24秒籃球計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)(完美版)

.PAGE.....XX人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：30秒籃球計(jì)數(shù)器系別： 通信與控制工程系專業(yè)： 自動(dòng)化班級(jí)：__學(xué)號(hào)：起止日期:20XX6月10~6月24日指導(dǎo)教師: 李新君 2013年6月29日指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名：年月日成績(jī)?cè)u(píng)定項(xiàng)目權(quán)重成績(jī)1、設(shè)計(jì)過(guò)程中出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面0.22、課程設(shè)計(jì)質(zhì)量與答辯0.53、設(shè)計(jì)報(bào)告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總成績(jī)教研室審核意見(jiàn)：教研室主任簽字：年月日教學(xué)系審核意見(jiàn)：主任簽字：年月日摘要這次課設(shè)設(shè)計(jì)了一個(gè)一個(gè)籃球競(jìng)賽30秒計(jì)時(shí)器電路。它由秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路和時(shí)序控制電路五個(gè)部分組成。本電路用兩個(gè)74LS192芯片構(gòu)成遞減計(jì)數(shù)器〔30進(jìn)制；控制電路由74LS00和74LS08構(gòu)成；秒脈沖發(fā)生器由555集成定時(shí)器構(gòu)成；兩個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成顯示電路。計(jì)數(shù)器完成30秒計(jì)時(shí)功能,當(dāng)計(jì)數(shù)器接收到秒脈沖后開(kāi)始倒記數(shù),等遞減到0時(shí),發(fā)光二極管亮光報(bào)警,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)間到報(bào)警等功能。關(guān)鍵詞：籃球；30秒；競(jìng)賽；計(jì)數(shù)器.PAGE.目錄第一章設(shè)計(jì)任務(wù)及要求11.1設(shè)計(jì)基本要求11.2設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)1第二章總體參考方案22.1設(shè)計(jì)原理22.2設(shè)計(jì)方案2第三章單元電路設(shè)計(jì)33.1秒脈沖發(fā)生器3.274LS192構(gòu)成30減計(jì)數(shù)器3.3譯碼顯示模塊3.4報(bào)警電路模塊3.5控制電路部分第四章實(shí)驗(yàn)室調(diào)試4.130秒置數(shù)仿真測(cè)試4.2暫停/繼續(xù)仿真測(cè)試4.3報(bào)警電路的仿真4.4調(diào)試結(jié)果圖片第五章結(jié)論及心得體會(huì)5.1結(jié)論5.2心得體會(huì)參考文獻(xiàn)附錄一：數(shù)字秒表電路原理圖附錄二：數(shù)字秒表電路PCB圖附錄三：數(shù)字秒表實(shí)物圖附錄四：元件清單第一章設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1設(shè)計(jì)基本要求1.具有30秒計(jì)時(shí)功能。2.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。3.在直接清零時(shí),要求數(shù)碼顯示器滅燈。4.計(jì)時(shí)器為30秒遞減時(shí),計(jì)時(shí)間隔為1秒。5.計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí),數(shù)碼顯示器不能滅燈,蜂鳴器要報(bào)警、發(fā)光二極管亮燈。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能熟悉電路中所用到的各集成塊的管腳及其功能進(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)要求寫出完整、詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告第二章總體參考方案2.1設(shè)計(jì)原理30秒計(jì)時(shí)器的總體參考方案框圖如下圖所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路和輔助時(shí)序控制電路〔簡(jiǎn)稱控制電路等五個(gè)模塊組成。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計(jì)數(shù)器完成30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)間到報(bào)警等功能。報(bào)警電路秒脈沖發(fā)生器外部操作信號(hào)報(bào)警電路秒脈沖發(fā)生器外部操作信號(hào)譯碼/顯示電路30減計(jì)數(shù)器控制電路24S設(shè)計(jì)總體框圖

秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)是電路的時(shí)鐘脈沖和定時(shí)標(biāo)準(zhǔn),但本設(shè)計(jì)對(duì)此信號(hào)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器構(gòu)成。

譯碼顯示電路由74HC4511和共陰極七段LED顯示器組成。報(bào)警電路在實(shí)驗(yàn)中可用發(fā)光二極管和鳴蜂器代替。

主體電路：30秒倒計(jì)時(shí)。30秒計(jì)數(shù)芯片的置數(shù)端清零端共用一個(gè)開(kāi)關(guān),比賽開(kāi)始后,30秒的置數(shù)端無(wú)效,30秒的倒數(shù)計(jì)時(shí)器的倒數(shù)計(jì)時(shí)器開(kāi)始進(jìn)行倒計(jì)時(shí),逐秒倒計(jì)到零。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)鐘脈沖在與門中將時(shí)鐘截?cái)?使計(jì)時(shí)器在計(jì)數(shù)到零時(shí)停住。2.2設(shè)計(jì)方案分析設(shè)計(jì)任務(wù),計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器完成30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)間到報(bào)警等功能。為了滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,在設(shè)計(jì)控制電路時(shí),應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。在操作直接清零開(kāi)關(guān)時(shí),要求計(jì)數(shù)器清零,數(shù)碼顯示器滅燈。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)CP,同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能,譯碼器顯示電路顯示"30"字樣；當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停/連續(xù)開(kāi)關(guān)撥在暫停位置上時(shí),計(jì)時(shí)器停止計(jì)數(shù),處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停/連續(xù)開(kāi)關(guān)撥在連續(xù)時(shí),計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。第三章單元電路設(shè)計(jì)3.1秒脈沖發(fā)生器10HZ脈沖信號(hào)的產(chǎn)生電路,由555的3腳輸出,電路的各個(gè)元器件參數(shù)如上圖所示,電路的接法為典型的多諧振蕩電路的接法。〔如下圖電路工作在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài),利用電源通過(guò)R4、R3向C2充電,以及C通過(guò)R3向Ct端放電,使電路產(chǎn)生振蕩。輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)：T=T1+T2;其中T1=0.7<R3+R2>C2〔正脈沖寬度,T2=0.7R2C2〔負(fù)脈沖寬度；T=0.7<R3+2R2>C2T=0.7C2〔R1+2R2=1.078s可近似1s但是電路容易受溫度及電阻電容精度影響,誤差較大,適用于粗略的場(chǎng)合。3.274LS192構(gòu)成30減計(jì)數(shù)器30秒減法計(jì)數(shù)器采用74LS192設(shè)計(jì),74LS192是十進(jìn)制同步加法|減法計(jì)數(shù)器,采用8421BCD碼編碼,具有直接清零異步置數(shù)功能。CPUCPDLD'CR操作××00置數(shù)↑110加計(jì)數(shù)1↑10減計(jì)數(shù)×××1清零由此看出,當(dāng)LDˊ=1,CR=0,CPD=1時(shí),如果有時(shí)鐘脈沖加到CPU端,則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加法計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)到9時(shí),COˊ端輸出進(jìn)位下降沿跳變脈沖；當(dāng)LDˊ=1,CR=0,CPU=1時(shí),如果有時(shí)鐘脈沖加到CPD端,則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行減法計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí),BOˊ端輸出借位下降沿跳變脈沖。由此設(shè)計(jì)出三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器,具體電路圖如圖2所示,圖中的Q0-Q7分別接到顯示譯碼器的輸入端,CPD端接到秒脈沖發(fā)生器的脈沖輸出端。圖中預(yù)置數(shù)為N=〔00110008421BCD=〔3010,當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器的借位輸出端BOˊ輸出借位脈沖時(shí),高位計(jì)數(shù)器才開(kāi)始進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到高、低位計(jì)數(shù)器都為零時(shí),高位計(jì)數(shù)器的借位輸出端BOˊ輸出借位脈沖,使置數(shù)端LDˊ=0,則計(jì)數(shù)器完成置數(shù),在CPD端輸入脈沖的作用下,進(jìn)行下一循環(huán)的減法計(jì)數(shù)。3.3譯碼顯示模塊用4511驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。U10的A〔15腳、B〔1腳端接高電平,C〔9腳、D〔10腳接地,U11的A、B、C、D均接地。當(dāng)兩個(gè)74LS192的置數(shù)端〔11腳來(lái)個(gè)低電平時(shí),由于復(fù)位端〔14腳接地,計(jì)數(shù)器被置為30,且每來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。74HC4511功能表十進(jìn)制輸入LE輸出

/LT/BIABCDQAQBQCQDQEQFQG0110000011111101110001001100002110010011011013110011011110014110100001100115110101010110116110110000111117110111011100008111000011111119111001011110113.4報(bào)警電路模塊當(dāng)計(jì)數(shù)器滿30個(gè)脈沖,高位計(jì)數(shù)器的BO端輸出低電平,一方面將與門一個(gè)輸入端置零,另一方面點(diǎn)亮發(fā)光二極管,發(fā)出報(bào)警信號(hào)。需要說(shuō)明的是,當(dāng)輸入端置零的時(shí)候,74LS192的輸入端被封鎖,所以數(shù)碼管顯示一直停在00。3.5控制電路部分3.5.1清零功能通過(guò)對(duì)74LS192的CLR〔14號(hào)引腳控制,實(shí)現(xiàn)清零操作。3.5.2置數(shù)功能通過(guò)對(duì)74LS192的LOAD〔11號(hào)引腳控制,實(shí)現(xiàn)置數(shù)操作。3.5.3暫停、啟動(dòng)功能通過(guò)對(duì)秒脈沖的OUT〔3號(hào)引腳端控制,實(shí)現(xiàn)暫停、啟動(dòng)功能。3.5.4直接清零〔滅顯示器通過(guò)對(duì)BI引腳的控制,實(shí)現(xiàn)顯示器的亮滅。當(dāng)單刀雙刃開(kāi)關(guān)調(diào)到置數(shù)端,處于初始狀態(tài),數(shù)碼管顯示30；第四章實(shí)驗(yàn)室調(diào)試4.130秒置數(shù)仿真測(cè)試啟動(dòng)S1〔低電平成置數(shù)功能,LD置為低電平出現(xiàn)30秒字樣;斷開(kāi)S1〔高電平,LD置為高電平,計(jì)數(shù)器開(kāi)始進(jìn)行遞減計(jì)數(shù),如圖8所示。圖830秒置數(shù)仿真測(cè)試4.2暫停/繼續(xù)仿真測(cè)試當(dāng)暫停/繼續(xù)開(kāi)關(guān)S2處于暫停位置〔低電平時(shí),控制電路封鎖計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù),顯示原來(lái)的數(shù),而且保持不變,如圖9所示；當(dāng)暫停/繼續(xù)開(kāi)關(guān)S2處于連續(xù)位置〔高電平時(shí),計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)如圖10所示圖9暫停仿真測(cè)試圖10連續(xù)仿真測(cè)試4.3報(bào)警電路的仿真當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到狀態(tài)"00"時(shí),高位片的借位輸出端BO產(chǎn)生低電平借位脈沖信號(hào),由此導(dǎo)通發(fā)光二極管產(chǎn)生光報(bào)警信號(hào)。圖11報(bào)警電路的仿真4.4調(diào)試結(jié)果圖片開(kāi)始置數(shù),顯示24S〔如上圖時(shí)間到了,數(shù)碼管顯示00,蜂鳴器響,發(fā)光二極管亮了。詳見(jiàn)附錄視頻。本設(shè)計(jì)主要通過(guò)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：1.時(shí)鐘模塊為減計(jì)數(shù)提供脈沖信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器間隔為1秒鐘；2.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：3.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(hào)；4.控制模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)、直接清零和暫時(shí)/連續(xù)功能,其中在直接清零時(shí),由外控制開(kāi)關(guān)控制譯碼器消隱端,從而可以實(shí)現(xiàn)譯碼器滅燈；通過(guò)暫時(shí)/連續(xù)開(kāi)關(guān)從而實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)計(jì)時(shí)功能。至此,本設(shè)計(jì)能完成所有任務(wù)及要求。第五章結(jié)論及心得體會(huì)5.1結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,本設(shè)計(jì)方案基本完成了設(shè)計(jì)的要求,總的來(lái)說(shuō)該方案是十分可行的,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,條理清晰,結(jié)果符合要求。但是由于產(chǎn)生的脈沖信號(hào)不易保持以及產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)不夠穩(wěn)定和精確的原因還存在著報(bào)警時(shí)間過(guò)短和計(jì)數(shù)時(shí)間不夠精確的缺陷,可以通過(guò)用分頻電路來(lái)代替555信號(hào)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定的秒脈沖計(jì)時(shí)信號(hào),來(lái)進(jìn)一步改善電路計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性；對(duì)產(chǎn)生的借位脈沖信號(hào)時(shí)間過(guò)短的原因可以用展寬電路把脈沖擴(kuò)展到足夠?qū)?使發(fā)光二極管持續(xù)發(fā)光。5.2.調(diào)試心得體會(huì)在此次課程設(shè)計(jì)中,我們將課本理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)。按照書本上的知識(shí)和老師講授的方法,首先和同學(xué)一起分析研究此次電路設(shè)計(jì)任務(wù)和要求,然后按照分析的結(jié)果進(jìn)行實(shí)際連接操作,檢測(cè)和校正,再進(jìn)一步完善電路。在其中遇到一些不解和疑惑的地方,還有出現(xiàn)的一些未知問(wèn)題,我們都認(rèn)真分析討論,然后對(duì)討論出的結(jié)果進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)校正,對(duì)一些疑難問(wèn)題我們也認(rèn)真向老師詢問(wèn)請(qǐng)教,和老師一起探討解決。在此,非常感謝趙國(guó)樹(shù)老師的認(rèn)真指導(dǎo)。在仿真中,我采用了分模塊,最后整合時(shí)出現(xiàn)+5V用了兩種VCC,VDD,導(dǎo)致出現(xiàn)網(wǎng)格錯(cuò)誤。但是在老師指導(dǎo)下解決了上述問(wèn)題。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,遇到不少的問(wèn)題。一開(kāi)始不知道該使用什么芯片去做實(shí)驗(yàn),只好先熟悉芯片的功能,同時(shí)去圖書館借有關(guān)書籍,看看哪些芯片能達(dá)到編碼,譯碼,鎖存等,以及重新溫習(xí)了書本。經(jīng)過(guò)資料的搜集,基本確定了用哪類芯片達(dá)到哪類功能。然后就研究電路圖,仔細(xì)對(duì)照真值表連接電路圖,并畫好電路圖草稿。畫好電路圖后,并在電腦上畫好電路圖,編譯也不過(guò),存在幾個(gè)錯(cuò)誤,慢慢檢查后,是連線的錯(cuò)誤,有幾個(gè)地方是不該接在一起的,從而造成了一個(gè)輸入端有兩個(gè)輸入量。在排除錯(cuò)誤后,經(jīng)過(guò)了編譯,但是數(shù)碼管完全沒(méi)有反應(yīng),后來(lái)發(fā)現(xiàn)接線錯(cuò)誤導(dǎo)致令CD4511一直不工作,改過(guò)錯(cuò)誤后,數(shù)碼管能正確顯示,選手也能搶答,但是搶答時(shí)間到了,74LS192還是在計(jì)數(shù),不能在00那里停止,于是改進(jìn)電路圖,并完成了電路。上面是一些問(wèn)題和解決方法,其實(shí)遇到的問(wèn)題遠(yuǎn)不止這些,不過(guò)現(xiàn)在回想起來(lái)都是一些很低級(jí)的錯(cuò)誤,有時(shí)候是因?yàn)榇中拇笠庠斐傻腻e(cuò)誤,有時(shí)候是因?yàn)闆](méi)有認(rèn)真看芯片的真值表而造成的。通過(guò)此次電路設(shè)計(jì),我們加深了對(duì)課本知識(shí)的認(rèn)識(shí)理解,對(duì)電路設(shè)計(jì)方法和實(shí)際電路連接也有了一定的初步認(rèn)識(shí)。1>在本次課程設(shè)計(jì)中,我對(duì)74HC4511、74LS192、555等芯片加深了了解,和鞏固了對(duì)它們的使用,對(duì)于數(shù)字、模擬電路的綜合運(yùn)用有了更深一步理解,為以后的電路分析和設(shè)計(jì)奠定了一定的基礎(chǔ)。2分模塊調(diào)試電路思想給我們檢查電路提供了很大的方便。有時(shí)候是因?yàn)榇中拇笠庠斐傻腻e(cuò)誤,有時(shí)候是因?yàn)闆](méi)有認(rèn)真看芯片的真值表而造成的,有時(shí)候是芯片壞了,或著其他元器件有問(wèn)題。3>提高實(shí)踐動(dòng)手能力。大學(xué)中許多的時(shí)間都是在學(xué)習(xí)理論知識(shí),很少參與時(shí)間中去,課程設(shè)計(jì)給我們提供了一個(gè)寶貴的機(jī)會(huì),理論用語(yǔ)實(shí)踐,從設(shè)計(jì),仿真,安裝調(diào)試,沒(méi)一步的進(jìn)行,都會(huì)帶來(lái)受益非淺的實(shí)際操作訓(xùn)練