課程設(shè)計籃球.doc

西安文理學(xué)院課程設(shè)計報告西安文理學(xué)院機械電子工程系課程設(shè)計報告專業(yè)班級 08級自動化2班 課 程 數(shù)字電子技術(shù) 題 目 籃球倒計時 學(xué) 號 08103080241 學(xué)生姓名 楊永倩 指導(dǎo)教師 張偉 2010年12月西安文理學(xué)院機械電子工程系課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名 楊永倩 專業(yè)班級 08級自動化2班 學(xué) 號 08103080241 指導(dǎo)教師 張偉 職 稱 講師 教研室 自動化 課 程 數(shù)字電子技術(shù) 題目 籃球倒計時器 任務(wù)與要求設(shè)計制作一個籃球競賽計時系統(tǒng)，具有單節(jié)12分鐘倒計時和進(jìn)攻方24秒倒計時功能，具體設(shè)計要求如下：1、 具有顯示每節(jié)12分鐘比賽時間的倒計時功能：用四個數(shù)碼管分別顯示分、秒，其計時間隔為1S。2、具有顯示 24S 倒計時功能：用兩個數(shù)碼管顯示，其計時間隔為1S。4、分別設(shè)置啟動鍵和暫停/繼續(xù)鍵，控制兩個計時器的直接啟動計數(shù)，暫停/繼續(xù)計數(shù)功能。5、分別設(shè)置復(fù)位鍵：按復(fù)位鍵可隨時返回初始狀態(tài)，單節(jié)計時器返回到12：00；進(jìn)攻方計時器返回到24S。6、各計時器遞減計數(shù)到00.00時，計時器停止工作，并通過蜂鳴器的警示燈亮給出提示。開始日期 2010.12.13 完成日期 2010.12.24 2010年 12 月 24 日第一章、總體設(shè)計思路、基本原理和框圖1、設(shè)計思路籃球競賽機時系統(tǒng)的主要功能包括：單節(jié)12分鐘倒計時進(jìn)攻方24秒倒計時和計時結(jié)束警報提示。該計時系統(tǒng)由以下四個電路模塊組成：單節(jié)12分鐘倒計時：這部分電路完成12分鐘倒計時的功能，比賽準(zhǔn)備開始時，屏幕上顯示12：00字樣。當(dāng)比賽開始時，倒計時從12：00開始逐秒遞減到00：00。這一模塊主要利用雙向計數(shù)器74LS192的減計數(shù)功能來實現(xiàn)。攻方24秒倒計時：這部分電路與12分鐘倒計時功能類似，當(dāng)比賽準(zhǔn)備開始時，屏幕上顯示24秒字樣，當(dāng)比賽開始后，倒計時從24逐秒倒數(shù)到00。這一模塊主要也是利用雙向計數(shù)器74LS192來實現(xiàn)。警報提示：當(dāng)兩個計數(shù)器中任一個計時到零時，蜂鳴器警示燈亮給出提示。這部分電路主要通過一些門電路來實現(xiàn)。2、基本原理主體電路：即倒計時部分。包括12分鐘和24秒倒計時。12分鐘倒計時的基本原理：比賽處于準(zhǔn)備開始階段，扳動啟動開關(guān)SW2使倒計時計數(shù)器相應(yīng)的置數(shù)或清零端有效，顯示設(shè)定的時間12：00，當(dāng)主裁判拋起球，比賽開始，扳動開關(guān)SW2，倒數(shù)計時器開始工作（相應(yīng)的置數(shù)、清零端無效），計時器逐秒進(jìn)行倒計顯示。當(dāng)有球員犯規(guī)（非24秒進(jìn)攻違例），裁判吹哨，整個計時系統(tǒng)的倒計時需要暫停，這個功能通過暫停開關(guān)SW3截斷時鐘脈沖的傳輸來實現(xiàn)。當(dāng)?shù)箶?shù)計時器計數(shù)到零時，選取“00：00”這個狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截斷信號,讓其與時鐘脈沖在與門中將時鐘脈沖截斷，從而計時器在計數(shù)到零時停住。當(dāng)要進(jìn)行下一節(jié)比賽時，可以扳動開關(guān)SW1和SW2使置數(shù)、清零端重新有效，準(zhǔn)備進(jìn)行下一節(jié)比賽。24秒計數(shù)芯片的置數(shù)端和12分的置數(shù)、清零端分別用兩個開關(guān)即SW1和SW2，比賽開始后，24秒的置數(shù)端也無效，24秒的倒數(shù)計時器與12分的倒數(shù)計時器同時開始進(jìn)行倒計時，逐秒倒計到零。同樣也是選取“00”這個狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截斷信號，讓該信號與時鐘脈沖在與門中將時鐘截斷，使計時器在計數(shù)到零時停住。警報提示：當(dāng)12：00和24秒中的任意一個數(shù)為零時，通過一些門電路將高電平逐位送到警報提示蜂鳴器中使其發(fā)出相應(yīng)時間的提示信息。3、 總體設(shè)計框圖總體電路說明：倒計時功能主要是利用192計數(shù)芯片來實現(xiàn)，同時利用反饋和置數(shù)實現(xiàn)進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，以適合分和秒的不同需要。由于該系統(tǒng)特殊的需要，到各計時器到零時，通過停止控制電路使計數(shù)器停止計數(shù)并發(fā)出蜂鳴警報。第二章、 單元電路設(shè)計（各單元電路圖）1、倒計時部分：（1）12分鐘倒計時秒部分。運用兩片可逆計數(shù)器74LS192來構(gòu)成60進(jìn)制的減計數(shù)器。這個計數(shù)器的低位即個位，不需要搭接任何反饋電路而直接運用74LS192芯片的減計數(shù)功能：時鐘脈沖接到DN端，置數(shù)、清零端無效，即可以實現(xiàn)十進(jìn)制的倒計時計數(shù)功能。而最低位的計數(shù)變化應(yīng)當(dāng)與時鐘脈沖的變化同步。所以，原則上應(yīng)當(dāng)將時鐘脈沖直接引到這片192計數(shù)器的減計數(shù)時鐘脈沖輸入端DN，但是由于本系統(tǒng)的特定要求，計時電路需要在任何必要的情況下能完成暫停和繼續(xù)的功能，例如，在比賽中有球員犯規(guī)了，計時需要暫停，而當(dāng)對方球員發(fā)球并接到手后，比賽時間需要繼續(xù)進(jìn)行倒計時。所以我在時鐘脈沖的引入端接進(jìn)了暫停/ 繼續(xù)開關(guān)SW3，用它來控制時鐘脈沖的中斷與繼續(xù)從而實現(xiàn)計時器的的暫停/ 繼續(xù)功能。開關(guān)SW3斷開，倒計時暫停，開關(guān)SW3閉合，倒計時繼續(xù)。當(dāng)時鐘脈沖通過開關(guān)SWW3后，在圖中還可以看到時鐘脈沖又通過了兩個與非門，這兩個與非門中靠近開關(guān)SW3的那個是實現(xiàn)計時完全（計時到零）時，實現(xiàn)計時器的停止功能，這部分的功能將在下文的停止控制電路中進(jìn)行詳細(xì)介紹。而另一個則是使時鐘脈沖的有效邊沿與其他計時器的有效邊沿同步而設(shè)置的，即這個三腳的與非門僅僅充當(dāng)了一個非門的作用。該計數(shù)器的高位即十位，與低位的計數(shù)進(jìn)制不相同。由于時間的分和秒都是60進(jìn)制，所以這里的計數(shù)芯片74LS192必須要接成六進(jìn)制的計數(shù)器。這里，我選用反饋置數(shù)的方法來實現(xiàn)這個功能?？紤]到74LS192芯片的置數(shù)端TCD是異步置數(shù)，并且是低電平有效的，所以我根據(jù)74LS192芯片減計數(shù)的特點（09876543210）并綜合以上兩點特性，就將74LS192芯片的輸出端輸出9時，即僅QD和QA輸出為高電平（二進(jìn)制數(shù)1001）時從這兩個引腳引出高電平信號，并通過與非門作用后形成低電平反饋信號，送入74LS192芯片的置數(shù)端DN使之實現(xiàn)置數(shù)動作。而置數(shù)時，輸出的數(shù)是與輸入的數(shù)是一樣的，所以設(shè)置的數(shù)是5（二進(jìn)制0101），這樣，當(dāng)計數(shù)器從0變到9時，由于進(jìn)行了異步置數(shù)，9就在瞬間變成了5，計數(shù)輸出的結(jié)果就變?yōu)?543210，實現(xiàn)了六進(jìn)制的功能。 這兩個計數(shù)器通過低位的借位脈沖傳輸給高位充當(dāng)時鐘脈沖來實現(xiàn)六十進(jìn)制的功能的。這個借位信號的給出原理是這樣的：在低位計數(shù)器進(jìn)行正常計數(shù)而且輸出不為零時，借位輸出端BO輸出的是高電平，當(dāng)計數(shù)器輸出為零時，借位輸出端BO跳變?yōu)榈碗娖?，?dāng)計數(shù)器輸出從0變到9時，借位輸出端BO又從低電平跳變回高電平。這樣，就在低位計數(shù)器從0變到9的瞬間，在它的借位輸出端出現(xiàn)一個電平的上升脈沖沿，從而使高位的計數(shù)器倒倒計一個數(shù)。這樣，低位每計十個數(shù)，高位就