籃球競(jìng)賽30秒計(jì)時(shí)器

.PAGE.江漢大學(xué)物理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱：籃球競(jìng)賽30秒計(jì)時(shí)器專業(yè)：電子與信息工程班級(jí)：B08073011學(xué)號(hào)：200807301138學(xué)生__胡志斌指導(dǎo)葉婭20XX12月31日目錄摘要2一、設(shè)計(jì)目的4二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求4三、原理框圖4四、單元電路設(shè)計(jì)54.1秒脈沖發(fā)生器54.2計(jì)數(shù)器74.3顯示電路部分74.4輔助時(shí)序控制電路部分74.5報(bào)警電路部分8五、芯片功能說(shuō)明95.174LS192芯片95.2555芯片95.3CC4016111六、整機(jī)電路圖13七、收獲體會(huì)13八、參考文獻(xiàn)15摘要本課程設(shè)計(jì)是脈沖數(shù)字電路的簡(jiǎn)單應(yīng)用,設(shè)計(jì)了籃球競(jìng)賽30秒計(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)以及具有光電報(bào)警功能,同時(shí)用了數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間。此計(jì)時(shí)器有了啟動(dòng)、暫停和連續(xù)功能,可以方便的實(shí)現(xiàn)斷電計(jì)時(shí)功能,當(dāng)計(jì)數(shù)器減到零時(shí),會(huì)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。本設(shè)計(jì)完成的中途計(jì)時(shí)功能,實(shí)現(xiàn)了在許多特定場(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。此計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu),主要由以下3個(gè)組成：計(jì)時(shí)模塊、控制模塊、譯碼顯示模塊。在設(shè)計(jì)此計(jì)時(shí)器時(shí),采用模塊化的設(shè)計(jì)思想,使設(shè)計(jì)起來(lái)更加簡(jiǎn)單、方便、快捷。此電路是以時(shí)鐘產(chǎn)生,觸發(fā),倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù),譯碼顯示為主要功能,在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個(gè)部分。關(guān)鍵字:計(jì)時(shí)器光電報(bào)警模塊化一、設(shè)計(jì)目的掌握籃球30秒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的方法。熟悉相應(yīng)中大規(guī)模集成電路的用法和工作原理。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求用集成芯片設(shè)計(jì)一個(gè)籃球30秒倒計(jì)時(shí)的電路,要求具有以下功能：1、顯示30秒計(jì)時(shí)功能；2、設(shè)置外部操作開關(guān),控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停、連續(xù)的功能。3、計(jì)時(shí)器為30S遞減計(jì)時(shí),計(jì)時(shí)間隔為1S。4、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,同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。三、原理框圖30秒計(jì)時(shí)器的電路框圖如圖3.1所示,它包括：定時(shí)電路,計(jì)數(shù)電路,顯示譯碼電,光電報(bào)警電路和控制電路。其中計(jì)時(shí)器是系統(tǒng)的核心部分,它主要完成30秒計(jì)數(shù)功能,由74LS192完成；控制電路用來(lái)完成置數(shù)、清0、啟動(dòng)、暫停和繼續(xù)的功能；定時(shí)電路用來(lái)控制計(jì)數(shù)的周期,由555集成電路定時(shí)器來(lái)完成。圖3-1四、單元電路設(shè)計(jì)4.1秒脈沖發(fā)生器1、用555集成電路組成多諧振蕩電路為系統(tǒng)提供時(shí)鐘,如圖2連接：555定時(shí)器應(yīng)用為多諧振蕩電路時(shí),當(dāng)電源接通Vcc通過電阻R1.R2向電容C充電,其上電壓按指數(shù)規(guī)律上升,當(dāng)u上升至2/3Vcc,會(huì)使比較器C1輸出翻轉(zhuǎn),輸出電壓為零,同時(shí)放電管T導(dǎo)通,電容C通過R2放電；當(dāng)電容電壓下降到1/3Vcc,比較器C2工作輸出電壓變?yōu)楦唠娖?C放電終止,Vcc通過R1。R2又開始充電；周而復(fù)始,形成振蕩。則其振蕩周期與充放電時(shí)間有關(guān),也就是與外接元件有關(guān),不受電源電壓變化影響。圖2

多諧振蕩器輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計(jì)算：tpH：uC<0>=VCC/3V、uC<∞>=VCC、t1=<Ra+Rb>C、當(dāng)t=tpH時(shí),uC<tpH>=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出tpH=0.7<Ra+Rb>CtpL：uC<0>=2VCC/3V、uC<∞>=0V、t1=RBC、當(dāng)t=tpL時(shí),uC<tpL>=VCC/3代入公式。于是可解出tpL=0.7RbC振蕩周期T=tpH+tpL=0.7<Ra+2Rb>C=0.1<s>2.用CC40161構(gòu)成10進(jìn)制計(jì)數(shù)器,當(dāng)周期為0.1秒的脈沖信號(hào)由下圖CP端進(jìn)入計(jì)數(shù)器時(shí),每隔10個(gè)脈沖CC40161計(jì)數(shù)一次,所以從CO輸出端輸出周期為1秒的脈沖信號(hào),完成秒脈沖的設(shè)計(jì)。4.2計(jì)數(shù)器它是由兩片74LS192的8421BCD碼遞減計(jì)數(shù)器構(gòu)成。74LS192是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,具有"異步清零"和"異步置數(shù)"功能,且有進(jìn)位和借位輸出端。當(dāng)需要進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)展連接時(shí),只要將前級(jí)的端接到下一級(jí)的CP+端,端接到下一級(jí)的CP-端即可。此計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)為〔001100008421BCD=〔3010。只有當(dāng)?shù)臀?端發(fā)出借位脈沖,高位計(jì)數(shù)器才做減計(jì)數(shù)。當(dāng)高,低位計(jì)數(shù)器全為零時(shí),且CPD為0時(shí),置數(shù)端2,計(jì)數(shù)器完成并行置數(shù),在CPD端的輸入時(shí)鐘脈沖作用下,計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一輪循環(huán)減計(jì)數(shù)。4.3顯示電路部分直接將兩片74LS192的QA、QB、QC、QD接到譯碼管的A、B、C、D端,即可對(duì)數(shù)字進(jìn)行顯示。4.4輔助時(shí)序控制電路部分此控制電路可以完成以下四項(xiàng)功能：1、操作"清零"開關(guān),要求計(jì)數(shù)器清零；閉合啟動(dòng)1,減計(jì)時(shí)器進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。2、閉合"啟動(dòng)2"開關(guān),計(jì)數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能,顯示器顯示30,斷開"啟動(dòng)2"開關(guān),計(jì)數(shù)器開始進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)。3、當(dāng)"暫停/連續(xù)"開關(guān)處于"暫停"是,計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù),顯示器保持不變,當(dāng)此開關(guān)處于"繼續(xù)"開關(guān),計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)4、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(hào),計(jì)數(shù)器保持零狀態(tài)不變,同時(shí)報(bào)警電路〔發(fā)光二極管工作。5.下圖控制部分,與非門T2,T4人作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止,當(dāng)T4輸出為1時(shí),T2關(guān)閉,封鎖CP信號(hào)；當(dāng)G4輸出為0時(shí),T2打開放行CP信號(hào),而T4的輸出狀態(tài)又受外部操作開關(guān)〔啟動(dòng)2,暫停、連續(xù)的控制。6．同時(shí)應(yīng)注意的是如圖可以知道兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器,構(gòu)成去抖動(dòng)電路,防止產(chǎn)生機(jī)械開關(guān)的毛刺現(xiàn)象,并控制輸入信號(hào)的輸入從而達(dá)到,暫停計(jì)時(shí)和繼續(xù)計(jì)時(shí)。控制電路中SR鎖存器功能表：SRQˉQ鎖存器狀態(tài)00不變不變不確定01010101011100保持4.5報(bào)警電路部分當(dāng)芯片1和2輸出為低電平時(shí),發(fā)光二極管工作,發(fā)出光電報(bào)警。BO1和BO2分別為兩片74LS192的BO輸出端.BO2BO1BO2BO1五、芯片功能說(shuō)明5.174LS192芯片74LS192引腳圖74LS192功能表5.2555芯片555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖及管腳排列分別如圖1和圖2所示。圖1555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖圖2555定時(shí)器的管腳排列555定時(shí)器功能表輸入輸出復(fù)位THQVT1狀態(tài)0××0導(dǎo)通1＜＜1截止1＞＞0導(dǎo)通1＞＜原狀態(tài)不變下圖是555多諧振蕩器的工作波形5.3CC40161CC40161功能表CP-計(jì)數(shù)脈沖D0~D3-數(shù)據(jù)輸入端-清除端Q0~Q3-輸出端

-預(yù)置端CTP、CTT-使能端六、整機(jī)電路圖七、收獲體會(huì)課程設(shè)計(jì)需要的是活學(xué)活用所涉及的知識(shí)。在兩周與小組同學(xué)的交流中,我認(rèn)識(shí)到合作的重要性。在本次的課程設(shè)計(jì)中通過自己選題,找材料,分析、設(shè)計(jì)等,也掌一些軟件的操作方法,這為以后的學(xué)習(xí)做了鋪墊。整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實(shí)際問題的轉(zhuǎn)變。通過本次的課程設(shè)計(jì),我最大的收獲就是提高了自身的動(dòng)手能力,培養(yǎng)了我的尋求解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)精神也增強(qiáng)了我其它方面的能力。在設(shè)計(jì)中,我充分應(yīng)用我們所學(xué)的知識(shí),例如：集成電路74LS系列、三極管、二極管、整定時(shí)器555等元件的應(yīng)用。這次實(shí)踐使我受益匪淺,在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中,特別有趣,培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維,增強(qiáng)了我的實(shí)際操作能力。在讓我體會(huì)到設(shè)計(jì)電路艱辛的同時(shí),更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂。這次設(shè)計(jì)所用的的工具是Multisim10.0.1,由于之前接觸過類似的軟件,所以畫圖和仿真就比較方便,使設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到了保證。本次課程設(shè)計(jì)提高了我的綜合動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力,它使我的理論知識(shí)得到了綜合應(yīng)用,培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)理論的能力和解決較復(fù)雜的實(shí)際問題的能力。電子技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出系統(tǒng)集成化,自動(dòng)化,設(shè)計(jì)自動(dòng)化,用戶專業(yè)化和測(cè)試智能的優(yōu)勢(shì),作為一個(gè)大學(xué)生。我們必須時(shí)代的發(fā)展,這使我們必須要擴(kuò)展自己的知識(shí),并利用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助分析和設(shè)計(jì),這對(duì)我們是有益的。課程設(shè)計(jì)的自主設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)和研究過程中,通過寫課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告,初