24秒計(jì)時(shí)器課程設(shè)計(jì) 非常完美版資料

1、湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 電氣與信息工程 學(xué)院（系、部） 2012 2013 學(xué)年第 1 學(xué)期 課程名稱 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 譚波 職稱 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 題 目 籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器 成 績(jī) 起止日期 2012 年 12 月 24 日 2012 年 12 月 28 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書13課程設(shè)計(jì)圖紙張4課程設(shè)計(jì)報(bào)告156湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2012 2013 學(xué)年第 1 學(xué)期 電氣與信息工程 學(xué)院（系、部） 電子技術(shù) 專業(yè) 測(cè)控102 班級(jí)課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 籃球比賽24秒

2、計(jì)時(shí)器 完成期限：自 2012 年 12 月 24 日至 2012 年 12 月 28 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)要求：1、具有24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24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)碼顯示器恢復(fù)為顯示24秒并保持，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。注：要求采用EWB完成籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器的硬件電路設(shè)計(jì)及仿真進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容201212.24講述設(shè)計(jì)內(nèi)容及基本原理201212.25-2012.12.26進(jìn)行籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)201212.

3、27-2012.12.28進(jìn)行籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器的仿真、檢查。主要參考資料電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試 謝自美主編華中理工出版社 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)閻石主編 高等教育出版社電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 陳大欽主編 高等教育出版社指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日（電子技術(shù)）設(shè)計(jì)說(shuō)明書（題目）籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器起止日期： 2012 年 12 月 24 日 至 2012 年 12 月 28 日學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)電氣與信息工程學(xué)院2012年 12 月 20 日籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1.1設(shè)計(jì)要求1. 具有24秒計(jì)時(shí)功能。2. 設(shè)置外部操作開(kāi)

4、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24秒遞減時(shí), 計(jì)時(shí)間隔為1秒。5. 計(jì)時(shí)器遞減計(jì)數(shù)到“00”時(shí)，計(jì)時(shí)器跳回“24”停止工作，并發(fā)出光電報(bào)警。 1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo) 1.明確設(shè)計(jì)目的。 2.設(shè)計(jì)指標(biāo)。 3.畫出設(shè)計(jì)的原理框圖，并要求說(shuō)明該框圖的工作過(guò)程及每個(gè)模塊的功能。 4.設(shè)計(jì)制作的進(jìn)程，考慮籃球計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)步驟、測(cè)試、驗(yàn)證的順序，寫出自己的工作進(jìn)程。 5.出各功能模塊的電路圖，加上原理說(shuō)明。 6.畫出總布局接線圖（集成塊按實(shí)際布局位置畫，關(guān)鍵的連接單獨(dú)應(yīng)畫出，計(jì)數(shù)器到譯碼器的數(shù)據(jù)線、譯碼器到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線可以簡(jiǎn)化畫法。）

5、7.描述設(shè)計(jì)制作的籃球計(jì)時(shí)器的運(yùn)行結(jié)果和操作。 8.總結(jié)。 （1）設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法 （2）課程設(shè)計(jì)過(guò)程體會(huì) （3）對(duì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、方式、要求等各方面的建議。第2章 總體參考方案外部操作開(kāi)關(guān)報(bào)警電路控制電路譯碼顯示計(jì)數(shù)器秒脈沖發(fā)生器 2.1設(shè)計(jì)原理 總體參考方案框圖如圖1.1所示。圖1.1 24秒計(jì)時(shí)器總體參考方案框圖 它包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、輔助時(shí)序控制電路（簡(jiǎn)稱控制電路）和報(bào)警電路等五個(gè)部分組成。其中計(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24秒計(jì)時(shí)功能，而控制電路是控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)和暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈等功能。 為保證系

6、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： 1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。 2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（秒脈沖信號(hào)），同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，數(shù)碼顯示器顯示24秒字樣；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)。 3當(dāng)暫停/連續(xù)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，控制電路封鎖時(shí)鐘信號(hào)CP，計(jì)數(shù)器處于鎖存狀態(tài)；當(dāng)暫停/連續(xù)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)。 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)間到報(bào)警等功能。為了滿足系統(tǒng)的

7、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“24”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3章 單元電路設(shè)計(jì) 3.1 秒脈沖發(fā)生器 555定時(shí)器主要是通過(guò)外接電阻R和電容器C構(gòu)成充、放電電路，并由兩個(gè)比較器來(lái)檢測(cè)電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和開(kāi)關(guān)管的通斷。用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路如上圖，電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只

8、有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，也不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源Vcc通過(guò)R1（3.14K）和R2（2K）向電容C（200up）充電，使Uc逐漸升高，升到2/3Vcc時(shí)，Uo跳變到低電平，放電端導(dǎo)通，這時(shí)，電容器C通過(guò)電阻R2和D端放電，使Uc下降，降到1/3Vcc時(shí)，Uo跳變到高電平，D端截止，電源Vcc又通過(guò)R1和R2向電容C充電。如此循環(huán)，振蕩不停，電容器C在1/3Vcc和2/3Vcc之間充電和放電電路。T=0.7C2（R1+2R2）=0.9996s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。 3.2 74LS192構(gòu)成24減計(jì)數(shù)器24秒減法計(jì)數(shù)器采用74LS192設(shè)計(jì)，

9、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。 CPU CPD LD CR 操作 0 0 置數(shù) 1 1 0 加計(jì)數(shù) 1 1 0 減計(jì)數(shù) 1 清零由上述74LS192功能表看出，當(dāng)LD=1時(shí)，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（1001），CO端輸出進(jìn)位下降沿跳變脈沖；當(dāng)LD=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（0000）時(shí)，BO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，預(yù)置數(shù)位N=（）=（24）

10、,當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器的借位輸出端BO輸出借位脈沖時(shí)，高位計(jì)數(shù)器材進(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0時(shí)，高位計(jì)數(shù)器的借位輸出端BO輸出借位脈沖，使N3置數(shù)端LD=0,則計(jì)數(shù)器完成置數(shù)置零，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譯碼顯示模塊譯碼顯示采用DM7447A/DM5447A芯片七段顯示器、譯碼器/驅(qū)動(dòng)器工作電壓5V常用的BCD 對(duì)七段顯示器譯碼器/驅(qū)動(dòng)器之IC 包裝計(jì)有TTL 之7446、7447、7448、7449 與CMOS 之4511 等等。其中7446、7447 必須使用共陽(yáng)極七段顯示器，7448、7449、4511等則使用共陰極七段顯示器。圖1為7447集

11、成電路譯碼器之引腳圖與真值表如表1。在正常操作時(shí)，當(dāng)輸入DCBA=0010 則輸出abcdefg=。故使顯示器顯示2。當(dāng)輸入DCBA=0110 時(shí)，輸出abcdeg=，顯示器顯示6。在7447 中尚有LT、RBI 與BI/RBO 之控制腳，其功能分述如下:LT: 燈泡控制輸入端。當(dāng)其輸入為0，則7447 處置于燈泡測(cè)試狀態(tài)，使abcdefg 全部輸入為0，若七段顯示器為良好則應(yīng)顯示8。當(dāng)LT=1 則7447 才可能正常解碼。RBI: 紋波遮沒(méi)輸入控制。當(dāng)RBI 輸入0，則7447 進(jìn)入紋波遮沒(méi)狀態(tài)，即當(dāng)DCBA 輸入為0000 時(shí)，abcdefg=，使七段LED 顯示器完全空白(不亮)，當(dāng)DC

12、BA0000 時(shí)，則譯碼器正常工作。故RBI 為0 遮沒(méi)之控制端。BI/RBO:遮沒(méi)輸入/紋波遮沒(méi)輸出，此控制端同時(shí)兼具強(qiáng)迫遮沒(méi)輸入與漣波遮沒(méi)指示輸出之功能，當(dāng)其被當(dāng)成輸入端使用時(shí)，只要加入0 之信號(hào)，則7447 完全進(jìn)入遮沒(méi)狀態(tài)，不論其它輸入之狀況為何；當(dāng)其為1 或空腳則正常工作。若BI/RBO腳不加入任何信號(hào)，則其可被用作漣波遮沒(méi)輸出，當(dāng)RBI=0 且輸入端DCBA=0000 時(shí)，即當(dāng)0 遮沒(méi)成立時(shí)，則BI/RBO 輸出0，否則輸出為1；此一輸出旨在提供具多位數(shù)解碼時(shí)，能使無(wú)效的前導(dǎo)0 被遮沒(méi)。6只譯碼器原應(yīng)顯示030.250，卻只顯示30.25，再者在該電路若輸入整體為003.000，則

13、顯示為3.0。7447 之輸出系為驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)，其邏輯0 之吸入電流高達(dá)40mA，故在使用必須加入330 左右電阻或反相器加以限流，以免過(guò)大電流流經(jīng)LED 而燒毀顯示器。 DM7447A DM5447A 引腳功能圖如下DM7447A DM5447A 真值表3.4報(bào)警電路模塊當(dāng)計(jì)數(shù)器滿24個(gè)脈沖，高位計(jì)數(shù)器的BO端輸出低電平，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)輸出端置零的時(shí)候，74LS192的輸入端被封鎖，并且被重新置，數(shù)所以數(shù)碼管顯示一直停在24。3.5 控制電路部分由圖片中各個(gè)開(kāi)關(guān)功能可以知道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.

14、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)555振蕩器的工作控制，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。第四章 整體電路圖以上為本人設(shè)計(jì)的籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器整體結(jié)構(gòu)電路圖，籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器在現(xiàn)實(shí)生活的籃球運(yùn)動(dòng)中具有普遍意義的作用，比賽中規(guī)定一方持球進(jìn)攻的時(shí)間為24秒以內(nèi)（含24秒），一旦超過(guò)24秒，計(jì)時(shí)器便會(huì)重新置數(shù)到24秒，并且發(fā)出警報(bào)，說(shuō)明持球進(jìn)攻方在24秒的規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有完成進(jìn)攻，違反比賽規(guī)則，下一輪持球權(quán)交由對(duì)方進(jìn)攻。如在比賽中有犯規(guī)，暫停等其他突發(fā)事件，可以通過(guò)

15、暫停，清零或重新置數(shù)的功能控制24秒計(jì)時(shí)器從而使比賽更加規(guī)范。第5章 計(jì)時(shí)器仿真測(cè)試電路采用EWB軟件進(jìn)行仿真，仿真前須明白：在仿真軟件上能仿真出結(jié)果的設(shè)計(jì)電路并不代表在實(shí)際電路中能得到同樣的結(jié)果；仿真不出結(jié)果的電路也并不代表在實(shí)際電路中得不出結(jié)果。仿真只是給我們提供一個(gè)環(huán)境去驗(yàn)證一下自己的設(shè)計(jì)電路。5.1 暫停功能測(cè)試由圖可以看出，通過(guò)A暫停/啟動(dòng)功能鍵控制計(jì)數(shù)器停留在18.再次按下A繼續(xù)從18減計(jì)數(shù)。5.2 置數(shù)功能測(cè)試當(dāng)計(jì)數(shù)器在18時(shí)，通過(guò)按下Z重新置數(shù)到24.再次按下Z又沖24開(kāi)始減計(jì)數(shù)。5.3 Space空格鍵控制的清零功能測(cè)試 按下Space空格鍵后計(jì)數(shù)器清零。5.4 直接清零（滅

16、顯示器）功能測(cè)試 按下Q鍵后，計(jì)數(shù)器清零并且滅燈。第6章 總結(jié)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

17、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7447一直不工作，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

18、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)74HC47、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，許多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是我們?cè)谡n本上學(xué)不到的，必須經(jīng)過(guò)這樣嚴(yán)格的自己動(dòng)手，才會(huì)從中體會(huì)出設(shè)計(jì)成果的喜悅。理論知識(shí)總是要用于實(shí)踐中才得以升華，我們應(yīng)該更多的參與實(shí)踐，以增強(qiáng)我們對(duì)電子專業(yè)的興趣。同時(shí)，從開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一些小規(guī)模產(chǎn)品去體會(huì)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路，為以后的工作打下基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)達(dá)到了專業(yè)學(xué)習(xí)的預(yù)期目的。在三天的的課程設(shè)計(jì)之后