籃球競賽24秒計(jì)時(shí)器數(shù)電課程設(shè)計(jì)

1、-精選文檔-數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書 專 班 班姓 可編輯-精選文檔-籃球競賽24秒計(jì)時(shí)器功能隨著信息時(shí)代的到來，電子技術(shù)在社會(huì)生活中發(fā)揮這越來越重要的作用，規(guī)定了球員的持球時(shí)間不能超過 24 秒，否則就犯規(guī)了。本課程設(shè)計(jì)的“籃球競賽 24 秒計(jì)時(shí)器”可用于籃球比賽中，用于對球員持球時(shí)間 24 秒限制。一旦球員的持球時(shí)間超過了 24 秒，它就自動(dòng)報(bào)警從而判定此球員的犯規(guī)。本設(shè)計(jì)只要完成：顯示24 秒倒計(jì)時(shí)功能：系統(tǒng)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)、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)器為 24 秒遞減計(jì)時(shí)其計(jì)時(shí)間間隔為1 秒，計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼管顯示器不滅

2、燈，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號等。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求基本要求（1）顯示 24 秒計(jì)時(shí)功能。（2）設(shè)置外部操作開關(guān)控制計(jì)時(shí)器直接清零、啟動(dòng)、暫停/連續(xù)功能。（3）計(jì)時(shí)器為 24 秒遞減計(jì)時(shí)器，其計(jì)時(shí)間隔為1 秒。（4 遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，顯示器不能滅燈，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號。設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)（1）根據(jù)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；可編輯-精選文檔-（3）進(jìn)行電路的裝接、調(diào)試、直到電路能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求；（4）寫出完整、詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告主要參考器件555 晶體定時(shí)器74 LS0074LS48譯碼器74LS192十進(jìn)制可編程同步加鎖計(jì)數(shù)器可編輯-精選文檔-設(shè)計(jì)原理2

3、4 秒計(jì)時(shí)器的總體參考方案框圖如圖2-1 24 秒計(jì)時(shí)功能.而控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、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與滅燈、定時(shí)時(shí)間到啟動(dòng)報(bào)警等功能。圖 2-1 24 秒計(jì)時(shí)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號是電路的時(shí)鐘脈沖和定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，但是設(shè)計(jì)對此信號要求并不太高，故電路可采用 555 集成電路或由 TTL 與非門組成的多諧振蕩其構(gòu)成。譯碼顯示電路由 74LS48(譯碼器)和共陰極七段 LED 顯示器組成。報(bào)警電路在試驗(yàn)中可用發(fā)光二極管與蜂鳴器代替?？删庉?精選文檔-設(shè)計(jì)方案在本設(shè)計(jì)中，首先設(shè)計(jì)好24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，因?yàn)樗鳛楸驹O(shè)計(jì)的核心部分，是設(shè)計(jì)的最主要的一部分。在此次設(shè)

4、計(jì)中，我們選擇 74LS192 進(jìn)行 24 進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)。同時(shí)選擇74LS48作為BCD碼譯碼器來對7段數(shù)碼顯示管進(jìn)行譯碼驅(qū)動(dòng)，選擇兩個(gè)七段數(shù)碼顯示管進(jìn)行顯示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本課程設(shè)計(jì)采用555各功能的實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)了各種功能的實(shí)現(xiàn)。各單元電路的設(shè)計(jì)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn) 24 進(jìn)制遞減功能，所以本設(shè)計(jì)采用十進(jìn)制74LS19274LS192引腳排列及邏輯符號如圖2.3.1（a）、（b）所示，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能。 圖可編輯-精選文檔-圖中： 為置數(shù)端，位輸出端， 為計(jì)數(shù)器輸入端，為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下圖2.3

5、.2所示：為加計(jì)數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)MR1P P P P Q Q Q Q3 2 1 0 3 2 1 0 0 0 0 0d c b a d c b a01100 加計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù)01圖 在本次設(shè)計(jì)中，因?yàn)槲覀円獙?shí)現(xiàn)24進(jìn)制計(jì)數(shù)功能，所以我們首先應(yīng)該對計(jì)數(shù)器進(jìn)行置數(shù)，由于（24） =（00100100） 所以要先對 741192 兩芯108421BCD片進(jìn)行置數(shù)，令第一塊集成塊的置數(shù)端 Q3Q2Q1Q0=0010，令第二塊的為Q3Q2Q1Q0=0100。把 第二塊芯片的借位端相連，從而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)借位功能。與第一塊芯片的脈沖輸入端可編輯-精選文檔-數(shù)碼顯示譯碼器的設(shè)計(jì)74LS48譯碼器來驅(qū)動(dòng)共陰極

6、數(shù)碼顯示管， 74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在各種數(shù)字技術(shù)等資料。74LS48的引腳圖和功能表分別如圖2.3.3和表2.3.1所示。圖2.3.322VCC 時(shí)，寫為 VTH=1，當(dāng) TH 端的電壓 VCC 時(shí)，寫為 VTR=1，當(dāng) 端的電壓 VCC 時(shí)，寫1133為 VTR=0。1 2低觸發(fā)：當(dāng)輸入電壓 Vi2 VCC 且 Vi1SR2VCC 且 Vi1 VTH=1，比較器 C1 輸出為低電平，無論 C223輸出何種電平，基本 RS 觸發(fā)器因 =0，使 1，經(jīng)輸出反相緩沖器后，VOQR0；T導(dǎo)通。這時(shí)稱 555 VCO VCO 的參考電壓。正常工作時(shí)，要在 VCO 和

7、地之間接 103） Tl 的輸出端 Dis 為集電 定時(shí)器的控制功能說明見表 2.2.2表 2.2.2 555 定時(shí)器控制功能表輸RdTRLHHH根據(jù) 555 以制成各種不同的脈沖信號產(chǎn)生與處理電路電路，例如,史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、自激多諧振蕩器等。21333221VCCVCC不變L在此次設(shè)計(jì)中，采用多諧振蕩器來設(shè)計(jì)。2自激多諧振蕩器圖 2.3.8 續(xù)的脈沖信號。電路采用電阻、電容組成RC定時(shí)電路，用于設(shè)定脈沖的周期和可編輯-精選文檔-RW或電容方波輸出。脈沖寬度計(jì)算公式：Tw1=0.7 (R1 +R2) C Tw2=0.7R2 C振蕩周期計(jì)算公式：T=0.7 (R1 +2R2) C1s

8、圖分析方法與單穩(wěn)態(tài)電路相似，但電容器C的充電電阻是R1 +R2 ，放電電阻是R2 。當(dāng)VC是低電平時(shí)，555為高電平，放電管T截止，電容器經(jīng)（R1 +R2）充電，當(dāng)充電至VC=VTH2VCC時(shí)，電路高觸發(fā)，3輸出 VO 變?yōu)榈碗?平，放電管 T 導(dǎo)通，電容器經(jīng) R2 放電，當(dāng)放電至VC=VTR VCC變?yōu)楦唠娖?，如此周而?fù)始，循13環(huán)不止，輸出連續(xù)脈沖信號。各控制開關(guān)的設(shè)計(jì)啟動(dòng)、暫停、清零功能的設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)的要求，要實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的暫停、復(fù)位和啟動(dòng)控制，可編輯-精選文檔-電源，其中啟動(dòng)開關(guān)和 74192 的 11 腳相連，而清零開關(guān)與74192 的 14 腳相所以我用基本RS觸發(fā)器來

9、設(shè)計(jì)暫停開關(guān)相連，用來消除抖動(dòng)?；綬S觸發(fā)器如圖2.3.9為由兩個(gè)與非門交叉耦合構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它是無時(shí)鐘控制低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器?；綬S通常稱 =0 =0SSRR = =1時(shí)狀態(tài)保持，當(dāng) = =0時(shí)為不定狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)SSRR避免這種狀態(tài)。圖 基本RS觸發(fā)器的邏輯符號見圖2.3.9 1與置074192的時(shí)鐘脈沖由下圖2.3.10所示電路輸出接到74LS192的CPD腳。還有一端輸入由借位信號輸入?？删庉?精選文檔-圖由于元器件限制，本設(shè)計(jì)中所使用的 2 進(jìn) 1 出和 3 進(jìn) 1 出的與非門均由集成芯片代替，其中 2 進(jìn) 1 出芯片為 74LS00，3 進(jìn) 1 出為 74LS10，由于

10、芯片很簡單，所以沒有過多介紹。以下圖 2.3.11 為兩芯片的引腳圖。圖可編輯-精選文檔-總電路設(shè)計(jì)仿真圖各控制開關(guān)的使用功能電路圖如上圖所示，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要達(dá)到清零、暫停、復(fù)位和報(bào)警功能，所以在此設(shè)計(jì)中，使用了三個(gè)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)各功能。電路通過開關(guān)S1 來控制電路 74192 的預(yù)置端11 腳來控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和復(fù)位。開關(guān) S2 控制計(jì)數(shù)器的清零功能，它通過輸入高低電平的輸入74192 的 14 腳 CR 清除端來實(shí)現(xiàn)清零功能。而 S3 則通過加高低電平來實(shí)現(xiàn)基本 RS 觸發(fā)器，從而控制計(jì)數(shù)器的暫停和連續(xù)功能?？删庉?精選文檔-本設(shè)計(jì)主要通過模塊化思想，逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所需達(dá)到的功能要求；時(shí)鐘模塊為減計(jì)數(shù)提供一個(gè)頻率為 1HZ 的脈沖信號，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)間隔為 1 秒鐘；計(jì)數(shù)、譯碼顯示模塊主要是為了達(dá)到能顯示減計(jì)數(shù)功能；報(bào)警模塊是為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)減計(jì)數(shù)到零時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號；控制模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)、直接清零和暫停/連續(xù)功能，其中通過暫停/連續(xù)開關(guān)從而實(shí)現(xiàn)斷定計(jì)時(shí)功能。此次電子線路課程設(shè)計(jì)讓我獲益匪淺，使我嘗到了將所學(xué)的知識(shí)用于實(shí)踐的喜悅和成就感。此課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)制作的籃球競賽 24 秒計(jì)時(shí)器是一個(gè)實(shí)用性設(shè)計(jì)。此次