籃球比賽計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)

1、西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書成績(jī) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書課程設(shè)計(jì)名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目：籃球比賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)學(xué) 院：電氣與電子信息學(xué)院學(xué) 生 姓 名：專 業(yè)：信息工程學(xué) 號(hào)：指 導(dǎo) 教 師：日期： 年 7 月 13 日11籃球比賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)摘 要：本設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)單應(yīng)用脈沖數(shù)字電路對(duì)籃球比賽計(jì)時(shí)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)能夠?qū)@球比賽進(jìn)行24秒為例處罰倒計(jì)時(shí)以及對(duì)每節(jié)比賽的12分鐘進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。 本電路主要由五個(gè)模塊構(gòu)成：計(jì)數(shù)器、秒脈沖發(fā)生器、控制電路、譯碼顯示電路和報(bào)警電路?？刂齐娐分苯涌刂朴?jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)、暫停、連續(xù)計(jì)數(shù)等功能，譯碼顯示電路的顯示等功能。當(dāng)控制電路的置數(shù)開關(guān)閉合時(shí)，在數(shù)碼管上會(huì)顯示數(shù)字24

2、，啟動(dòng)電路后每當(dāng)一個(gè)秒脈信號(hào)輸入到計(jì)數(shù)器時(shí)，數(shù)碼管上的數(shù)字就會(huì)自動(dòng)減1，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出光電報(bào)警與蜂鳴信號(hào)。本設(shè)計(jì)所具備的功能，實(shí)現(xiàn)了在許多的特定場(chǎng)合進(jìn)行時(shí)間追蹤的功能，在社會(huì)生活中也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器，24秒倒計(jì)時(shí)，譯碼顯示電路，控制電路，報(bào)警電路 Abstract：The design is simple application of pulse digital circuit design of basketball game timer. This design to the game of basketball to 24 seconds for ca

3、ses of punishment countdown and on 12 minutes per game countdown.This circuit is mainly composed of five modules: counter, second pulse generator, control circuit, decoding display circuit and alarm circuit. Control circuit direct control counter to start counting, pause, continuous count and other

4、functions, decoding display circuit display and other functions. When the control circuit of the switch is closed, in the digital tube can display the number 24, start circuit whenever a seconds pulse signal input to the counter, digital tube digital will automatic minus 1. When the timer is reduced

5、 to zero, the alarm circuit of a photoelectric alarm signal and the buzz. The function of this design has realized the function of time tracing in many special occasions. It also has a wide application value in social life.Keywords： Counter, 24 seconds countdown, decoding display circuit, control ci

6、rcuit, alarm circuit目錄1前言31.1設(shè)計(jì)背景31.2設(shè)計(jì)目標(biāo)31.3實(shí)施計(jì)劃31.4必備條件32 總體方案設(shè)計(jì)42.1方案比較42.1.1 方案一42.1.2 方案二62.2方案論證62.3方案選擇83單元模塊設(shè)計(jì)93.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)93.1.1 秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)93.1.2 12分鐘倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)93.1.3 24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)113.1.4 節(jié)次電路的設(shè)計(jì)123.1.5 報(bào)警和提示音電路123.2 特殊器件的介紹133.2.1 計(jì)數(shù)器74LS192133.2.2 BCD碼7段譯碼器CD4511143.2.3 555時(shí)鐘芯片154系統(tǒng)調(diào)試164.1調(diào)

7、試環(huán)境164.2硬件調(diào)試164.2.1 功能調(diào)試164.2.2 秒脈沖發(fā)生器164.2.3 24秒倒計(jì)時(shí)184.2.4 12分倒計(jì)時(shí)器184.2.5 節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)單元194.2.6 籃球比賽計(jì)時(shí)器置數(shù)功能204.2.7 籃球比賽計(jì)時(shí)器暫停功能204.2.8 籃球比賽計(jì)時(shí)器報(bào)警響音功能215結(jié)論226總結(jié)與體會(huì)237謝辭248參考文獻(xiàn)25附錄261 前言1.1 設(shè)計(jì)背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們物質(zhì)生活逐漸豐富，對(duì)精神文明的追求也同樣不斷提高，人們都希望擁有好的心態(tài)以及強(qiáng)健的體魄。于是人們通過體育運(yùn)動(dòng)來(lái)鍛煉自己，特別是自從21世紀(jì)姚明進(jìn)入NBA之后，中國(guó)便刮起了陣陣籃球風(fēng)，青少年對(duì)籃球的熱情也是日漸高漲。

8、為此，在充分理解籃球比賽規(guī)則的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)易的籃球比賽計(jì)時(shí)器，此籃球計(jì)時(shí)器簡(jiǎn)單，精度高，充分體現(xiàn)了籃球比賽的公平公正，適合國(guó)家籃球運(yùn)動(dòng)普及和青少年籃球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。對(duì)我們專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這個(gè)課題比較適合現(xiàn)階段的我們來(lái)設(shè)計(jì)。1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)器具有24秒倒計(jì)時(shí)跟12分鐘倒計(jì)時(shí)功能的籃球比賽計(jì)時(shí)器籃球比賽計(jì)時(shí)器，實(shí)際上是一種多功能倒計(jì)時(shí)裝置，它包括12 min、24 s倒計(jì)時(shí)，按鍵啟停功能和自動(dòng)音響提示等。該電路主要由秒信號(hào)發(fā)生電路、啟停電路、聲響電路、門控電路、顯示電路和計(jì)數(shù)電路等組成。 籃球比賽上下半場(chǎng)四節(jié)制，每節(jié)12 min，要求能隨時(shí)暫停，啟動(dòng)后繼續(xù)計(jì)時(shí)，一節(jié)比賽結(jié)束后可清零。

9、按籃球比賽規(guī)則，進(jìn)攻方有24 s為倒計(jì)時(shí)。要求進(jìn)攻方得到發(fā)球權(quán)后，必須在24 s內(nèi)完成一次進(jìn)攻，否則將球權(quán)判給對(duì)方，因此需要一個(gè)具有24 s的倒計(jì)時(shí)功能。 “分”、“秒”顯示用LED數(shù)碼管，應(yīng)配用相應(yīng)譯碼器。 用扭子開關(guān)控制計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)暫停。 24s計(jì)時(shí)時(shí)間到、每節(jié)結(jié)束和全場(chǎng)結(jié)束能自動(dòng)音響提示。1.3 實(shí)施計(jì)劃首先就是要理清實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的框圖，在總體框圖的指導(dǎo)下，作出具體的電圖，由要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，計(jì)算出各個(gè)電路元件的值，并逐一對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行選擇。最后用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真操作，調(diào)試軟件，并對(duì)照出的設(shè)計(jì)有誤的地方進(jìn)行必要的修正，確保設(shè)計(jì)的正確。1.4 必備條件要實(shí)現(xiàn)該電路的設(shè)計(jì)，首要的就是要制定

10、出設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)框圖，并在老師的指導(dǎo)和參照資料的條件下作出具體電路圖，選定實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的各種元器件。另外，還應(yīng)由必要的軟件幫助設(shè)計(jì)的完善和校驗(yàn)。例如本次設(shè)計(jì)，我們就用到了protues這一軟件來(lái)輔助我們的籃球比賽計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)和調(diào)試。2 總體方案設(shè)計(jì)對(duì)同一種目的的實(shí)現(xiàn)，可以用不同的方案，下面就著重介紹以下兩種方案對(duì)同一目的的實(shí)現(xiàn)方法。并比較兩種方案的優(yōu)劣?；@球比賽計(jì)時(shí)器的主要功能包括： 12分鐘倒計(jì)時(shí)、進(jìn)攻方24秒倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)暫停，重新開啟和結(jié)束警報(bào)提示。該計(jì)時(shí)系統(tǒng)由以下四個(gè)電路模塊組成：1秒時(shí)基產(chǎn)生器：這部分利用32.768KHz需要通過分頻器，最終產(chǎn)生1赫茲的電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)電路的運(yùn)作。這一模塊

11、主要是利用CD4060和CD4027的鎖存和分頻功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。12分鐘倒計(jì)時(shí)：這部分電路完成12分鐘倒計(jì)時(shí)的功能，比賽準(zhǔn)備開始時(shí)，屏幕上顯示12：00字樣。當(dāng)比賽開始時(shí)，倒計(jì)時(shí)從12：00開始逐秒遞減到00：00。這一模塊主要利用雙向計(jì)數(shù)器74LS192的減計(jì)數(shù)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。攻方24秒倒計(jì)時(shí)：這部分電路與12分鐘倒計(jì)時(shí)功能類似，當(dāng)比賽準(zhǔn)備開始時(shí)，屏幕上顯示24秒字樣，當(dāng)比賽開始后，倒計(jì)時(shí)從24逐秒倒數(shù)到00。這一模塊主要也是利用雙向計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)。節(jié)數(shù)記次：四個(gè)LED分別表示四場(chǎng)節(jié)次，根據(jù)比賽場(chǎng)次的轉(zhuǎn)換，用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ惯@四個(gè)LED依次自動(dòng)指示四場(chǎng)節(jié)次。警報(bào)提示：當(dāng)兩個(gè)計(jì)數(shù)器中任一個(gè)計(jì)時(shí)

12、到零時(shí)，BO端出現(xiàn)低電平。通過和二極管作用，發(fā)光二極管亮，起到報(bào)警作用。2.1方案比較2.1.1方案一系統(tǒng)框圖如圖2-1所示:圖2-1方案一的系統(tǒng)框圖工作原理簡(jiǎn)述：接通電源后，場(chǎng)外裁判將計(jì)時(shí)器開關(guān)撥到"置數(shù)"狀態(tài)，鎖存器處于禁止?fàn)顟B(tài)，計(jì)時(shí)顯示器顯示12:00和24數(shù)字。主裁判拋球時(shí)，計(jì)時(shí)開始，若雙方有暫?；蚍敢?guī)，裁判暫停計(jì)時(shí)，此時(shí)計(jì)數(shù)被鎖存，暫停結(jié)束，計(jì)數(shù)繼續(xù)。此外，24秒進(jìn)攻時(shí)間到時(shí)，報(bào)警提示響起，轉(zhuǎn)而進(jìn)入下一個(gè)24秒進(jìn)攻階段，每小節(jié)時(shí)間結(jié)束時(shí)，報(bào)警同樣響起，節(jié)數(shù)增加一。2.1.2方案二 圖2-2方案二的系統(tǒng)框圖工作原理簡(jiǎn)述：接通電源后，場(chǎng)外裁判撥到單節(jié)"置數(shù)&

13、quot;狀態(tài)，使的顯示屏上顯示12:00和24的字樣，當(dāng)主裁拋球，比賽開始，同時(shí)計(jì)時(shí)開始，12分和24秒倒計(jì)時(shí)，如果在比賽當(dāng)中有犯規(guī)或其他情況需要暫停，裁判按下“暫?！卑粹o，時(shí)間被鎖存器鎖存，等罰完球或者情況處理完后，按下按鈕，24秒清零，計(jì)時(shí)繼續(xù)。如果在比賽當(dāng)中出現(xiàn)進(jìn)攻時(shí)間超過24秒。此時(shí)警報(bào)響起，報(bào)警燈提示。如果比賽時(shí)間少于24秒，則以比賽時(shí)間為準(zhǔn)，忽略進(jìn)攻時(shí)間。一旦12分鐘計(jì)時(shí)結(jié)束，同樣報(bào)警提示。當(dāng)下一節(jié)比賽開始，比賽節(jié)數(shù)就加一，直到四節(jié)比賽結(jié)束。2.2方案論證方案可行性分析：對(duì)于方案一不可行，因?yàn)槿鄙賻讉€(gè)重要的計(jì)時(shí)器的功能；報(bào)警聲電路和提示音電路不能用一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)閳?bào)警聲是連續(xù)

14、的，因此需要一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路和一個(gè)多諧震蕩電路。而提示音是間斷的，只需一個(gè)多諧震蕩電路即可。并且它們的工作狀態(tài)不同，對(duì)其元件的參數(shù)設(shè)置也就不同。至于置數(shù)功能，不能將24秒進(jìn)攻時(shí)間結(jié)束后很好的置回到24秒。對(duì)于方案二可行，是在方案一的基礎(chǔ)之上進(jìn)行修改和完善的。實(shí)現(xiàn)報(bào)警電路和提示音電路分開，以達(dá)到各自的工作狀態(tài)；使計(jì)數(shù)器的功能更加獨(dú)立完善，彼此不會(huì)產(chǎn)生干擾。另外，更加具有操作性。2.3方案選擇比較方案一和方案二可以看出，方案二比方案一更加可靠，而且使用到的元器件也都是我們所常用到的一些元件比如：555，CD4511、74LS192以及開關(guān)、電容、電阻、各種門電路等一些我們所學(xué)過，用過的基本器件；從操

15、作行和可行性上說(shuō)方案二思路清晰，成品的使用方便等優(yōu)勢(shì)；從自身的勢(shì)力上來(lái)說(shuō)，方案二略顯復(fù)雜一些，但由于本次設(shè)計(jì)是第一次將數(shù)字電子電和模擬電子運(yùn)用于實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，我們尚未完全的掌握這2門知識(shí)，對(duì)電路還不能達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，所以綜合各個(gè)方面的因素，我選擇了方案二作為本次課題的主要研究對(duì)象，本文也將注重介紹方案二的設(shè)計(jì)方法。3單元模塊設(shè)計(jì)本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說(shuō)明。3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要分為7個(gè)單元模塊，它們分別是：秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)、12分

16、鐘倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)、24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)、譯碼電路和顯示器的設(shè)計(jì)、節(jié)次電路的設(shè)計(jì)、報(bào)警和提示音電路和時(shí)序控制電路。各單元模塊功能及相關(guān)電路的具體說(shuō)明如下。3.1.1秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)該部分電路要完成一個(gè)功能，也是該設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)部分：由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，電路圖如下： 圖3-1 555多諧振蕩器3.1.2 12分鐘倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)該部分主要由555定時(shí)器、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、CD4511譯碼電路和4個(gè)7段數(shù)碼管及相關(guān)電路組成。運(yùn)用2片可逆計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)構(gòu)成60進(jìn)制的減計(jì)數(shù)器。這個(gè)計(jì)數(shù)器的低位即個(gè)位，不需要搭接任何反饋電路而直

17、接運(yùn)用74LS192芯片的減計(jì)數(shù)功能：時(shí)鐘脈沖接到DN端，置數(shù)、清零端無(wú)效，即可以實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能。而最低位的計(jì)數(shù)變化應(yīng)當(dāng)與時(shí)鐘脈沖的變化同步。所以，原則上應(yīng)當(dāng)將時(shí)鐘脈沖直接引到這片192計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖輸入端DN。該計(jì)數(shù)器的高位即十位，與低位的計(jì)數(shù)進(jìn)制不相同。由于時(shí)間的分和秒都是60進(jìn)制，所以這里的計(jì)數(shù)芯片74LS192必須要接成六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。這里，我選用反饋置數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。置數(shù)時(shí)，輸出的數(shù)是與輸入的數(shù)是一樣的，所以我設(shè)置的數(shù)是5（二進(jìn)制0101），這樣，當(dāng)計(jì)數(shù)器從0變到9時(shí)，由于進(jìn)行了異步置數(shù)，9就在瞬間變成了5，計(jì)數(shù)輸出的結(jié)果就變?yōu)?543210，實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制

18、的功能。12分鐘倒計(jì)時(shí)分部分。也是運(yùn)用兩片可逆計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)構(gòu)成減計(jì)數(shù)器。在兩片計(jì)數(shù)器的連接上，與秒部分一樣。也是把低位的借位信號(hào)作為高位的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行連接。而低位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖則是用秒部分高位計(jì)數(shù)器的借位輸出信號(hào)來(lái)充當(dāng)?shù)摹＿\(yùn)用以上兩個(gè)計(jì)數(shù)器組合，就在低位計(jì)數(shù)器從0變到9或從0變到5的瞬間，在它的借位輸出端出現(xiàn)一個(gè)電平的上升脈沖沿，從而使高位的計(jì)數(shù)器倒倒計(jì)一個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能，電路圖如下： 圖3-2 12分倒計(jì)時(shí)器3.1.3 24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)24秒計(jì)數(shù)器的倒計(jì)時(shí)功能。用兩片74LS192分別做個(gè)位（低位）和十位（高位）的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，由于本設(shè)計(jì)只需要從開始時(shí)的“24”倒計(jì)到“0

19、0”然后停止，所以可以直接運(yùn)用十進(jìn)制的74LS192進(jìn)行減計(jì)數(shù)。因?yàn)轭A(yù)置的數(shù)不是“00”，所以我選用置數(shù)端PL來(lái)進(jìn)行預(yù)置數(shù)。低位的借位端TCD輸出低電平用作高位的時(shí)鐘脈沖，電路圖如下：圖3-3 24秒倒計(jì)時(shí)器113.1.4 節(jié)次電路的設(shè)計(jì)將這四個(gè)D觸發(fā)器依次命名為D1、D2、D3、D4。四個(gè)D觸發(fā)器級(jí)連，前一個(gè)輸出送入下一個(gè)輸入，用一個(gè)共同的時(shí)鐘脈沖，形成同步動(dòng)作。為了保證每次輸出只有一位是高電平，用個(gè)或門把Q2、Q3進(jìn)行或運(yùn)算后，送入或非門與Q1進(jìn)行運(yùn)算后送回D1。當(dāng)電源剛接通、開關(guān)G沒有接地，整個(gè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)沒有進(jìn)行工作，Q1-Q4為低電平（0000狀態(tài)），D=1，四個(gè)LED都不亮。合上G，接

20、高電平，這樣，當(dāng)G接通時(shí)就有了一個(gè)電平的上升沿跳變，Q1=D1=1；1000狀態(tài)，LED1亮，指示第一節(jié)比賽。電路進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，倒計(jì)時(shí)電路重置一次，該電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換一次，實(shí)現(xiàn)節(jié)次自動(dòng)指示，電路圖如下： 圖3-4 節(jié)次顯示器3.1.5 報(bào)警和提示音電路報(bào)警電路和提示音電路，都是由555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，共需6個(gè)電容，4個(gè)電阻，2片555芯片，和兩個(gè)蜂鳴器。555的6、7管腳連接構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，555的2、6管腳連接構(gòu)成多諧振蕩起。當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的2管腳輸入為低電平時(shí)，則其3管腳輸入出為高電平，高電平持持續(xù)時(shí)間Tw=1.1RC。當(dāng)Tw結(jié)束，則3管腳又變?yōu)榈碗娖?。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的3

21、管腳連接多諧振蕩器的4管腳復(fù)位端，且是低電平有效，用來(lái)控制多諧振蕩器的3管腳輸出是否為低電平。當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器還處于Tw時(shí)間段時(shí)，則多諧振蕩器4管腳無(wú)效，3管腳輸出為高，蜂鳴器響動(dòng)。當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器還處于Tw結(jié)束后，則多諧振蕩器輸出為低，多諧振蕩器4管腳有效，3管腳輸出為低，蜂鳴器停止響動(dòng)。電路圖如下：圖3-5 報(bào)警電路圖 3-63.2 特殊器件的介紹本系統(tǒng)中主要使用了如下一些功能器件：計(jì)數(shù)器74LS192、BCD碼7段譯碼器CD4511、555時(shí)鐘芯片、D觸發(fā)器芯片。下面就這些器件的功能特點(diǎn)、主要參數(shù)和使用方法作相應(yīng)說(shuō)明。3.2.1計(jì)數(shù)器74LS192Protues中計(jì)數(shù)器74LS192元件符號(hào)

22、如圖3-6，圖3-7。192的清除端是異步的，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。192 的預(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（D0D3）相一致的狀態(tài)。192 的計(jì)數(shù)是同步的，靠UP、DN同時(shí)加在4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。在UP、DN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UP或DN ，此時(shí)另一個(gè)時(shí)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UP低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)下溢出時(shí)，借

23、位輸出端（TCD）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為DN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DN和UP，即可進(jìn)行級(jí)聯(lián)。雙列直插封裝引出端符號(hào)如圖：TCDWN 錯(cuò)位輸出端（低電平有效），TCUP 進(jìn)位輸出端（低電平有效），CNTDWN 減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（上升沿有效），CNTUP加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（上升沿有效），MR 異步清除端，P0P3 并行數(shù)據(jù)輸入端PL，異步并行置入控制端（低電平有效），Q0Q3 輸出端極限值。 圖3-6 74ls192元件符號(hào) 圖3-7 74LS192引腳3.2.2 BCD碼7段譯碼器CD4511如下圖3-8，圖3-9所示，該圖為BCD碼七段譯驅(qū)動(dòng)器及數(shù)碼顯示

24、器。.A、B、C、D為BCD碼輸入端QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG為譯碼輸出端,輸出 “1”有效,用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極 LED數(shù)碼管。當(dāng)有輸入信號(hào)輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出端輸出高電平“1”，此時(shí)數(shù)碼顯示器相對(duì)應(yīng)的端腳接受到信號(hào)，從而使對(duì)應(yīng)的燈管亮起，顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。LT為測(cè)試輸入端,=”0”時(shí),譯碼輸出全為”1”。 為消隱輸入端,=”0”時(shí),譯碼輸出全為”0”，即七段顯示器處于消隱狀態(tài)。LE為鎖定端，LE=“1”時(shí)譯碼器處于鎖定狀態(tài)，譯碼輸出保持在LE=0時(shí)的數(shù)值，LE=0時(shí)正常譯碼。 圖3-8 CD4511元件符號(hào) 圖3-9 CD4511引腳圖3.2.3 555時(shí)鐘芯片如圖3-10，圖3-11

25、，555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個(gè)部分組成。它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：GND(或Vss)外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.516V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為318V。一般用5V。|3腳：OUT（或Vo）輸出端。2腳：TR低觸發(fā)端。6腳：TH高觸發(fā)端。4腳：R是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：CO(或VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該

26、端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。電阻分壓器由三個(gè)5k的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在C1的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器R端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在C2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器S端的輸入信號(hào)?；綬S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器

27、C1、C2的輸出端控制。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器C1、C2基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc、1/3Vcc。 圖3-10 555元件符號(hào) 3-11 555引腳圖4系統(tǒng)調(diào)試4.1調(diào)試環(huán)境Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。具有4大功能模塊： (a)、智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）豐富的器件庫(kù)超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建

28、新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙。(b)、ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；超過27000個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。 (c)、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC

29、24、dsPIC33、HC11、等。(d)、實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái) 先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能；支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理；完整的PCB設(shè)計(jì)功能；可以輸出多種格式文件。4.2硬件調(diào)試4.2.1 功能調(diào)試通過幾天的的理論設(shè)計(jì), 為了驗(yàn)證對(duì)理論應(yīng)用的正確性，選用Protues進(jìn)行仿真，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路能否實(shí)現(xiàn)清零，啟動(dòng)，暫停，繼續(xù)，報(bào)警，節(jié)數(shù)顯示等功能，以及24秒和24秒的倒計(jì)時(shí)功能。4.2.2 秒脈沖發(fā)生器調(diào)試目的測(cè)試秒發(fā)生器是否能夠產(chǎn)生頻率接近1HZ的脈沖。 調(diào)試電路，如圖4-1 圖4-1 邏輯圖555多諧振蕩器調(diào)試結(jié)果，如

30、圖4-2圖4-2 波形（黃色部分） 194.2.3 24秒倒計(jì)時(shí)調(diào)試目的調(diào)試24秒倒計(jì)時(shí)器能否常倒計(jì)時(shí)。調(diào)試電路，如圖4-3圖4-3 24秒倒計(jì)時(shí)測(cè)試電路調(diào)試結(jié)果能夠完整的從24秒倒數(shù)到00。4.2.4 12分倒計(jì)時(shí)器測(cè)試目的 檢測(cè)12分倒計(jì)時(shí)器能否正常工作。20測(cè)試電路 如圖4-4圖4-4 12分倒計(jì)時(shí)器測(cè)試電路測(cè)試結(jié)果：通過測(cè)試電路顯示的結(jié)果可以判斷出該電路工作正常4.2.5 節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)單元測(cè)試目的檢測(cè)比賽節(jié)次電路能否正常計(jì)數(shù)顯示。測(cè)試電路 如圖4-5 圖4-5 節(jié)次計(jì)數(shù)電路22測(cè)試結(jié)果從左到右分別表示比賽的1、2、3、4節(jié)，測(cè)試時(shí)led燈分別依次亮起，節(jié)次計(jì)數(shù)顯示正常。4.2.6 籃球比賽

31、計(jì)時(shí)器置數(shù)功能測(cè)試目的 通過開關(guān)來(lái)控制籃球比賽計(jì)時(shí)器的置數(shù)，使的比賽開始前調(diào)準(zhǔn)好比賽的總時(shí)間和進(jìn)攻時(shí)間。測(cè)試電路，如圖4-6圖4-6 籃球比賽計(jì)時(shí)器置數(shù)測(cè)試電路測(cè)試結(jié)果通過調(diào)試電路的仿真可以清晰的看到置數(shù)功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示12:00和24字樣。4.2.7 籃球比賽計(jì)時(shí)器暫停功能測(cè)試目的檢測(cè)比賽因犯規(guī)和意外情況遭成的比賽暫停，通過暫停開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。24測(cè)試電路 ，如圖4-7圖4-7 籃球比賽計(jì)時(shí)器暫停功能測(cè)試電路測(cè)試結(jié)果開關(guān)后，電路上的計(jì)時(shí)器停留在11:38和02的位置。4.2.8籃球比賽計(jì)時(shí)器報(bào)警響音功能測(cè)試目的秒計(jì)時(shí)時(shí)間到00時(shí)，報(bào)警會(huì)想起，同時(shí)LED燈會(huì)亮起，報(bào)警是由來(lái)兩個(gè)555定時(shí)器組成

32、，并且通過參數(shù)的調(diào)節(jié)，報(bào)警時(shí)長(zhǎng)為5秒。測(cè)試電路 如圖4-826圖4-8報(bào)警電路測(cè)試結(jié)果12分鐘單節(jié)比賽結(jié)束或者24秒倒計(jì)到時(shí)，報(bào)警器響起，報(bào)警LED燈亮起。5結(jié)論該設(shè)計(jì)用仿真軟件proteus的驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。此次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過為期2周的不懈努力，目前基本達(dá)到了預(yù)期的要求，通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試，可得到如下結(jié)論：本設(shè)計(jì)是基于籃球比賽的計(jì)時(shí)器，通過人為操作以及電子線路的控制，達(dá)到計(jì)時(shí)器啟動(dòng)、置數(shù)、清零、暫停、繼續(xù)、報(bào)警響音等功能。理解了由555多諧振蕩器作為秒脈沖發(fā)生器應(yīng)用的場(chǎng)合，采用不同的邏輯門來(lái)實(shí)現(xiàn)電子線路的時(shí)序控制，對(duì)可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192，譯碼器CD4511，D觸發(fā)器的認(rèn)

33、識(shí)更加深入明確。不過，這個(gè)設(shè)計(jì)還是有它的不足之處。首先就是電路設(shè)計(jì)有些復(fù)雜，元器件種類有點(diǎn)多，它們會(huì)耗費(fèi)掉一定的電力，另外就是其智能化程度不高，由于電子器件之間的誤差，會(huì)造成整個(gè)計(jì)時(shí)的誤差。鑒于是采用仿真軟件仿真的，在理論上是雖然可行，但是在實(shí)際工程上需要接受檢驗(yàn)，由于時(shí)間條件的限制就沒有做出實(shí)物。6總結(jié)與體會(huì)在確定課程設(shè)計(jì)題目之后，通過上網(wǎng)和查閱相關(guān)圖書，參考了許多相關(guān)的資料。在設(shè)計(jì)中又參考了以前學(xué)過的數(shù)字電子表設(shè)計(jì)的原理圖，有了基本的思路。但著手設(shè)計(jì)時(shí)，又出現(xiàn)了許多未預(yù)料到的問題，例如控制時(shí)序電路的設(shè)計(jì)，這部分比較關(guān)鍵，會(huì)影響到芯片的正常工作，經(jīng)過和同學(xué)的努力思考嘗試以及老師的幫助，基本上解決了這個(gè)問題。此外，就是對(duì)于十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192的認(rèn)識(shí)，這個(gè)芯片是沒有學(xué)過的，但是經(jīng)過自己的上網(wǎng)查找，掌握了這個(gè)芯片的邏輯功能和應(yīng)用范圍，主要參數(shù)等，體會(huì)到了自學(xué)的味道。另外就是對(duì)仿真軟件的認(rèn)識(shí)和熟練操作，通過仿真解決了不少工程上的問題，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了不少問題，在后來(lái)的設(shè)計(jì)中一次次被解決，深切感受到最為設(shè)計(jì)者必需的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的治學(xué)態(tài)度?？傊?，這次實(shí)驗(yàn)過程中我受益匪淺，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了動(dòng)手操作的能力，更讓我體會(huì)到實(shí)現(xiàn)電路功能的成就感。 本次設(shè)計(jì)還是有許多的不足之處,比如說(shuō)本次設(shè)計(jì)的籃球比賽計(jì)時(shí)器的功能并不強(qiáng)大，人為控制較多，精確度低等問題.我們?cè)谝院?/p>