篮球竞赛24倒计时器设计报告.doc

篮球竞赛24秒倒计时器1 设计目的（1）根据原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的仿真、调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）掌握稳压电源，计数器的设计方法。2 设计步骤（1）分析要求，画出电路原理图； （2）阐述工作原理（包括各元器件的功能、作用等）； （3）电路仿真、测试、验证、做出结论、进行总结。3 设计过程 3.1设计思路及原理图 时间计时器原理框图秒脉冲发生器计数器译码显示外部操作开关控制电路灯光报警器包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示器、报警电路和控制电路（辅助时序控制电路）等五个部分组成。计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。其中计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数器、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯等功能。当计时器递减计时到零（既定时时间到）时，显示器上显示00，同时二极管闪亮。设计思路：秒脉冲信号经过递减计数器，然后从带译码的显示器上显示，中间包括控制电路。 3.2基本元件分析及其在设计电路中的作用 3.2.1 芯片74 ls192 计数器选用中规模集成电路74ls192进行设计较为简便。74ls192是十进制可编程同步加锁计数器，它采用8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。其中cpu、cpd分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端 (上升沿有效)。ld 是异步并行置数控制端 (低电平有效), co、bo 分别是进位、借位输出端 (低电平有效),cr是异步清除端,d0d3是并行数据输入端，q3q0是输出端。我们将用到的是它的减计数功能。下图是74ls192外引线排列图与功能表：74ls192 的工作原理是：当/ld =1,cr=0时，若时钟脉冲加入到cpu端，且cp置数= 1, 则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时，/co端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加入到cpd端，且cpu=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，/bo端发出借位下跳变脉冲。由74ls192 构成的24递减计数器其预置数为n=(00100100)8421bcd=(24)10。它的计数原理是：只有当低位/bo1端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零，且cpd为0时，置数端/ld2=0, 计数器完成并行置数，在cpd端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。用74ls192构成的24秒递减计数器的连线图3.2.2 六反相器74 ls04 本设计中，只用到其中一个非门，也就是所说的反相器，它的原理是：当输入为高电平（+5v）的时候，反相器输出为0；当输入为低电平的时候，反相器输出为1。其引脚图如下所示： 在这个篮球竞赛24秒倒计时器中，74ls04反相器的作用是控制灯光报警器的运行。当计数器在计数过程中被直接清零或当计数规定时间完成以后，计数器停止工作，从反相器输入端输入低电平，因此反向器输出为1，此时，使信号通过反向器至灯管报警器，启动其运行。灯管报警器电路如下图所示： 3.2.3 三输入与门74 ls15 它的工作原理是：当输入端输入都为1时，输出门打开，当其中一个输入为0时，输出门关闭。它的内部结构图如下所示： 它在此设计中起到一个控制秒脉冲信号源放行或截止的作用，设计图如下所示： 脉冲信号控制图3.3稳压电源的设计 下图是串联反馈式稳压电路的一般结构图，图中t为调整管，a为比较放大电路，为基准电压，几个电阻组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。 这种稳压电路的主回路是起调节作用的bjt t与负载串联，故串联式稳压电路。输出电压的变化量由反馈网络取样经比较放大电路（a）放大后去控制调整管t的c-e极间的电压降，从而达到稳定输出电压的目的。该24秒计时器中使用的稳压电源如下图所示： 3.4辅助控制电路 为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。从系统的设计要求可知，控制电路要完成以下四项功能：操作“清零”开关时，要求计数器清零。 当“启动/复位”开关处于下端时，计数器应完成置数功能，显示器显示24秒字样；当“启动/复位”开关拨到上端时，计数器开始进行递减计数。 当“暂停”开关处于“暂停”位置时，控制电路封锁时钟脉冲信号cp，计数器暂停计数，显示器上保持原来的数不变，当 “暂停”开关处于“连续”位置时，计数器继续累计计数。当计数器递减计数到零 (即定时时间到)时，控制电路应发出报警信号，使计数器保持零状态不变，同时报警电路工作。/ld 接74ls192的预置数控制端，当“启动/复位”开关在复位端时，/ld=0，74ls192 进行置数；当此开关在启动端时，/ld =1，74ls192处于计数工作状态，从而实现功能的要求。下图为脉冲信号控制图的原理图：当定时时间未到时，74ls192的借位输出信号路，/bo2=1, 则cp信号受 “暂停” 开关的控制，当其处于“暂停”位置时，门g3输出0，门g2关闭，封锁cp信号，计数器暂停计数；当s2处于“连续”位置时，门g3输出1，门g2打开，放行cp信号，计数器在 cp作用下，继续累计计数。当定时时间到时/bo2=0, 门g2关闭，封锁 cp信号，计数器保持零状态不变。从而实现了功能、的要求。注意，/bo2是脉冲信号，只有在cpd保持为低电平时, /bo2输出的低电平才能保持不变。至于功能的要求，可通过控制74ls192的异步清零端cr实现。 3.5总设计仿真图4系统调试与结果（1） 运行仿真的24秒倒计时器，把“启动复位”开关拨到上端，计数开始，显示器显示数字从24开始递减，如下图所示；（2） 在计数递减过程中，把“暂停”开关拨到下端，暂停计数；拨到上端显示器继续递减计数;（3） 计数过程中，把“清零”开关拨到上端，显示器显示数字立即归零，报警灯同时发出持续警报，并且计数器其他开关失去作用；（4） 把“清零”开关拨到下端，恢复其他开关作用，把“启动复位”开关拨到下端，显示器显示数字恢复到24；（5） 计数从24递减到00，规定计时完成，显示器显示数字“00”不变，报警灯开始持续报警。5主要元件芯片：74ls192两块 74ls04一块 74ls15一块带译码的数字显示器dcd_hex 2块 秒脉冲信号源 1个报警灯一个 单刀双掷开关 3个 电阻若干 比较器 1个6设计体会与建议 本次课程设计，是本人认为自从学了这个专业到现在以来，最有意义的一次实践。作为电子专业的一名学生，设计电路是我们必须掌握的一门技能，这次课程设计就为我们提供了一个很好的平台和一次自我分析认识的机会。 这次课程设计是对前面所学知识非常系统全面的一次检验。通过这次课程设计与仿真，让我更明确的了解了一些芯片的用途功能，也熟练了对它们的运用。在这个设计的过程中，我需要不断地思考，不断地请教，不断地寻找资料以借鉴，不断的用对知识的深入掌握去解决设计中存在的一些问题和调试时出现的一些故障。虽然说这样的设计很难很烦很累人，但是确实是充实的，是让人感到有意义的。这次课程设计，不但让我了解了一个篮球24秒倒计时器，更让我收获了专业知识以外的东西，那就是学会了坚信、坚持，同时也磨砺了我的意志和耐心。从对专业知识的不太熟悉的掌握，到我最终成功地在仿真软件里面运行了篮球24秒倒计时器，说实话我献出了很多第一次，豁出了我的好多一次又一次，甚至还忘了一次吃饭，还有尽然熬夜到了三四点。真的，作为一个本来对这个专业不是很感兴趣的学生，让我收获了一份从来没有过的成就感。虽然到现在我对这个设计的部分原理还是不能用很专业的语言讲述出来，但是当我最初做成功这个设计的时候，我有一种说不出的激动，随即就写了一篇日志来表达我的心情，里面有句话：“人很怪，上天给予每个人的都是公平的，没有谁没能力去做事，只是在于那个人愿不愿意去做，敢不敢去做，能不能坚持去做！”是的，这就是我这次课程设计之后最大的收获！虽然对这个专业依旧不是很感兴趣，但是我还是想通过这份设计报告来建议老师，希望以后能多搞一些像这样很实际的实践课程，我们作为学生，的确需要好的成绩，但