籃球競賽30秒計時器

.PAGE.江漢大學物理與信息工程學院課程設(shè)計報告課題名稱：籃球競賽30秒計時器專業(yè)：電子與信息工程班級：B08073011學號：200807301138學生__胡志斌指導(dǎo)葉婭20XX12月31日目錄摘要2一、設(shè)計目的4二、設(shè)計內(nèi)容及要求4三、原理框圖4四、單元電路設(shè)計54.1秒脈沖發(fā)生器54.2計數(shù)器74.3顯示電路部分74.4輔助時序控制電路部分74.5報警電路部分8五、芯片功能說明95.174LS192芯片95.2555芯片95.3CC4016111六、整機電路圖13七、收獲體會13八、參考文獻15摘要本課程設(shè)計是脈沖數(shù)字電路的簡單應(yīng)用,設(shè)計了籃球競賽30秒計時器。此計時器功能齊全,可以直接清零、啟動、暫停和連續(xù)以及具有光電報警功能,同時用了數(shù)碼管來顯示時間。此計時器有了啟動、暫停和連續(xù)功能,可以方便的實現(xiàn)斷電計時功能,當計數(shù)器減到零時,會發(fā)出光電報警信號。本設(shè)計完成的中途計時功能,實現(xiàn)了在許多特定場合進行時間追蹤的功能,在社會生活中也具有廣泛的應(yīng)用價值。此計時器的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu),主要由以下3個組成：計時模塊、控制模塊、譯碼顯示模塊。在設(shè)計此計時器時,采用模塊化的設(shè)計思想,使設(shè)計起來更加簡單、方便、快捷。此電路是以時鐘產(chǎn)生,觸發(fā),倒計時計數(shù),譯碼顯示為主要功能,在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個部分。關(guān)鍵字:計時器光電報警模塊化一、設(shè)計目的掌握籃球30秒計時器的設(shè)計、組裝、調(diào)試的方法。熟悉相應(yīng)中大規(guī)模集成電路的用法和工作原理。二、設(shè)計內(nèi)容及要求用集成芯片設(shè)計一個籃球30秒倒計時的電路,要求具有以下功能：1、顯示30秒計時功能；2、設(shè)置外部操作開關(guān),控制計時器的直接清零、啟動和暫停、連續(xù)的功能。3、計時器為30S遞減計時,計時間隔為1S。4、計時器遞減計時到零時,數(shù)碼顯示器不能滅燈,同時發(fā)出光電報警信號。三、原理框圖30秒計時器的電路框圖如圖3.1所示,它包括：定時電路,計數(shù)電路,顯示譯碼電,光電報警電路和控制電路。其中計時器是系統(tǒng)的核心部分,它主要完成30秒計數(shù)功能,由74LS192完成；控制電路用來完成置數(shù)、清0、啟動、暫停和繼續(xù)的功能；定時電路用來控制計數(shù)的周期,由555集成電路定時器來完成。圖3-1四、單元電路設(shè)計4.1秒脈沖發(fā)生器1、用555集成電路組成多諧振蕩電路為系統(tǒng)提供時鐘,如圖2連接：555定時器應(yīng)用為多諧振蕩電路時,當電源接通Vcc通過電阻R1.R2向電容C充電,其上電壓按指數(shù)規(guī)律上升,當u上升至2/3Vcc,會使比較器C1輸出翻轉(zhuǎn),輸出電壓為零,同時放電管T導(dǎo)通,電容C通過R2放電；當電容電壓下降到1/3Vcc,比較器C2工作輸出電壓變?yōu)楦唠娖?C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。圖2

多諧振蕩器輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算：tpH：uC<0>=VCC/3V、uC<∞>=VCC、t1=<Ra+Rb>C、當t=tpH時,uC<tpH>=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出tpH=0.7<Ra+Rb>CtpL：uC<0>=2VCC/3V、uC<∞>=0V、t1=RBC、當t=tpL時,uC<tpL>=VCC/3代入公式。于是可解出tpL=0.7RbC振蕩周期T=tpH+tpL=0.7<Ra+2Rb>C=0.1<s>2.用CC40161構(gòu)成10進制計數(shù)器,當周期為0.1秒的脈沖信號由下圖CP端進入計數(shù)器時,每隔10個脈沖CC40161計數(shù)一次,所以從CO輸出端輸出周期為1秒的脈沖信號,完成秒脈沖的設(shè)計。4.2計數(shù)器它是由兩片74LS192的8421BCD碼遞減計數(shù)器構(gòu)成。74LS192是十進制計數(shù)器,具有"異步清零"和"異步置數(shù)"功能,且有進位和借位輸出端。當需要進行多級擴展連接時,只要將前級的端接到下一級的CP+端,端接到下一級的CP-端即可。此計數(shù)器預(yù)置數(shù)為〔001100008421BCD=〔3010。只有當?shù)臀?端發(fā)出借位脈沖,高位計數(shù)器才做減計數(shù)。當高,低位計數(shù)器全為零時,且CPD為0時,置數(shù)端2,計數(shù)器完成并行置數(shù),在CPD端的輸入時鐘脈沖作用下,計數(shù)器進入下一輪循環(huán)減計數(shù)。4.3顯示電路部分直接將兩片74LS192的QA、QB、QC、QD接到譯碼管的A、B、C、D端,即可對數(shù)字進行顯示。4.4輔助時序控制電路部分此控制電路可以完成以下四項功能：1、操作"清零"開關(guān),要求計數(shù)器清零；閉合啟動1,減計時器進入計數(shù)狀態(tài)。2、閉合"啟動2"開關(guān),計數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能,顯示器顯示30,斷開"啟動2"開關(guān),計數(shù)器開始進行遞減計數(shù)。3、當"暫停/連續(xù)"開關(guān)處于"暫停"是,計數(shù)器暫停計數(shù),顯示器保持不變,當此開關(guān)處于"繼續(xù)"開關(guān),計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)4、當計數(shù)器遞減計數(shù)到零時,控制電路應(yīng)發(fā)出報警信號,計數(shù)器保持零狀態(tài)不變,同時報警電路〔發(fā)光二極管工作。5.下圖控制部分,與非門T2,T4人作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止,當T4輸出為1時,T2關(guān)閉,封鎖CP信號；當G4輸出為0時,T2打開放行CP信號,而T4的輸出狀態(tài)又受外部操作開關(guān)〔啟動2,暫停、連續(xù)的控制。6．同時應(yīng)注意的是如圖可以知道兩個與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器,構(gòu)成去抖動電路,防止產(chǎn)生機械開關(guān)的毛刺現(xiàn)象,并控制輸入信號的輸入從而達到,暫停計時和繼續(xù)計時?？刂齐娐分蠸R鎖存器功能表：SRQˉQ鎖存器狀態(tài)00不變不變不確定01010101011100保持4.5報警電路部分當芯片1和2輸出為低電平時,發(fā)光二極管工作,發(fā)出光電報警。BO1和BO2分別為兩片74LS192的BO輸出端.BO2BO1BO2BO1五、芯片功能說明5.174LS192芯片74LS192引腳圖74LS192功能表5.2555芯片555定時器的內(nèi)部電路框圖及管腳排列分別如圖1和圖2所示。圖1555定時器的內(nèi)部電路框圖圖2555定時器的管腳排列555定時器功能表輸入輸出復(fù)位THQVT1狀態(tài)0××0導(dǎo)通1＜＜1截止1＞＞0導(dǎo)通1＞＜原狀態(tài)不變下圖是555多諧振蕩器的工作波形5.3CC40161CC40161功能表CP-計數(shù)脈沖D0~D3-數(shù)據(jù)輸入端-清除端Q0~Q3-輸出端

-預(yù)置端CTP、CTT-使能端六、整機電路圖七、收獲體會課程設(shè)計需要的是活學活用所涉及的知識。在兩周與小組同學的交流中,我認識到合作的重要性。在本次的課程設(shè)計中通過自己選題,找材料,分析、設(shè)計等,也掌一些軟件的操作方法,這為以后的學習做了鋪墊。整個設(shè)計實現(xiàn)了從單一的理論學習到解決實際問題的轉(zhuǎn)變。通過本次的課程設(shè)計,我最大的收獲就是提高了自身的動手能力,培養(yǎng)了我的尋求解決問題的能力和團隊精神也增強了我其它方面的能力。在設(shè)計中,我充分應(yīng)用我們所學的知識,例如：集成電路74LS系列、三極管、二極管、整定時器555等元件的應(yīng)用。這次實踐使我受益匪淺,在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中,特別有趣,培養(yǎng)了我的設(shè)計思維,增強了我的實際操作能力。在讓我體會到設(shè)計電路艱辛的同時,更讓我體會到成功的喜悅和快樂。這次設(shè)計所用的的工具是Multisim10.0.1,由于之前接觸過類似的軟件,所以畫圖和仿真就比較方便,使設(shè)計的質(zhì)量得到了保證。本次課程設(shè)計提高了我的綜合動手能力和工程設(shè)計能力,它使我的理論知識得到了綜合應(yīng)用,培養(yǎng)我綜合運用所學理論的能力和解決較復(fù)雜的實際問題的能力。電子技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出系統(tǒng)集成化,自動化,設(shè)計自動化,用戶專業(yè)化和測試智能的優(yōu)勢,作為一個大學生。我們必須時代的發(fā)展,這使我們必須要擴展自己的知識,并利用計算機來輔助分析和設(shè)計,這對我們是有益的。課程設(shè)計的自主設(shè)計、學習和研究過程中,通過寫課程設(shè)計的總結(jié)報告,初