籃球比賽計(jì)時(shí)器

1、 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電 子 技 術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 設(shè)計(jì)課題 ： 籃球比賽計(jì)時(shí)器 學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 31-220 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 2016-07-04-2016-07-10 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：成績(jī): 簽名： 年 月 日 電 子 技 術(shù)課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱： 籃球比賽計(jì)時(shí)器 專 業(yè) 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 31-220 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2016-07-04-2016-07-10 電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)題 目籃球比賽計(jì)時(shí)器課題性質(zhì)工程設(shè)

2、計(jì)課題來(lái)源自擬指導(dǎo)教師徐振方、張曉輝主要內(nèi)容（參數(shù)）1 計(jì)時(shí)器應(yīng)具有以下功能： 開(kāi)機(jī)自動(dòng)清零； 用數(shù)字顯示籃球比賽全場(chǎng)時(shí)間； 用開(kāi)關(guān)啟動(dòng)開(kāi)始比賽，比賽過(guò)程中可暫停計(jì)時(shí)，又可繼續(xù)計(jì)時(shí)； 上下半場(chǎng)時(shí)間到時(shí)能以音響自動(dòng)提示并暫停計(jì)時(shí)，用開(kāi)關(guān)啟動(dòng)下半場(chǎng)開(kāi)始比賽。 2在邏輯實(shí)驗(yàn)箱上完成安裝及調(diào)試。 3寫(xiě)出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。給定條件： 1只能采用實(shí)驗(yàn)室提供的中小規(guī)模電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2秒信號(hào)可以利用數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱上的振蕩信號(hào)，不必考慮時(shí)間精度。任務(wù)要求（進(jìn)度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫(huà)出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元

3、電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第5-6天：撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅合理。主要參考資料1 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第5版）M北京：高等教育出版社，20042 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）M北京：高等教育出版社，20063 陳光明.電子技術(shù)書(shū)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)M北京航空航天出版社. 2007審查意見(jiàn)系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目錄引言3一、設(shè)計(jì)方案論證31.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成、譯碼顯示電路、脈沖發(fā)生電路、啟/?？刂齐娐?、定時(shí)輸出音響提示電路。31.1.1、計(jì)數(shù)器31.1.2、譯碼顯示電路41.1.3、啟/停控制電路41.

4、1.4、脈沖發(fā)生電路41.2總體設(shè)計(jì)框架4二、單元電路的設(shè)計(jì)52.1譯碼顯示電路52.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器：62.3秒信號(hào)電路72.4計(jì)數(shù)電路82.5清零電路92.6半，全場(chǎng)停止計(jì)時(shí)電路102.7.報(bào)警電路10三、總體設(shè)計(jì)電路11四、元器件清單及功能簡(jiǎn)介11五、設(shè)計(jì)總結(jié)12參考文獻(xiàn)12引言本設(shè)計(jì)是對(duì)脈沖數(shù)字電路的簡(jiǎn)單應(yīng)用，設(shè)計(jì)了籃球競(jìng)賽40分鐘計(jì)時(shí)器。此計(jì)時(shí)器功能齊全，可以直接清零、啟動(dòng)、暫停和連續(xù)以及具有報(bào)警功能，同時(shí)應(yīng)用了七段數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間。此計(jì)時(shí)器擁有了啟動(dòng)、暫停和繼續(xù)的功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)計(jì)時(shí)功能，當(dāng)計(jì)時(shí)器增加到20分鐘或40分鐘時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本設(shè)計(jì)完成的中途計(jì)時(shí)

5、功能，實(shí)現(xiàn)了在許多的特定場(chǎng)合進(jìn)行時(shí)間追蹤的效果，在社會(huì)生活中也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。一、設(shè)計(jì)方案論證1.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成、譯碼顯示電路、脈沖發(fā)生電路、啟/?？刂齐娐贰⒍〞r(shí)輸出音響提示電路。1.1.1、計(jì)數(shù)器秒信號(hào)經(jīng)秒、分計(jì)數(shù)器后分別得到“秒”個(gè)位、十位，“分”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)輸出信號(hào)，然后輸出到譯碼顯示電路。“秒”計(jì)數(shù)器應(yīng)為60進(jìn)制，而“時(shí)”計(jì)數(shù)器可為大于等于40的任意進(jìn)制。1.1.2、譯碼顯示電路 選用器件時(shí)應(yīng)注意顯示譯碼器和顯示器的相互配合。一是驅(qū)動(dòng)功率要足夠大，二是邏輯電平要匹配。1.1.3、啟/停控制電路開(kāi)關(guān)電路 由于機(jī)械開(kāi)關(guān)的機(jī)械振動(dòng)不適合對(duì)反應(yīng)速度極快的門電路進(jìn)行控制，要加有防

6、抖設(shè)置的開(kāi)關(guān)。啟/?？刂齐娐樊?dāng) SW2=1（開(kāi)關(guān)置于啟動(dòng)位置）時(shí)，秒CP可加進(jìn)秒計(jì)數(shù)器；SW2=0（開(kāi)關(guān)置于暫停位置）時(shí)，秒CP被斷開(kāi)，則秒停走。SW1=1（半/全場(chǎng)時(shí)間未到）時(shí)可走秒；SW1=0（半/全場(chǎng)時(shí)間到）時(shí)停走秒。清零電路 若選用加法計(jì)時(shí)，則當(dāng)計(jì)到全場(chǎng)40分鐘后，要繼續(xù)開(kāi)始新的一場(chǎng)比賽，必須清零。 開(kāi)機(jī)時(shí)要求清零，可選用RC電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可設(shè)置74hc192相關(guān)位實(shí)現(xiàn)清零。半/全場(chǎng)時(shí)間到音響提示電路用外加電源直接驅(qū)動(dòng)小功率喇叭發(fā)聲，當(dāng)小喇叭負(fù)引腳接低電平時(shí)，喇叭通路，報(bào)警提示。半/全場(chǎng)時(shí)間到控制計(jì)時(shí)器若為加法，則半場(chǎng)時(shí)間到及全場(chǎng)時(shí)間到（20/40分）時(shí)，正好Q1（分十位的最低位）產(chǎn)生

7、下降沿，可利用此下降沿控制SR觸發(fā)器置0，則可令Q*=0。計(jì)時(shí)器若為減法，則應(yīng)先給計(jì)時(shí)器置數(shù)40分，再作減法，當(dāng)減到20分時(shí)半場(chǎng)到，減到0分時(shí)全場(chǎng)到，如何令Q2=1請(qǐng)自行考慮。按鈕開(kāi)關(guān)SW1打到暫停位置可以使Q2恢復(fù)為0，停止音響提示。1.1.4、脈沖發(fā)生電路用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路，通過(guò)計(jì)算，選擇合適的電阻和電容，產(chǎn)生1HZ的脈沖信號(hào)。1.2總體設(shè)計(jì)框架通過(guò)使用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路，產(chǎn)生1HZ秒脈沖信號(hào)，使用4片74HC192組成兩個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分別作為秒計(jì)數(shù)，和分鐘計(jì)數(shù)，通過(guò)74LS48譯碼，顯示在共陰極七段數(shù)碼管上，設(shè)置清零開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)清零功能，當(dāng)計(jì)時(shí)到半場(chǎng)時(shí)，

8、通過(guò)分十位產(chǎn)生的下降沿信號(hào)，使用SR觸發(fā)器，輸出Q*=0，使脈沖發(fā)生器暫停工作，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警提示，通過(guò)撥動(dòng)半場(chǎng)開(kāi)關(guān)，繼續(xù)下半場(chǎng)計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到40分鐘時(shí)，停止計(jì)時(shí)，蜂鳴器報(bào)警提示。實(shí)現(xiàn)了開(kāi)機(jī)自動(dòng)清零；用數(shù)字顯示籃球比賽全場(chǎng)時(shí)間；用開(kāi)關(guān)啟動(dòng)開(kāi)始比賽，比賽過(guò)程中可暫停計(jì)時(shí)，又可繼續(xù)計(jì)時(shí)；上下半場(chǎng)時(shí)間到時(shí)能以音響自動(dòng)提示并暫停計(jì)時(shí)，用開(kāi)關(guān)啟動(dòng)下半場(chǎng)開(kāi)始比賽。二、單元電路的設(shè)計(jì)2.1譯碼顯示電路74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中，秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)分別輸送給各自的顯示譯碼器74LS48N，再將數(shù)送給各自的數(shù)碼管，顯示出分、秒的計(jì)時(shí)。電路如

9、圖1所示為譯碼顯示電路。圖1譯碼顯示電路圖2 74ls48引腳功能表七段譯碼驅(qū)動(dòng)器功能表2.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器：用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路如圖(a)所示。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài),只有兩個(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和R2向電容器C充電,使uC逐漸升高,升到2VCC/3時(shí),uO跳變到低電平,放電端D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VCC/3時(shí),uO跳變到高電平,D端截止,電源VCC又通過(guò)R1和R2向電容器C充電。如此循環(huán),振蕩不停, 電容器C在VCC/3和2VCC/3之間充電和放電,輸出連續(xù)的矩形脈沖,其波形如圖(b)所示。輸出信號(hào)uO

10、的脈寬tW1、tW2、周期T的計(jì)算公式如下:tW10.7(R1R2)CtW20.7R2CTtW1tW20.7(R12R2)2.3秒信號(hào)電路圖3是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定于數(shù)字中的質(zhì)量.通常晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過(guò)整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。圖3.脈沖發(fā)生器電路圖4.多諧振蕩器與分頻電路為計(jì)數(shù)器提供計(jì)數(shù)脈沖和為計(jì)數(shù)器提供校時(shí)脈沖。f=1.43/0.7(Rw+2R)C多諧振蕩器的頻率設(shè)計(jì)為1Hz，R為50k,C為4.7Ff=1.43/0.7(Rw+2R)C=1.43/0.7(42+2*50)*103*4.7*10-61Hz2.4計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序邏輯部件

11、，它不僅可以用來(lái)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，還常用做數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其他特定的邏輯功能。74LS192 為可預(yù)置的十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器（雙時(shí)鐘），其清除端是異步的。當(dāng)清除端（MR）為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端（CPD、CPU）狀態(tài)如何，即可完成清除功能；預(yù)置是異步的，當(dāng)置入控制端（PL）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端（Q0Q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（P0P3）相一致的狀態(tài)；計(jì)數(shù)是同步的，靠CPD、CPU同時(shí)加在4個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。在CPD、CPU上升沿作用下Q0Q3 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)可分別利用CPD或CPU，此時(shí)另一個(gè)時(shí)

12、鐘應(yīng)為高電平。 當(dāng)計(jì)數(shù)上溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TCU）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CPU低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)下溢出時(shí)，錯(cuò)位輸出端（TCD）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CPD低電平部分的低電平脈沖。 當(dāng)把TCD和TCU分別連接后一級(jí)的CPD、CPU，即可進(jìn)行級(jí)聯(lián)。如圖5所示。圖5.計(jì)數(shù)器電路圖6.74HC192功能表2.5清零電路如圖7所示通過(guò)上拉電阻，產(chǎn)生高電平信號(hào)，按下開(kāi)關(guān)，將高電平信號(hào)送入74HC192清零端，實(shí)現(xiàn)清零功能。圖7清零電路2.6半，全場(chǎng)停止計(jì)時(shí)電路圖8.半場(chǎng)停止計(jì)時(shí)電路當(dāng)計(jì)數(shù)器到20分鐘時(shí)，分十位計(jì)數(shù)器Q1產(chǎn)生下降沿信號(hào)，通過(guò)SR觸發(fā)器，輸出Q*=0信號(hào)，通過(guò)二極管接

13、入脈沖發(fā)生器，555的7號(hào)引腳DC端，暫停產(chǎn)生脈沖信號(hào)，撥動(dòng)半場(chǎng)開(kāi)關(guān)SW1，555芯片7號(hào)腳恢復(fù)高電平，繼續(xù)計(jì)時(shí)。2.7.報(bào)警電路當(dāng)半，全場(chǎng)時(shí)間到時(shí)，SR觸發(fā)器輸出低電平，蜂鳴器工作，產(chǎn)生報(bào)警，如圖9。圖9報(bào)警電路三、總體設(shè)計(jì)電路總電路設(shè)計(jì)圖四、元器件清單及功能簡(jiǎn)介元件名稱規(guī)格及作用數(shù)量74LHC92十進(jìn)制加計(jì)時(shí)器474LS48譯碼器4七段數(shù)碼顯示器共陰極474LS00與非門274LS04邏輯非門2電容10nf 1電容10uf1電阻42k4電阻50k2電阻10K2開(kāi)關(guān)控制5導(dǎo)線連接若干五、設(shè)計(jì)總結(jié)數(shù)字電子技術(shù)是我們這個(gè)學(xué)期新開(kāi)設(shè)的課程，雖然它和模電一樣是電子技術(shù)基礎(chǔ)，但通過(guò)學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)它們之間的區(qū)別還是很大的?？吹皆O(shè)計(jì)課題后要有信心把它做好，不要退縮。其實(shí)再難的事只要有信心，肯用心，積極主動(dòng)就一定能做好！我剛看到設(shè)計(jì)課題時(shí)的時(shí)候，也感覺(jué)很難，不知從何著手。但是這個(gè)早晚都得做，萬(wàn)事開(kāi)頭難嘛。其實(shí)有些事看似困難，但只要我們認(rèn)真去做就能做好，所以在面對(duì)沒(méi)把握的事情時(shí)，我們絕對(duì)不能有畏難情緒。通過(guò)課程設(shè)計(jì)我們發(fā)現(xiàn)實(shí)踐才是活生生的東西，通過(guò)實(shí)踐仿真，很多事情就會(huì)變得很容易甚至比理論上的更簡(jiǎn)單。條條框框的理論看起來(lái)很乏味，有時(shí)也難以理解，但自己親身去實(shí)踐