电子线路综合课程设计-象棋快棋赛电子裁判计时器的设计.doc

徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告本 科 生 课 程 设 计课 程 名 称： 电子线路综合课程设计 题 目： 象棋快棋赛电子裁判计时器的设计 专 业 班 级： 08电信 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 088326155 日 期： 2010-6-24 指 导 教 师： 科文学院教务部印制一、课程设计目的、任务和内容要求： 在现代城市中，随着经济的发展和社会经济的不断发展，电子产品在社会中的应用越来越普及，在人们生活中随处可见。正如我们这次设计的象棋快棋裁判计时器一样，用现代化的科技来取代原始的象棋方法，在一些地区赛乃至国际赛中发挥了重要作用，使得比赛更具有公平和效率。本课程设计的任务就是设计一个电子裁判计时器。鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。具体设计任务如下： 1熟悉象棋快棋赛电子裁判计时器的工作原理； 2写出象棋快棋赛电子裁判计时器的设计方案；3用硬件加以实现；4写课程设计报告。设计要求： 设计一个象棋快棋赛电子裁判计时器的要求：1、具有清零装置和参赛者控制，可由参赛甲乙操纵，裁判清零。2、具有计时功能，在3分钟内下完一盘棋，超时判负。3、3分钟以后其报警电路工作表示棋赛时间耗尽并禁止下棋。二、进度安排：第3天： 查找资料，熟悉象棋快棋赛电子裁判计时器的设计原理，给出设计总体方案；第48天： 开始着手电源部分的焊接，熟悉各模块的设计；第916天： 主要部分开始焊接，硬件连线，调试；第1617天：写课程设计报告。三、主要参考文献：1谢自美.电子线路设计-实验-测试M .武汉:华中科技大学出版社, 20002阎石.数字电子技术基础-5版M.北京.高等教育出版社,20063 郑君里.信号与系统-第二版M.北京.高等教育出版社,2008指导教师签字： 年 月 日目录摘要5Abstract51 概述61.1课题的背景和意义61.2设计的优势62总体的设计思路72.1方案思想72.2方案说明72.3设计任务与要求73详细设计83.1数据译码显示部分83.2计数部分93.2.1集成十进制同步加减计数器 74LS19293.2.2秒脉冲产生电路103.3控制电路103.4自制稳压电源123.5设计的总图134设计结果与分析144.1设计结果144.2分析145总结与心得15参考文献16摘要象棋快棋赛由主体电路与扩展电路组成。显示器、译码器将参赛者甲乙的输入信号再显示器上输出，用控制电路和裁判开启报警电路，以上两部分构成主题电路。通过施密特触发器和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后象棋快棋赛电子裁判计时器成形。关键字：74LS192、CD4543、555芯片AbstractChess by the main circuits to the expansion of the circuit. a monitor, decoding to the input signal to serie b displays the output, use the control circuit and the open the circuit, the above two parts. the theme of the circuit schmidt triggers, and decoding circuit will be generated signal in the second pulse output to monitor the function of time, the circuit. after, welding, commissioning the work after the timer chess electrons forming.Keyword：74LS192、CD4543、555chip1 概述 1.1课题的背景和意义在现代社会的发展背景下，社会的竞争也越来越激烈。为了让学生更好的适应社会的发展，学校应该加大对学生的动手能力，不断提高当代大学生的综合素质。为了联系实际，让大学生充分发挥自己的想象力，做出一个有娱乐性的作品，让大学生活更加丰富多彩。1.2设计的优势1、具有清零装置和参赛者控制，可由参赛甲乙操纵,裁判清零。2、具有计时功能，在3分钟内下完一盘棋，超时判负。3、3分钟以后其报警电路工作表示棋赛时间耗尽并禁止下棋。2总体的设计思路2.1方案思想本设计采用74LS192、cd4543、555等芯片来完成路灯亮暗控制与所需要的数字逻辑显示功能（在七段数码管上按规律显示特定的数字）。本设计具有逻辑清晰、设计巧妙等特点，能很好的符合课程设计的要求。2.2方案说明甲乙对奕方的计时器共用一个秒时钟，双方均用3位数码显示，预定的初值均为三分钟，采用倒计时方式，通过按扭启动，由本方控制对方，比如甲方走完一步棋后必须按一次甲方的按键，该按键启动乙方倒计时。同理，乙方走完一步棋后必须按一次乙方的按键，该按键启动甲方倒计时2.3设计任务与要求象棋快棋赛规则是，红、黑双方对奕时间累计均为三分钟，超时判负。秒脉冲计数器译码器数码显示器计数器译码器数码显示器控制器甲方乙方图2-1象棋快棋赛电子裁判计时器框图（1）自制稳压电源；（2）甲乙对奕方的计时器共用一个秒时钟，双方均用3位数码显示，预定的初值均为三分钟，采用倒计时方式，通过按扭启动，由本方控制对方，比如甲方走完一步棋后必须按一次甲方的按键，该按键启动乙方倒计时。同理，乙方走完一步棋后必须按一次乙方的按键，该按键启动甲方倒计时。（3）超时能发出声音，报警判负。3详细设计3.1数据译码显示部分CD4543与7段液晶显示器连接的方法图3-1当LD端加高电平时，将加在A、B、C、D输入端的BCD码锁存在片内的译码器并被译成LCD数码管的段驱动信号以ag端输出。当LD端为低电平时，远锁存器不变，BI是显示控制端，当BI为高电平时，片内译码器不输出，LCD熄灭（不显示）；当BI为低电平时，片内译码数据输出到ag端，在图中将其接地，保持显示状态，PH为对称方波输入端。LCD段码与显示数字a b c d e f g显示数字1 1 1 1 1 1 0 00 1 1 0 0 0 0 11 1 0 1 1 0 1 21 1 1 1 0 0 1 30 1 1 0 0 1 1 41 0 1 1 0 1 1 51 0 1 1 1 1 1 61 1 1 0 0 0 0 71 1 1 1 1 1 1 81 1 1 1 0 1 1 9表3-13.2计数部分 3.2.1集成十进制同步加减计数器 74LS192图3-274LS192的引脚说明： 个别引脚说明：Cdn 减计数脉冲输入，当作减计数操作时CUP接高电平 CUP增计数脉冲输入，当作加计数操作时CDN接高电平 BO借位输出信号，在减计数时出现低电平有效。 CO进位输出信号，在加计数时出现，低电平有效。 LD加载，即对计数器做装置数操作时的控制信号。当LD位某个电平时，计数器可以预置初始值，除清零控制外，其他操作被禁止。3.2.2秒脉冲产生电路我们采用CMOS施密特触发器CC4093。施密特触发器的特点是：电路有两个稳定状态，电路状态的翻转依靠外触发电平来维持。一旦外触发电平下降到一定电平后，电路立即恢复到初始稳态。其工作原理是施密特触发器有两个触发电平TH 和图3-3 TL，当输入信号大于TH 时，o 状态翻转；一直到 i 下降到低于TL 时o 又恢复到初始状态。电路的回差电压为T = THTL。集成施密特触发器由于性能好，触发电平稳定，得到了广泛应用。例如 CMOS 集成块CD4093 是 2 输入 4 与非门施密特触发器。图 3-3 是 CD4093 的引脚图。3.3控制电路 我们采用集成基本RS触发器74LS279作为触发器。图3-4所示为TTL集成基本RS触发器74279、74LS279的逻辑电路和引出端功能图。在一个芯片上，集成了两个如图3-4(a)所示的电路和两个如图3-4(b)所示的电路，共4个触发器。图3-4Qn和表示触发器的现在状态，简称现态；Qn+1和表示触发器在触发脉冲作用后输出端的新状态,简称次态。对于新状态Qn+1而言，Qn也称为原状态。 表3-2 真值表 表中Qn=Qn+1表示新状态等于原状态，即触发器没有翻转，触发器的状态保持不变。必须注意的是，一般书上列出的基本RS触发器的真值表中，当=0、=0时，Q的状态为任意态。这是指当、同时撤消时，Q端状态不定。若当=0、=0时，Q=1，状态都为“1”，是确定的。但这一状态违背了触发器Q端和端状态必须相反的规定，是不正常的工作状态。若、不同时撤消时，Q端状态是确定的，但若、同时撤消时，Q端状态是不确定的。由于与非门响应有延迟，且两个门延迟时间不同，这时哪个门先动做了，触发器就保持该状态。 基本RS触发器在给定输入信号和的作用下的波形图如下所示，Q端和端的波形。 图3-53.4自制稳压电源其电路图如下：图3-63.5设计的总图图3-74设计结果与分析 4.1设计结果根据原理图分别做成译码显示电路、减法计数电路、秒脉冲以及控制电路布置可操作性的芯片、元件、导线等。将一系列的原件用导线连接起来。在焊接过程中，由于经验不足、电路连接点太多，以至于多次发生虚焊或者相邻焊点接触导致短路等事故，心急时也有小组成员被电烙铁烫伤的事发生4.2分析 这次的课程设计是象棋快棋赛电子裁判计时器的设计，该课程设计主要是考察我们对芯片74LS192、CD4543、555的了解，对我们焊接技术的考验，同时也是加强我们的团体合作，一次次的锻炼使得我们的技术更加熟练。5总结与心得其实每一次的焊接都是对我们的一次锻炼，制作的第一块板即象棋快棋赛电子裁判计时器电路板一开始测试时不能工作，在同学和老师的帮助下我们找到了电路中出现的问题，原来是因为555触发器的使用不正确，又由于没有稳压电源而不能检验。情急之下，灵机一动，把3节干电池制成4.5伏电压源，又用万用表逐点排查，原来有虚焊的点。找出原因后并排斥故障后，电路板正常工作。深感欣慰！制作第2块板我们换用了霍尔元件。我们两个都已有了自我感觉十分娴熟的焊接技术，不料忙中出错，重蹈覆辙，又有虚焊点。遂相互提醒，前事不忘，后事之师。经历两星期的电子设计眼看尘埃落定，感觉忍不住要长出一口气。我们两个除学习外均有一定的日常工作，数日来，为了这个设计可谓废寝忘食，在实验室里日出而作，日落不息。将所有的课余时间均奉献给了这个设计。结果怎样已经不再重要，在这几日里，我们经历了阶段性成功的狂喜、测试失败后的绝望、陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。这样的设计是无法孤军作战的，只有通力合作才有可能成功。我们两个以及和我们做同一课题的另两位同学在数