籃球比賽30秒倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)說明

1、EDA設(shè)計(jì) 1 別是在各種競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中，計(jì)時(shí)器成為檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)員成績(jī)的一個(gè)重要工具?；@球作為一項(xiàng)全民健身項(xiàng)目，已有一定的歷史。在中國(guó)，籃球很盛行，籃球是 24 30 設(shè)計(jì)一款 30 秒計(jì)時(shí)器是非常有必要也非常有前景的。該款計(jì)時(shí)器是在原來的基礎(chǔ)上把 24 秒制改為 30 時(shí)及報(bào)警功能。因此符合比賽中違例判罰的需要。在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時(shí)間不能超過 30 秒，否則就犯規(guī)了。本 30 30 秒限制。一旦球員的持球時(shí)間超過了30 秒，它自動(dòng)的報(bào)警從而判定此球員的犯規(guī)。本設(shè)計(jì)是 74LS192 芯片作為減數(shù)功能的 30 秒倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器。該計(jì)數(shù)器主要包括 555 模塊，數(shù)碼管等模塊單元。經(jīng)測(cè)試，計(jì)數(shù)器

2、可實(shí)現(xiàn)顯示 30 啟動(dòng)功能，發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。該設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單、使用方便，功能穩(wěn)定多樣，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。2 （1）具有顯示 30S 的計(jì)時(shí)功能；（2）設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能；（3）計(jì)時(shí)器為 30S 遞減計(jì)時(shí)器，其計(jì)時(shí)間隔為 1S；（4）計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不能滅燈，應(yīng)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)3 （1）根據(jù)給出的電路原理圖分析各單元電路的功能；（2）熟悉電路中所用到的各集成塊的管腳及其功能；（3）進(jìn)行電路的安裝、調(diào)試，直到電路能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)；（4）寫出完整、詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。4 11EDA設(shè)計(jì)譯碼顯示報(bào)警電路秒脈沖發(fā)生器控制電路外部操作開關(guān)5

3、5.1設(shè)計(jì)原理分析設(shè)計(jì)任務(wù)，該系統(tǒng)包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、控制電路和報(bào)警電路 5 器完成 30 清零時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器為零。當(dāng)置數(shù)開關(guān)閉合時(shí)，控制電路應(yīng)該封鎖時(shí)鐘信號(hào) CP，同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示 30s 字樣。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)，計(jì)數(shù)器開始進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停/連續(xù)開關(guān)斷開計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停/連續(xù)開關(guān)閉合時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)5.2設(shè)計(jì)方案用 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 秒的方波。利用2 個(gè) 74LS192 作為計(jì)數(shù)模塊，最后通過兩個(gè)帶有譯碼功能的數(shù)碼管顯示。6 6.1脈沖

4、模塊利用 555 定時(shí)器應(yīng)11EDA設(shè)計(jì)用為多諧振蕩電路時(shí)，當(dāng)電源接通Vcc通過電阻R1、R向電容C充電，其上電2壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)u上升至2/3Vcc，會(huì)使比較器C輸出翻轉(zhuǎn)，輸出電壓為1零，同時(shí)放電管T導(dǎo)通，電容C通過R放電；當(dāng)電容電壓下降到2器C2工作輸出電壓變?yōu)楦唠娖剑珻放電終止，Vcc通過R1、R2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(shí)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計(jì)算公式（T 電容C充電時(shí)間，T 電容C放電時(shí)間， q占空比）21T=RCln211T=RCln222q=R/R+R112T=T+T12為使占空比達(dá)依經(jīng)驗(yàn)取值容C2去0.1uf，則通過計(jì)

5、算R R 應(yīng)當(dāng)取值為72K。21芯片NE555NE555是時(shí)基集成電路，它在應(yīng)用和工作方式上一般可歸納為3類。每類工作方11EDA設(shè)計(jì) 下圖是 NE555 的部功能原理框圖和部管腳圖。6.2計(jì)數(shù)模塊倒計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)原理圖如下圖計(jì)數(shù)電路選用兩片 74LS192 進(jìn)行設(shè)計(jì)，74LS192 是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，有“異步 構(gòu)成預(yù)置數(shù)端 A、B、C、D 通過開關(guān)接高低電平，若接高電平可進(jìn)行其他置數(shù)；此計(jì)數(shù)器預(yù) 片 74LS192 構(gòu)成 1 的引腳圖和功能表如圖所示。它的計(jì)數(shù)原理是：使加計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)引腳CPu=1，計(jì)數(shù)脈沖加入個(gè)11EDA設(shè)計(jì)位74LS192引腳CP 74LS192的CO 端發(fā)出錯(cuò)位脈沖，D使十

6、位計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)，當(dāng)高、低位計(jì)數(shù)器處于全零時(shí)，在芯片74LS04和74LS03的作用下鎖住不在計(jì)時(shí)。倒計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)原理如下：74LS192芯片的最大工作電流是J1、J2串聯(lián)的電阻不應(yīng)小于147,故我選取常見的1k電阻。（2）開關(guān)J1 開關(guān)J1的作用是置數(shù)和啟動(dòng)，當(dāng)開關(guān)撥向VCC端，芯片開始減數(shù)；撥向接地端，芯片預(yù)置數(shù)。（3）開關(guān)J2 開關(guān)J2的作用是異步清零，當(dāng)開關(guān)撥向VCC端芯片異步清零；當(dāng)開關(guān)撥向接地端，芯片處于減數(shù)狀態(tài)。（4）開關(guān)J3 開關(guān)J3的作用是暫停和連續(xù)，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)暫停，開關(guān)閉合時(shí)連續(xù)。（5）00狀態(tài)的保持當(dāng)計(jì)數(shù)器減至00時(shí)在下一脈沖的到來后十位片的錯(cuò)位11EDA設(shè)計(jì)點(diǎn)

7、發(fā)出借位信號(hào)，借位信號(hào)為低電平0,0信號(hào)與脈沖信號(hào)相與非（由74lS03實(shí)1，后經(jīng)取反（由74LS04實(shí)現(xiàn)）得到低電平0，此時(shí)無論脈沖輸入什么，得到的輸出都是0信號(hào)，芯片無法繼續(xù)減數(shù)。圖 74LS192各個(gè)管腳功能如下：（1） 15、1、10、9管腳（P0P3）:并行數(shù)據(jù)輸入端（2） 13管腳（TCD）:借位輸出端（低電平有效）（3） 12（4） 4管腳CPD: 減法計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（5） 5管腳CPU：法計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（6） 14管腳MR：異步清零端（低電平計(jì)數(shù) 高電平清零）（7） 11管腳 PL：異步并行置入控制端（8） 3、2、6、7 管腳：Q0Q3輸出端（9） 8、16管腳：接地端和接V

8、CC端ABY11EDA設(shè)計(jì)001101110101AY10016.3譯碼顯示模塊11EDA設(shè)計(jì)此模塊主要借助multisim中特有的一種數(shù)碼顯示管，該數(shù)碼顯示管區(qū)別于碼器可選用如74ls47,74ls48,74ls247,74ls24874ls48譯碼器的相關(guān)引腳資料和譯碼器電路圖。74LS48是七段顯示譯碼器，其管腳圖如所示?，F(xiàn)將各管腳功能介紹如下：（1）A、B、C、D是BCD碼的輸入端。（2）a,b,c,d,e,f,g是輸出端。（3）試燈輸入端 ：低電平有效。當(dāng) 0時(shí)，數(shù)碼管的七段應(yīng)全亮，與輸入的譯碼信號(hào)無關(guān)。本輸入端用于測(cè)試數(shù)碼管的好壞。（4）動(dòng)態(tài)滅零輸入端 ：低電平有效。當(dāng) 1、 0、

9、且譯碼輸入為0時(shí)，該位輸出不顯示，即0字被熄滅；當(dāng)譯碼輸入不全為0時(shí)，該位正常顯示。本輸入端用于消隱無效的0。如數(shù)據(jù)0034.50可顯示為34.5。（5）滅燈輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出端：這是一個(gè)特殊的端鈕，有時(shí)用作輸入，有時(shí)用作輸出。當(dāng)作為輸入使用，且0時(shí)，數(shù)碼管七段全滅， 和 1且0時(shí)，0；其它情況下1。本端鈕主要用于顯示多位數(shù)字時(shí)，多個(gè)譯碼器之間的連接。本設(shè)計(jì)將 、 、都置高電平。11EDA設(shè)計(jì)共陰數(shù)碼管選用限流電阻的原理：LED 根據(jù)常識(shí)我們可以知道，電流大，LED 發(fā)光強(qiáng)，但消耗的功率大。電流小，LED LED 不能都消耗在指示燈上， 當(dāng)然還要考慮電源的功率要滿足后面電路功耗的要求，并且最好要有富裕。所以這個(gè) LED 的正向電流我們選取 20mA，正向壓降為3.3V。限流電阻可以根據(jù)下式計(jì)算： 要求的工作電流選取 IF=20mA，VF=3.3V，電源電壓 Vcc=5V:限流電阻 =（5V-3.3V）/20mA=85 歐姆 R=100。11EDA設(shè)計(jì)在進(jìn)行本課程設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以在 multisim 軟件上進(jìn)行仿真，因此我們可以選擇自帶譯碼功能的理想數(shù)碼管簡(jiǎn)化電路從而得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。仿真數(shù)碼管顯示電路如下6.4報(bào)警模塊電路當(dāng)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)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)等。完成報(bào)警功能在進(jìn)行 multisim 仿真的時(shí)候應(yīng)該給發(fā)