信息工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告籃球競賽30s計(jì)時(shí)器分析

PAGE1信息工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告籃球競賽30s計(jì)時(shí)器分析信息工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：數(shù)字電路設(shè)計(jì)課題：籃球競賽30S計(jì)時(shí)器的分析班級(jí)：姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2012.6.46.814-課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù)班級(jí)：1設(shè)計(jì)課題籃球競賽30S計(jì)時(shí)器的分析指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)起止時(shí)間2012.6.46.8共1周課程設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)課程設(shè)計(jì)是數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目的是讓學(xué)生通過課題設(shè)計(jì)，結(jié)合所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)的知識(shí)進(jìn)行理論設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、后期制作、分析總結(jié)等環(huán)節(jié)，提高學(xué)生在數(shù)字電子技術(shù)方面的實(shí)踐技能和科學(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生初步掌握工程設(shè)計(jì)的方法和組織實(shí)踐的基本技能，學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析和解決實(shí)際問題，使之真正達(dá)到增長知識(shí)與發(fā)展能力的統(tǒng)一。本次課程設(shè)計(jì)主要是鍛煉學(xué)生的讀圖能力。其任務(wù)是：根據(jù)給定的電路圖分析籃球競賽30S計(jì)時(shí)器的工作原理。具體要求是：分析30s的計(jì)時(shí)功能。該計(jì)時(shí)器為30s遞減計(jì)時(shí)器,其計(jì)時(shí)間隔為1s。根據(jù)外部操作開關(guān),分析控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能。分析該計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí),數(shù)碼顯示器不能滅燈,發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)的功能。課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容要求根據(jù)給定的參考電路圖分析籃球競賽30秒計(jì)時(shí)電路各部分功能及工作原理畫出完整的原理電路圖列出所使用的集成電路的功能及引腳圖。使用說明設(shè)計(jì)體會(huì)指導(dǎo)教師評(píng)語課程設(shè)計(jì)成績指導(dǎo)教師簽字王旭斌2012年6月21日目錄第一章籃球競賽30秒計(jì)時(shí)電路部分功能與工作原理 -1-1.脈沖發(fā)生器 -1-2．計(jì)數(shù)器 -3-3．譯碼顯示 -5-4．控制電路 -7-5．報(bào)警電路 -8-第二章電路原理圖 -9-第三章使用說明 -11-第四章總結(jié) -12-長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系課程設(shè)計(jì)第一章籃球競賽30秒計(jì)時(shí)電路部分功能與工作原理30秒計(jì)時(shí)電路是由秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示、控制電路和報(bào)警電路五部分構(gòu)成。1.脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器是由兩部分組成（1）.用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器（2）.TTL門電路的與非門組成的，其電路圖及作用為555定時(shí)器的功能表輸入輸出U狀態(tài)XX00導(dǎo)通>>10導(dǎo)通<<11截止<>1不變不變?cè)撾娐方油娫碫cc后，Vcc經(jīng)R1，R2對(duì)電容C充電，及電容C的放電，使電路呈現(xiàn)一種穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)，從而使電路產(chǎn)生了振蕩，輸出脈沖，其充電時(shí)的周期為TW1,放電時(shí)的周期為TW2，即多諧振蕩器波的周期為T=TW1+TW2≈0.1s,其振蕩頻率為T=1/T=10HZTw1=0.7(5.1+4.7)k10=0.0686sTw2=0.74.7k10=0.0329sT=tw1+tw2=0.1015s≈0.1s該定時(shí)多諧振蕩器的輸出信號(hào)，及依據(jù)電容的充電和放電就構(gòu)成了跳變高低電平信號(hào)。圖中tw1，是電容充電中的時(shí)間，tw2為電容放電時(shí)的時(shí)間。(如圖)分頻電路（如圖）該電路為計(jì)數(shù)器提供10分頻的定時(shí)脈沖以驅(qū)動(dòng)其正常工作，她外接時(shí)鐘電路，然后每來10個(gè)時(shí)鐘信號(hào)脈沖，則輸出信號(hào)翻轉(zhuǎn)一次，其輸入端CP端接555振蕩器，S為開啟/暫停按鈕，當(dāng)S為開啟1時(shí)，CC40161輸出10分頻的信號(hào)，形成1S的整形波，從而接連向外電路提供時(shí)序分頻脈沖，，當(dāng)S為暫停0時(shí)，不工作。2．計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是由兩個(gè)集成CT74LS192雙時(shí)鐘器構(gòu)成三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，兩片74LS192的Ｃｐｕ端接高電平１，個(gè)位片CT74LS192（１）的CPD端輸入技術(shù)脈沖CP為十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，十位片CT74LS192（２）構(gòu)成三進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。其預(yù)置數(shù)為Ｎ＝（00110000）＝(30)１０是利用異步置數(shù)功能實(shí)現(xiàn)的計(jì)數(shù)器，當(dāng)?shù)臀唬拢隙税l(fā)出借位脈沖時(shí)，高位計(jì)數(shù)器才做減計(jì)數(shù)，當(dāng)高、低位計(jì)數(shù)器處于全零，且為０時(shí)，置數(shù)端ＬＤ＝０，計(jì)數(shù)器完成并置數(shù)，在CPD端的輸入時(shí)鐘脈沖下，計(jì)數(shù)器再次進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)減計(jì)數(shù)，即當(dāng)LD=0時(shí)，輸出為（00110000）=(30)，隨著CPD端有脈沖信號(hào)的輸入計(jì)數(shù)器開始進(jìn)行計(jì)數(shù)，來一個(gè)上升沿，遞減1個(gè)數(shù)，當(dāng)遞減到00000000時(shí)BO1BO2輸出為（BO=CPDQ3Q2Q1Q0）計(jì)數(shù)器就完成了一次30秒遞減。CT74LS192的功能表ＲＤCPＵCPD功能１XＸＸ清零００ＸＸ置數(shù)０１↑Ｘ加法計(jì)數(shù)０１1↑減法計(jì)數(shù)異步置0功能：當(dāng)CR=1時(shí)，不論有無時(shí)鐘脈沖CP和其它的信號(hào)輸入，計(jì)數(shù)器被置0，即Q3Q2Q1Q0=0000。置數(shù)功能：當(dāng)CR=0，=1，Cpu=1,Cpu端輸入計(jì)數(shù)脈沖，則進(jìn)行十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)，在計(jì)到Q3Q2Q1Q0=0000時(shí)BO端輸出一個(gè)上升的借位信號(hào)，使相鄰高位減1，同時(shí)計(jì)數(shù)器回到最大數(shù)30.3．譯碼顯示譯碼顯示電路是由兩段74LS48七段譯碼器和數(shù)碼顯示器構(gòu)成。通過計(jì)數(shù)器加到譯碼器，從而實(shí)現(xiàn)顯示器從30遞減到0的計(jì)數(shù)顯示功能。（如圖）各引腳功能：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)。本輸入端用于測試數(shù)碼管的好壞。動(dòng)態(tài)滅零輸入端：低電平有效。當(dāng)＝1、＝0、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。74LS48的功能表：輸

入輸

出顯示字型LTRBIBI/RBO

DCBAgfedcba0

X

1

XXXX1

0

1

0000X

X

0

XXXX1111111000000000000008滅滅1

1

1

00001

X

1

00011

X

1

00101

X

1

00111

X

1

01001

X

1

01011

X

1

01101

X

1

01111

X

1

10001

X

1

1001011111100001101011011100111111011011101101111110000001111111111110011101234567891

X

1

10101

X

1

111110110000000000無效輸出：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，與譯碼輸入無關(guān)。當(dāng)RBOBI/作為輸出使用時(shí)，受控于和：當(dāng)＝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。4．控制電路控制電路要完成以下四項(xiàng)功能：⑴操作“直接清零”開關(guān)時(shí)要求計(jì)數(shù)器滅燈；⑵閉合“啟動(dòng)”開關(guān)時(shí)，計(jì)數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能，顯示器顯示30S字樣，斷開“啟動(dòng)”開關(guān)時(shí)，計(jì)數(shù)器開始進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)；⑶當(dāng)“暫停/連續(xù)”開關(guān)處于“暫停”位置時(shí)，控制電路封鎖時(shí)鐘脈沖信號(hào)CP，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，顯示器上保持原來的數(shù)不變，開關(guān)處于連續(xù)位置時(shí)計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)；⑷當(dāng)計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)到零時(shí)，控制電路應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使計(jì)數(shù)器保持零狀態(tài)不變；當(dāng)計(jì)數(shù)器到零時(shí)，兩計(jì)數(shù)器錯(cuò)位端輸出為低電平，故設(shè)計(jì)高位片借位BO2反饋到二極管負(fù)極性端，此時(shí)+5V電源經(jīng)1KΩ電阻使發(fā)光二極管發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)，完成報(bào)警功能，而在遞減計(jì)數(shù)時(shí)，BO2端輸出為高電平，二極管不報(bào)警。電路a：當(dāng)開關(guān)S1順時(shí)間閉合時(shí)，A點(diǎn)為電阻上有壓降，A點(diǎn)為低點(diǎn)位，同時(shí)將低電位分別輸入給三個(gè)集成計(jì)數(shù)器的LD輸入端。同時(shí)，達(dá)到異步置數(shù)功能，從而使計(jì)數(shù)器開始處于置數(shù)（00110000）=(30),0110.使得接下來開始計(jì)數(shù)。電路b：并控制輸入信號(hào)的輸入從而達(dá)到，暫停計(jì)時(shí)和繼續(xù)計(jì)時(shí)。當(dāng)開關(guān)S處于連續(xù)狀態(tài)時(shí)，B端輸入低電平，使而保持了集成電路CC40161，隨著555定時(shí)多諧振蕩器發(fā)出的信號(hào)，而改變。當(dāng)555定時(shí)振蕩器輸入為0時(shí)從而使集成電路CC40161有了一個(gè)上升沿觸發(fā)。當(dāng)開關(guān)S2為暫停時(shí)，無論555定時(shí)多諧振蕩器輸入是高電平還時(shí)低電平，集成CC40161都不會(huì)接收到555定時(shí)器發(fā)出脈沖信號(hào)。從而停止下來，這樣就構(gòu)成了暫停與開關(guān)的電路。電路C：當(dāng)CC40161計(jì)數(shù)到1111時(shí)，又因?yàn)樵撾娐诽幱谟?jì)數(shù)功能CO=Q3Q2Q1Q0所以CO=O即D=OD端為高電平，又因?yàn)镃端常態(tài)為高電平這樣就使E端輸出為低電平，從而再給主CC40161集成計(jì)數(shù)器又加LD中輸入一個(gè)低電平，從而使CC40161又開始計(jì)數(shù)。從而保證了CO端輸出的是一個(gè)周期為1S的整形波。5．報(bào)警電路當(dāng)計(jì)數(shù)到零時(shí),兩計(jì)數(shù)器借位端BO多為低電平0，此時(shí)+5V電源經(jīng)1k電阻使發(fā)光二極管發(fā)出光電報(bào)警信號(hào),完成報(bào)警功能,而在遞減計(jì)數(shù)時(shí),端輸出為高（1）,二極管不報(bào)警.即74LS192集成電路中的BO=CPDQ3Q2Q1Q0，CPD端沒有高電平，且Q3Q2Q1Q0為0000時(shí)BO=0（低電平），這時(shí)，BQ1=BQ2=0，從而使A點(diǎn)為低電平，這樣發(fā)光二極管導(dǎo)通，從而使二極管發(fā)光。發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號(hào)。第二章電路原理圖第三章使用說明計(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30s計(jì)時(shí)功能，而控制電路具有直接控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停／連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。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，譯碼顯示電路顯示“30”字樣；當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停／連續(xù)開關(guān)撥在暫停位置上時(shí)，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)撥在連續(xù)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，計(jì)時(shí)器顯示數(shù)，并進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)。當(dāng)啟動(dòng)開關(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，譯碼顯示電路顯示“30”字樣；當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停／連續(xù)開關(guān)撥在暫停位置上時(shí)，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)撥在連續(xù)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。計(jì)時(shí)器的秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示、控制電路，及兩個(gè)常開開關(guān)，用以控制其計(jì)時(shí)，暫停，開始和復(fù)位，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)到時(shí)時(shí)，計(jì)數(shù)器以后將還原到30Ｓ。最后再用一個(gè)常閉開關(guān)連接到脈沖輸入端用以控制整個(gè)電路的暫停和開始。第四章總結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)，使我受益匪淺，使我對(duì)專業(yè)理論的掌握更加深刻。為了這次課程設(shè)計(jì)的順利完成，我參閱了大量資料，也因此加深了對(duì)書本中所介紹的各種器件的認(rèn)識(shí)，當(dāng)然整個(gè)過程我們都做了充分利用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行思考、分析。通過對(duì)這次電路的分析，我加深了對(duì)課本知識(shí)的認(rèn)識(shí)理解，對(duì)電路中各器件的分析也有了初步了解，同時(shí)也為期末的最后復(fù)習(xí)打下了一定的基礎(chǔ)。在分析電路圖時(shí)，讓我學(xué)會(huì)無論遇到多么復(fù)雜的電路圖，不用害怕，不用緊張，只要