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

1、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： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2012.6.4-6.8 1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù) 班級：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2012.6.4-6.8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)理論知識分

2、析和解決實(shí)際問題，使之真正達(dá)到增長知識與發(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：1、 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。2、 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。3、 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1、 分析籃球競賽30秒計(jì)時(shí)電路各部分功能及工作原理2、 畫出完整的原理電路圖3、 列出所使用的集成電路的功能及引腳圖。4、 使用說明5、 設(shè)

3、計(jì)體會(huì)指導(dǎo)教師評語課程設(shè)計(jì)成績指導(dǎo)教師簽字王 旭 斌2012年6月 21 日 - 11 -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 -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 5

4、55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不變不變該電路接通電源vcc后，vcc經(jīng)r1，r2對電容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+tw20.1s,其振蕩頻率為t=1/t=10hztw1=0.7(5.1+4.7)k10 =0.0686stw2=0.74.7k 10 =0.0329st=tw1+tw2=0.1015s0.1s該定時(shí)多諧振蕩器的輸出信號，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。圖中tw1，是電容充電中的時(shí)間，tw2為電容放

5、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)鐘信號脈沖，則輸出信號翻轉(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，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的端接高電平，個(gè)位片ct74ls192（）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（）構(gòu)成三進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。其預(yù)置數(shù)為（0011 0000）(30

6、)是利用異步置數(shù)功能實(shí)現(xiàn)的計(jì)數(shù)器，當(dāng)?shù)臀欢税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，且為時(shí)，置數(shù)端，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（0011 0000） =(30) ，隨著cpd端有脈沖信號的輸入計(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0000 0000時(shí)bo1 bo2輸出為（bo=cpd q3 q2 q1 q0）計(jì)數(shù)器就完成了一次30秒遞減。ct74ls192的功能表cpcpd功能x清零置數(shù)加法計(jì)數(shù)1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和其它的信號輸入，計(jì)數(shù)器被置0，

7、即q3 q2 q1 q0=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q3 q2 q1 q0=0000時(shí)bo端輸出一個(gè)上升的借位信號，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

8、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lt rbi bi/rbo d c b ag f e d c b a0 x 1 x x x x1 01 0 0 0 0x x0 x x x x1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 08滅滅1 11 0 0 0 0 1x1 0 0 0 11 x10 0 1 01x 1 0 0 1 11x 1 0 1 0 01 x10 1 0 11x1 0 1 1 01x10 1 1 11x1 1 0 0 01x 1 1 0 0 10 1 1 1 1 1 10 0 0 0 1 1

9、01 0 1 1 0 1 11 0 0 1 1 1 11 1 0 1 1 0 11 1 0 1 1 0 11 1 1 1 1 0 00 0 0 0 1 1 11 1 1 1 1 1 11 1 0 0 1 1 101234567891 x11 0 1 01 x 11 1 1 11 0 1 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0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

10、 ：操作“直接清零”開關(guān)時(shí)要求計(jì)數(shù)器滅燈；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)；當(dāng)“暫停/連續(xù)”開關(guān)處于“暫?！蔽恢脮r(shí)，控制電路封鎖時(shí)鐘脈沖信號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)；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，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)1k電阻使發(fā)光二極管發(fā)出光電報(bào)警信號，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

11、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)（0011 0000） =(30) ,0110.使得接下來開始計(jì)數(shù)。電路b：并控制輸入信號的輸入從而達(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，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。從而停止下

12、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=q3 q2 q1 q0所以co=o即d=od端為高電平，又因?yàn)閏端常態(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,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=cpd q3 q2 q1 q0，cpd端沒有

13、高電平，且q3 q2 q1 q0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。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

14、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30。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，也因此加深了對書本中所介紹的各種器件的認(rèn)識，當(dāng)然整個(gè)過程我們都做了充分利用所學(xué)的知識進(jìn)行思考、分析。通過對這次電路的分析，我加深了對課本知識的認(rèn)識理解，對電路中各器件 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，只要認(rèn)認(rèn)真真地區(qū)分析每個(gè)元件，每一個(gè)引腳圖。踏踏實(shí)實(shí)去理解其中的原理，遇到不懂的和同學(xué)一起分析，有