高電平，助使 555復(fù)位，輸出脈沖，作用與喇叭并報(bào)警。5、控制電路控制電路由兩個(gè)單刀雙擲開關(guān) j4、j5和一個(gè)單刀單擲開關(guān) j1組成。它們的功能如下：J1 開始；J4 暫停、繼續(xù)；J5復(fù)位清零；圖5 如上圖，J1斷開，U1端 a、b端接上高電平，顯示器上顯示 30并開始遞減第 5 頁 共 9 頁武漢科技大

6、學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院0903 電信課程設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)，四、 總原理圖及元件清單通過以上分析，得總原理圖如下：圖6 表3 2 個(gè) 2個(gè)3個(gè)2個(gè)1個(gè) 3個(gè)2個(gè) 1個(gè) 2個(gè)1個(gè)五、 電路功能測(cè)試方案1、首先測(cè)試 555 脈沖。將示波器接在 555 芯片的 out 端，開始仿真，并斷開J1 開關(guān)。雙擊示波器，第 6 頁 共 9 頁武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院0903 電信課程設(shè)計(jì)如下圖：圖7 圖8脈沖周期逐漸趨與平穩(wěn)，顯示器開始計(jì)時(shí)，該功能正常。2、測(cè)試復(fù)位電路當(dāng)顯示器正在計(jì)時(shí)時(shí)，單擊開關(guān) J5，使其接上高電平，顯示清零。如圖：第 7 頁 共 9 頁武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院0903 電信課程設(shè)計(jì)3、

7、測(cè)試暫停/繼續(xù)開關(guān)當(dāng)顯示器正在計(jì)時(shí)時(shí)，單擊下開關(guān) J4，計(jì)時(shí)暫停；再單擊下 J4 計(jì)時(shí)繼續(xù)。圖 10 暫停、繼續(xù)功能測(cè)試4、報(bào)警電路測(cè)試將示波器接在 A1 555out 端，打開電路仿真開關(guān)，使計(jì)時(shí) 30s 并到零，發(fā)現(xiàn)out 端脈沖輸出有很明顯的幅度變化，從零立即升為 9V。報(bào)警測(cè)試比較成功。圖 11 計(jì)時(shí)到零時(shí)，報(bào)警電路的電壓變化第 8 頁 共 9 頁武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院0903 電信課程設(shè)計(jì)圖 12 報(bào)警電路穩(wěn)定電壓圖如上圖：穩(wěn)定后 A1 的穩(wěn)定脈沖。六、 結(jié)論與心得過的數(shù)模電知識(shí)，并基本學(xué)會(huì)了 multisim 軟件的基本用法，在一定程度上提高了自己的實(shí)踐能力。在寫這篇報(bào)告之前，通過網(wǎng)上查找相關(guān)芯片資料，參考書籍，以及同學(xué)555 芯片卻不能立即產(chǎn)生 1s 脈沖，而是延遲一段時(shí)間，才開始發(fā)出脈沖，而且該脈沖何問題等。在畫電路圖的時(shí)候，電路布線錯(cuò)綜復(fù)雜，很容