数电课程设计篮球竞赛30s计时器.doc

数字电路课程设计报告题目：篮球竞赛30s计时器 专业： 自动化 一 设计目的为了巩固课本所学知识，培养动手能力和实际解决问题的能力，加深对课堂知识的理解和运用，进一步学习和熟悉各种常用芯片的规格和使用，能掌握电路的组装和基本问题的排除。 二 设计要求和设计指标(1)具有30s计时功能，并且能够实时显示计数结果(2)设有外部操作开关，控制计数器实现直接清零、启动以及暂停/连续工作等操作。(3)计时器为30s递减计时间隔为1s。(4)计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号三 总体框图设计计数器秒脉冲发生器译码显示计数器秒脉冲发生器 外部操作开关报警电路控制电路图1-1 30秒计时器系统设计框图四 功能模块设计和原理说明4.1秒脉冲发生器用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟秒脉冲。555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通vcc通过电阻r1、r2向电容c充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3vcc，会使比较器c1输出翻转，输出电压为零，同时放电管t导通，电容c通过r2放电；当电容电压下降到1/3vcc，比较器c2工作输出电压变为高电平，c放电终止，vcc通过r1、r2又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。 公式计算：t1=(r1+r2)cln2;t2=r2cln2;振荡周期t = t1+t2=0.7(r1+2r2)c =1(s) 若取c=10f，结合实际选取电阻为r1=5.1k,r2=4.7k。48162357r1r2c10uf555uo0.1uf10uf4.7k5.1k图2-1 555多谐振荡电路图暂停续ne555为8脚时基集成电路，各脚主要功能（集成块图在下面） 1地 gnd 2触发 3输出 4复位 5控制电压 6门限(阈值) 7放电 8电源电压vcc4.2 计数电路 计数电路选用两片中规模集成电路74ls192进行设计，74ls192是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端。两片74ls192构成预置数的三十进制递减计数器，计数器十位接成三进制，计数器个位接成十进制，置数端a、b、c、d通过开关接高低电平，若接高电平可进行其他置数；此计数器预置数为（0011 0000）=（30）10，只有当低位端发出错位脉冲，高位计数器才做减计数。1片74ls192构成1秒减计数电路（即个位）。74ls192的引脚图和功能表如图所示。它的计数原理是：使加计数脉冲信号引脚cpu=1，计数脉冲加入个位74ls192引脚cpd脚，当减计数到零时，个位 74ls192的端发出错位脉冲，使十位计数器减计数，当高、低位计数器处于全零时，cpd（dwn）端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下次循环减计数。图2-2 74ls192引脚图引出端符号 tcd 错位输出端（低电平有效）tcu 进位输出端（低电平有效） cpd 减计数时钟输入端（上升沿有效） cpu 加计数时钟输入端（上升沿有效） mr 异步清除端 p0p3 并行数据输入端 pl 异步并行置入控制端（低电平有效） q0q3 输出端表1 74ls192功能表输出输入crldcpucpdp3p2p1p0q3q2q1q01xxxxxxx000000xxdcbadcba011xxxx加计数011xxxx减计数4.3 译码显示电路此模块主要是由74ls48译码器和共阴极七段led显示器组成，通过计数器加到译码器，从而实现共阴极七段led显示器从30递减到零的计数显示功能。1. 74ls48是七段显示译码器，其管脚图如下图2-3所示。现将各管脚功能介绍一下： a、b、c、d是bcd码的输入端；a,b,c,d,e,f,g是输出端； 试灯输入端：低电平有效。当0时，数码管的七段应全亮，与输入的译码信号无关。本输入端用于测试数码管的好坏； 动态灭零输入端：低电平有效。当1、0、且译码输入为0时，该位输出不显示，即0字被熄灭；当译码输入不全为0时，该位正常显示。本输入端用于消隐无效的0。如数据0034.50可显示为34.5； 灭灯输入/动态灭零输出端：这是一个特殊的端钮，有时用作输入,有时用作输出。当作为输入使用，且0时，数码管七段全灭，与译码输入无关。当作为输出使用时，受控于和：当1且0时，0；其它情况下1。本端钮主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。本设计将、都置高电平。图2-3 74ls48管脚图a-d 译码地址输入端 bi/rbo 消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效） lt 灯测试输入端（低电平有效）rbi 脉冲消隐输入端（低电平有效） a-g 译码地址 输出端输入端输出端字型ltrbidcbabi/rboabcdefg1100001111111001x00011011000011x00101110110121x00111111100131x01001011001141x01011101101151x01101001111161x01111111000071x10001111111181x1001111100119xxxxxx00000000灭灯10000000000000灭零0xxxxx11111111试灯图2-3 74ls48真值表2.共阴极七段led显示器是较常用的显示数码管，但在使用时要注意的是：看清楚自己用的数码管是共阴极还是共阳极的，最好在使用前用万电用表测一下它的极性，其管脚图如下图2-4所示，如果为共阴极的，其管脚com端接地；如果为共阳极的，起管脚com段要接高电平。 图2-4 共阴极七段led显示器管脚图五 主要元器件的选择数码管显示器2个，74ls48,74ls192各2片，74ls00,74ls04各1片，发