24秒籃球計數(shù)器設計(完美版)

.PAGE.....XX人文科技學院課程設計報告課程名稱：電子技術課程設計設計題目：30秒籃球計數(shù)器系別： 通信與控制工程系專業(yè)： 自動化班級：__學號：起止日期:20XX6月10~6月24日指導教師: 李新君 2013年6月29日指導教師評語：指導教師簽名：年月日成績評定項目權(quán)重成績1、設計過程中出勤、學習態(tài)度等方面0.22、課程設計質(zhì)量與答辯0.53、設計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總成績教研室審核意見：教研室主任簽字：年月日教學系審核意見：主任簽字：年月日摘要這次課設設計了一個一個籃球競賽30秒計時器電路。它由秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和時序控制電路五個部分組成。本電路用兩個74LS192芯片構(gòu)成遞減計數(shù)器〔30進制；控制電路由74LS00和74LS08構(gòu)成；秒脈沖發(fā)生器由555集成定時器構(gòu)成；兩個數(shù)碼管構(gòu)成顯示電路。計數(shù)器完成30秒計時功能,當計數(shù)器接收到秒脈沖后開始倒記數(shù),等遞減到0時,發(fā)光二極管亮光報警,而控制電路完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。關鍵詞：籃球；30秒；競賽；計數(shù)器.PAGE.目錄第一章設計任務及要求11.1設計基本要求11.2設計任務及目標1第二章總體參考方案22.1設計原理22.2設計方案2第三章單元電路設計33.1秒脈沖發(fā)生器3.274LS192構(gòu)成30減計數(shù)器3.3譯碼顯示模塊3.4報警電路模塊3.5控制電路部分第四章實驗室調(diào)試4.130秒置數(shù)仿真測試4.2暫停/繼續(xù)仿真測試4.3報警電路的仿真4.4調(diào)試結(jié)果圖片第五章結(jié)論及心得體會5.1結(jié)論5.2心得體會參考文獻附錄一：數(shù)字秒表電路原理圖附錄二：數(shù)字秒表電路PCB圖附錄三：數(shù)字秒表實物圖附錄四：元件清單第一章設計任務及要求1.1設計基本要求1.具有30秒計時功能。2.設置外部操作開關,控制計時器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)功能。3.在直接清零時,要求數(shù)碼顯示器滅燈。4.計時器為30秒遞減時,計時間隔為1秒。5.計時器遞減到零時,數(shù)碼顯示器不能滅燈,蜂鳴器要報警、發(fā)光二極管亮燈。1.2設計任務及目標根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能熟悉電路中所用到的各集成塊的管腳及其功能進行電路的裝接、調(diào)試,直到電路能達到規(guī)定的設計要求寫出完整、詳細的課程設計報告第二章總體參考方案2.1設計原理30秒計時器的總體參考方案框圖如下圖所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和輔助時序控制電路〔簡稱控制電路等五個模塊組成。其中計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計數(shù)器完成30秒計時功能,而控制電路完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。報警電路秒脈沖發(fā)生器外部操作信號報警電路秒脈沖發(fā)生器外部操作信號譯碼/顯示電路30減計數(shù)器控制電路24S設計總體框圖

秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號是電路的時鐘脈沖和定時標準,但本設計對此信號要求并不太高,故電路可采用555集成電路或由TTL與非門組成的多諧振蕩器構(gòu)成。

譯碼顯示電路由74HC4511和共陰極七段LED顯示器組成。報警電路在實驗中可用發(fā)光二極管和鳴蜂器代替。

主體電路：30秒倒計時。30秒計數(shù)芯片的置數(shù)端清零端共用一個開關,比賽開始后,30秒的置數(shù)端無效,30秒的倒數(shù)計時器的倒數(shù)計時器開始進行倒計時,逐秒倒計到零。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。2.2設計方案分析設計任務,計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計數(shù)器完成30秒計時功能,而控制電路完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。為了滿足系統(tǒng)的設計要求,在設計控制電路時,應正確處理各個信號之間的時序關系。在操作直接清零開關時,要求計數(shù)器清零,數(shù)碼顯示器滅燈。當啟動開關閉合時,控制電路應封鎖時鐘信號CP,同時計數(shù)器完成置數(shù)功能,譯碼器顯示電路顯示"30"字樣；當啟動開關斷開時,計數(shù)器開始計數(shù)；當暫停/連續(xù)開關撥在暫停位置上時,計時器停止計數(shù),處于保持狀態(tài)；當暫停/連續(xù)開關撥在連續(xù)時,計數(shù)器繼續(xù)遞減計數(shù)。第三章單元電路設計3.1秒脈沖發(fā)生器10HZ脈沖信號的產(chǎn)生電路,由555的3腳輸出,電路的各個元器件參數(shù)如上圖所示,電路的接法為典型的多諧振蕩電路的接法?！踩缦聢D電路工作在兩個暫穩(wěn)態(tài),利用電源通過R4、R3向C2充電,以及C通過R3向Ct端放電,使電路產(chǎn)生振蕩。輸出信號的時間參數(shù)：T=T1+T2;其中T1=0.7<R3+R2>C2〔正脈沖寬度,T2=0.7R2C2〔負脈沖寬度；T=0.7<R3+2R2>C2T=0.7C2〔R1+2R2=1.078s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,適用于粗略的場合。3.274LS192構(gòu)成30減計數(shù)器30秒減法計數(shù)器采用74LS192設計,74LS192是十進制同步加法|減法計數(shù)器,采用8421BCD碼編碼,具有直接清零異步置數(shù)功能。CPUCPDLD'CR操作××00置數(shù)↑110加計數(shù)1↑10減計數(shù)×××1清零由此看出,當LDˊ=1,CR=0,CPD=1時,如果有時鐘脈沖加到CPU端,則計數(shù)器在預置數(shù)的基礎上進行加法計數(shù),當計數(shù)到9時,COˊ端輸出進位下降沿跳變脈沖；當LDˊ=1,CR=0,CPU=1時,如果有時鐘脈沖加到CPD端,則計數(shù)器在預置數(shù)的基礎上進行減法計數(shù),當計數(shù)到0時,BOˊ端輸出借位下降沿跳變脈沖。由此設計出三十進制減法計數(shù)器,具體電路圖如圖2所示,圖中的Q0-Q7分別接到顯示譯碼器的輸入端,CPD端接到秒脈沖發(fā)生器的脈沖輸出端。圖中預置數(shù)為N=〔00110008421BCD=〔3010,當?shù)臀挥嫈?shù)器的借位輸出端BOˊ輸出借位脈沖時,高位計數(shù)器才開始進行減法計數(shù)。當計數(shù)到高、低位計數(shù)器都為零時,高位計數(shù)器的借位輸出端BOˊ輸出借位脈沖,使置數(shù)端LDˊ=0,則計數(shù)器完成置數(shù),在CPD端輸入脈沖的作用下,進行下一循環(huán)的減法計數(shù)。3.3譯碼顯示模塊用4511驅(qū)動數(shù)碼管。U10的A〔15腳、B〔1腳端接高電平,C〔9腳、D〔10腳接地,U11的A、B、C、D均接地。當兩個74LS192的置數(shù)端〔11腳來個低電平時,由于復位端〔14腳接地,計數(shù)器被置為30,且每來一個脈沖計數(shù)器開始倒計時。74HC4511功能表十進制輸入LE輸出

/LT/BIABCDQAQBQCQDQEQFQG0110000011111101110001001100002110010011011013110011011110014110100001100115110101010110116110110000111117110111011100008111000011111119111001011110113.4報警電路模塊當計數(shù)器滿30個脈沖,高位計數(shù)器的BO端輸出低電平,一方面將與門一個輸入端置零,另一方面點亮發(fā)光二極管,發(fā)出報警信號。需要說明的是,當輸入端置零的時候,74LS192的輸入端被封鎖,所以數(shù)碼管顯示一直停在00。3.5控制電路部分3.5.1清零功能通過對74LS192的CLR〔14號引腳控制,實現(xiàn)清零操作。3.5.2置數(shù)功能通過對74LS192的LOAD〔11號引腳控制,實現(xiàn)置數(shù)操作。3.5.3暫停、啟動功能通過對秒脈沖的OUT〔3號引腳端控制,實現(xiàn)暫停、啟動功能。3.5.4直接清零〔滅顯示器通過對BI引腳的控制,實現(xiàn)顯示器的亮滅。當單刀雙刃開關調(diào)到置數(shù)端,處于初始狀態(tài),數(shù)碼管顯示30；第四章實驗室調(diào)試4.130秒置數(shù)仿真測試啟動S1〔低電平成置數(shù)功能,LD置為低電平出現(xiàn)30秒字樣;斷開S1〔高電平,LD置為高電平,計數(shù)器開始進行遞減計數(shù),如圖8所示。圖830秒置數(shù)仿真測試4.2暫停/繼續(xù)仿真測試當暫停/繼續(xù)開關S2處于暫停位置〔低電平時,控制電路封鎖計數(shù)脈沖,計數(shù)器停止計數(shù),顯示原來的數(shù),而且保持不變,如圖9所示；當暫停/繼續(xù)開關S2處于連續(xù)位置〔高電平時,計數(shù)器正常計數(shù)如圖10所示圖9暫停仿真測試圖10連續(xù)仿真測試4.3報警電路的仿真當計數(shù)器計到狀態(tài)"00"時,高位片的借位輸出端BO產(chǎn)生低電平借位脈沖信號,由此導通發(fā)光二極管產(chǎn)生光報警信號。圖11報警電路的仿真4.4調(diào)試結(jié)果圖片開始置數(shù),顯示24S〔如上圖時間到了,數(shù)碼管顯示00,蜂鳴器響,發(fā)光二極管亮了。詳見附錄視頻。本設計主要通過模塊化思想,逐步實現(xiàn)設計所需達到的功能要求：1.時鐘模塊為減計數(shù)提供脈沖信號,從而實現(xiàn)計數(shù)器間隔為1秒鐘；2.計數(shù)、譯碼顯示模塊主要是為了達到能顯示減計數(shù)功能：3.報警模塊是為了實現(xiàn)當減計數(shù)到零時發(fā)出光電報警信號；4.控制模塊主要是為了實現(xiàn)計時器的啟動、直接清零和暫時/連續(xù)功能,其中在直接清零時,由外控制開關控制譯碼器消隱端,從而可以實現(xiàn)譯碼器滅燈；通過暫時/連續(xù)開關從而實現(xiàn)斷點計時功能。至此,本設計能完成所有任務及要求。第五章結(jié)論及心得體會5.1結(jié)論根據(jù)實驗結(jié)果,本設計方案基本完成了設計的要求,總的來說該方案是十分可行的,電路結(jié)構(gòu)簡單,條理清晰,結(jié)果符合要求。但是由于產(chǎn)生的脈沖信號不易保持以及產(chǎn)生的秒脈沖信號不夠穩(wěn)定和精確的原因還存在著報警時間過短和計數(shù)時間不夠精確的缺陷,可以通過用分頻電路來代替555信號發(fā)生器來產(chǎn)生穩(wěn)定的秒脈沖計時信號,來進一步改善電路計時的準確性；對產(chǎn)生的借位脈沖信號時間過短的原因可以用展寬電路把脈沖擴展到足夠?qū)?使發(fā)光二極管持續(xù)發(fā)光。5.2.調(diào)試心得體會在此次課程設計中,我們將課本理論知識與實際應用聯(lián)系起來。按照書本上的知識和老師講授的方法,首先和同學一起分析研究此次電路設計任務和要求,然后按照分析的結(jié)果進行實際連接操作,檢測和校正,再進一步完善電路。在其中遇到一些不解和疑惑的地方,還有出現(xiàn)的一些未知問題,我們都認真分析討論,然后對討論出的結(jié)果進行實際檢測校正,對一些疑難問題我們也認真向老師詢問請教,和老師一起探討解決。在此,非常感謝趙國樹老師的認真指導。在仿真中,我采用了分模塊,最后整合時出現(xiàn)+5V用了兩種VCC,VDD,導致出現(xiàn)網(wǎng)格錯誤。但是在老師指導下解決了上述問題。在進行實驗的時候,遇到不少的問題。一開始不知道該使用什么芯片去做實驗,只好先熟悉芯片的功能,同時去圖書館借有關書籍,看看哪些芯片能達到編碼,譯碼,鎖存等,以及重新溫習了書本。經(jīng)過資料的搜集,基本確定了用哪類芯片達到哪類功能。然后就研究電路圖,仔細對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,存在幾個錯誤,慢慢檢查后,是連線的錯誤,有幾個地方是不該接在一起的,從而造成了一個輸入端有兩個輸入量。在排除錯誤后,經(jīng)過了編譯,但是數(shù)碼管完全沒有反應,后來發(fā)現(xiàn)接線錯誤導致令CD4511一直不工作,改過錯誤后,數(shù)碼管能正確顯示,選手也能搶答,但是搶答時間到了,74LS192還是在計數(shù),不能在00那里停止,于是改進電路圖,并完成了電路。上面是一些問題和解決方法,其實遇到的問題遠不止這些,不過現(xiàn)在回想起來都是一些很低級的錯誤,有時候是因為粗心大意造成的錯誤,有時候是因為沒有認真看芯片的真值表而造成的。通過此次電路設計,我們加深了對課本知識的認識理解,對電路設計方法和實際電路連接也有了一定的初步認識。1>在本次課程設計中,我對74HC4511、74LS192、555等芯片加深了了解,和鞏固了對它們的使用,對于數(shù)字、模擬電路的綜合運用有了更深一步理解,為以后的電路分析和設計奠定了一定的基礎。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。有時候是因為粗心大意造成的錯誤,有時候是因為沒有認真看芯片的真值表而造成的,有時候是芯片壞了,或著其他元器件有問題。3>提高實踐動手能力。大學中許多的時間都是在學習理論知識,很少參與時間中去,課程設計給我們提供了一個寶貴的機會,理論用語實踐,從設計,仿真,安裝調(diào)試,沒一步的進行,都會帶來受益非淺的實際操作訓練