篮球30s可控计时器.doc

本科生课程设计 论文 齐齐 齐齐 哈哈 尔尔 大大 学学 SOPCSOPC课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 篮球篮球30s30s可控计时器设计可控计时器设计 院 系 院 系 通信与电子工程学院通信与电子工程学院 专业班级 专业班级 电子电子0909 学学 号 号 20091310212009131021 学生姓名 学生姓名 刘显圆刘显圆 指导教师 指导教师 董亮董亮 起止时间 起止时间 2011 12 19 2011 12 302011 12 19 2011 12 30 本科生课程设计 论文 摘 要 随着世界篮球水平的提高 对计时器的准确度的可靠性也越高 篮球 30s 倒 计时器也就孕育而生了 运用 Quartus II 软件 来实现篮球 30s 可控计时器设 计的功能 设计一个篮球 30s 倒计时器主要解决的问题是实现倒计时的功能 可 以直接清零 启动 暂停和连续以及具有光电报警功能 该设计由 10 分频器 30s 可控递减计时器以及报警电路完成 30s 可控递减计时器是系统的核心部件 由外部开关键进行清零 CR 直接控制减计时器的复位和解除报警 开关键置数 LD 低电平有效 则预置 30s 可控计时器输出变量 QH 3 Q0 和 QL 3 Q0 分别 为 0011 和 0000 8421 码 即置数功能 启动递减计时器和暂停 连续是由开关 键 S 来控制 S 1 做递减计时 S 0 做保持 暂停 本设计中 思想简单 易于 理解 简单快捷 以其为基础的多功能计时器在社会上广泛一应用 关键词 控制 分频器 计时器 报警电路 本科生课程设计 论文 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 篮球 30S可控计时器概况 1 1 2 本文研究内容 1 1 3 目的与意义 2 第 2 章 系统设计方案 2 2 1 总体设计方案 2 2 2 系统的参数 3 第 3 章 篮球 30S 可控计时器的基本原理 4 3 1 设计原理 4 3 2 设计思路 4 3 2 1 10分频及器计时器设计原理 4 3 2 2 30s可控递减计时器设计原理 4 3 2 3 报警电路设计原理 5 第 4 章 QUARTUS 软件设计 6 4 1 软件实现功能综述 6 4 2 10 分频器的设计 6 4 2 1 10分频器的接口电路 6 4 2 2 10分频器的程序设计 6 4 3 30S可控递减计时器的设计 7 4 3 1 30s可控计时器的接口电路 7 4 3 2 30s可控计时器的程序设计 8 4 4 报警电路的设计 9 第 5 章 篮球 30S 可控计时器系统的仿真分析 10 5 1 系统原理图 10 5 2 10 分频器仿真分析 10 5 3 30S可控递减计时器的仿真分析 10 5 4 报警电路的仿真分析 11 本科生课程设计 论文 第 6 章 课程设计总结 13 参考文献 14 本科生课程设计 论文 1 第 1 章 绪论 1 1 篮球 30s 可控计时器概况 篮球 30s 可控计时器 用于篮球比赛中计时 其具有 30s 计时 显示功能 设置外部操作开关 控制计时器的直接清零 装数 启动和暂停 连续功能 30s 倒计时 其计时间隔为 1s 计时器递减到零时显示器不能灭灯 同时发出报警信 号 能解除报警信号 随着社会文明的进步和科学技术的发展 先进的电子技术在各近代学科门类 和技术领域占有不可缺少的核心地位 在我国现代化建设的发展进程中 电子技 术在社 会生活中发挥着越来越重要的作用 运用模电 数电及各种语言设计的 电子产品成为生活不可或缺的一部分 特别是在各种竞技运动中 定时器成为检 验运动员成绩的一个重要工具 在篮球比赛中 规定了球员的持球时间不能超过 30s 否则及犯规了 本课程设计的 篮球竞赛 30s 计时器 可用于篮球比赛中 限制球员持球时间 一旦球员的持球时间超过 30s 它自动报警从而判定球员的 犯规 其设计 思想简单 易于理解 简单快捷 以其为基础的多功能计时器在 社会上广泛一应用 1 2 本文研究内容 本文研究内容是具有 30s 计时 显示功能得篮球 30s 可控计时器 设置外部 操作开关 控制计时器的直接清零 装数 启动和暂停 连续功能 30s 倒计时 其计时间隔为 1s 计时器递减到零时显示器不能灭灯 同时发出报警信号 能解 除报警信号 10 分频器 30s 可控递减计时器以及报警电路完成 30s 可控递减计时器是 系统的核心部件 由外部开关键进行清零 CR 直接控制减计时器的复位和解除 报警 开关键置数 LD 低电平有效 则预置 30s 可控计时器输出变量 QH 3 Q0 和 QL 3 Q0 分别为 0011 和 0000 8421 码 即置数功能 启动递减计时器和 暂停 连续是由开关键 S 来控制 S 1 做递减计时 S 0 做保持 暂停 在 Quartus 软件平台上建立计数器电路的顶层电路文件并完成编译和 仿真 输入变量 时钟 CPA 直接清零 CR 预置 装数 LD 及减计数使能 启动 暂停 S 输出变量 计时输出变量 QH 3 Q0 QL 3 Q0 8421BCD 码 和报警 本科生课程设计 论文 2 信号 L 1 3 目的与意义 通过 10 分频器 30s 可控递减计时器以及报警电路完成篮球 30s 可控计时 器 10 分频器 提高了控制精度 减小时间误差 30s 可控递减计时器是系统的 核心部件 由外部开关键进行清零 CR 直接控制减计时器的复位和解除报警 报警电路 应用控制电路和喇叭电路实现 当秒十位和个位同时显示 0 时 发出 喇叭警报的声音以达到提示的作用 在篮球比赛中 规定了球员的持球时间不能超过 30s 否则及犯规了 本课 程设计的 篮球竞赛 30s 计时器 可用于篮球比赛中限制球员持球时间 一旦 球员的持球时间超过 30s 它自动报警从而判定球员的犯规 定时器成为检验运 动员成绩的一个重要工具 第 2 章 系统设计方案 2 1 总体设计方案 该设计主要包括 10 分频器 30s 可控递减计时器和报警电路三部分 QH 3 0 QL 3 0 CPAL 0 1Hz S LD CR 图 2 1 篮球 30s 可控计时器框图 10 分频器 30s 可控 递减计时器 报警 电路 本科生课程设计 论文 3 10 分频器的功能是为了提高控制精度 减小时间误差 30s 可控递减计时器是系统的核心部件 由外部开关键进行清零 CR 直接 控制减计时器的复位和解除报警 开关键置数 LD 低电平有效 则预置 30s 可控 计时器输出变量 QH 3 Q0 和 QL 3 Q0 分别为 0011 和 0000 8421 码 即置 数功能 启动递减计时器和暂停 连续是由开关键 S 来控制 S 1 做递减计时 S 0 做保持 暂停 报警电路 当 30s 可控递减计时器递减计数为零时便发出警报信号 L 1 报警 电路中三极管导通 电路中有电流 喇叭发出报警信号 当开关键 CR 低电平 信号时 能直接使递减计数器复位 使报警电路为断路 停止报警 实现解除警 报 2 2 系统的参数 输入变量 时钟 CPA 直接清零 CR 预置 装数 LD 及减计数使能 启动 暂停 S 输出变量 计时输出变量 QH 3 Q0 QL 3 Q0 8421BCD 码 和报警信号 L 本科生课程设计 论文 4 第 3 章 篮球 30s 可控计时器的基本原理 3 1 设计原理 10 分频器 30s 可控递减计时器以及报警电路完成 30s 可控递减计时器是 系统的核心部件 由外部开关键进行清零 CR 直接控制减计时器的复位和解除 报警 开关键置数 LD 低电平有效 则预置 30s 可控计时器输出变量 QH 3 Q0 和 QL 3 Q0 分别为 0011 和 0000 8421 码 即置数功能 启动递减计时器和 暂停 连续是由开关键 S 来控制 S 1 做递减计时 S 0 做保持 暂停 在 Quartus 软件平台上建立计数器电路的顶层电路文件并完成编译和 仿真 输入变量 时钟 CPA 直接清零 CR 预置 装数 LD 及减计数使能 启动 暂停 S 输出变量 计时输出变量 QH 3 Q0 QL 3 Q0 8421BCD 码 和报警 信号 L 3 2 设计思路 10 分频器的功能是为了提高控制精度 减小时间误差 30s 可控递减计时器 是系统的核心部件 可完成倒计时 30s 复位 清零并控制报警 报警电路 当 30s 可控递减计时器递减计数为零时便发出警报 3 2 1 10 分频及器计时器设计原理 10 分频器的功能是为了提高控制精度 减小时间误差 30s 可控递减计时 器是系统的核心部件 由外部开关键进行清零 CR 直接控制减计时器的复位和 解除报警 开关键置数 LD 低电平有效 则预置 30s 可控计时器输出变量 QH 3 Q0 和 QL 3 Q0 分别为 0011 和 0000 8421 码 即置数功能 启动递 减计时器和暂停 连续是由开关键 S 来控制 S 1 做递减计时 S 0 做保持 暂停 3 2 2 30s 可控递减计时器设计原理 30s 可控递减计时器是系统的核心部件 由外部开关键进行清零 CR 直接 控制减计时器的复位和解除报警 开关键置数 LD 低电平有效 则预置 30s 可控 计时器输出变量 QH 3 Q0 和 QL 3 Q0 分别为 0011 和 0000 8421 码 即置 本科生课程设计 论文 5 数功能 启动递减计时器和暂停 连续是由开关键 S 来控制 S 1 做递减计时 S 0 做保持 暂停 3 2 3 报警电路设计原理 电路中 当 30s 可控递减计时器递减计数为零时便发出警报信号 L 1 报警电 路中三极管导通 Q1 基极为高电位 三极管导通 电路中有电流 喇叭发出报警 信号 当开关键 CR 低电平信号时 能直接使递减计数器复位 L 和 CR 通过与 门后 使 Q1 基极为低电位 使报警电路为断路 停止报警 实现解除警报 本科生课程设计 论文 6 第 4 章 Quartus 软件设计 4 1 软件实现功能综述 在Quartus II软件平台上建立计数器电路的顶层电路文件并完成编译和仿真 用Verilog编写basketball v文件及注释 Quartus II软件提供完整 易于操作的图形用户界面可以完成整个设计流程 中的各个阶段 并提供完整的命令行界面解决方案 使用命令行流程可以降低内 存要求 并可使用脚本或标准的命令行选项和命令控制Quartus II软件 4 2 10 分频器的设计 当 S 0 时 分频器不工作 当 S 1 时 分频器工作 i 为内部变量 当 i 9 时就对 i 送 0 并且把溢出 CO 送 1 若 i 9 就对 i 加 1 并对溢出 CO 送 0 这 样 i 就从 0 计到 9 到 9 时使溢出端为 1 就达到了 10 分频的目的 即是说 10 个 CP 脉冲后就给 CO 端送 1 4 2 1 10 分频器的接口电路 图4 2 1 10分频器bdf图 CPA 时钟信号 减计数使能 启动 暂停 S CPB 为 1Hz 的时钟信号 4 2 2 10 分频器的程序设计 本科生课程设计 论文 7 用 Verilog HDL 描述语言编写的此模块的程序如下 module FP10 CPA S CPB input CPA S output CPB CPB为1Hz的时钟信号 reg CPB reg 3 0 i 内部设定变量作过渡变量 always posedge CPA begin if S 0 CPB CPB else if i 9 begin i 0 CPB 1 end else begin i i 1 CPB 0 end end endmodule 4 3 30s 可控递减计时器的设计 30s 可控递减计时器是系统的核心部件 由外部开关键进行清零 CR 直接 控制减计时器的复位和解除报警 开关键置数 LD 低电平有效 则预置 30s 可控 计时器输出变量 QH 3 Q0 和 QL 3 Q0 分别为 0011 和 0000 8421 码 4 3 1 30s 可控计时器的接口电路 本科生课程设计 论文 8 图 4 3 1 30s 可控计时器 bdf 图 4 3 2 30s 可控计时器的程序设计 用 Verilog HDL 描述语言编写的此模块的程序如下 module js 30 CPB L QH QL LD CR input LD CR input CPB output 3 0 QH QL reg 3 0 QH QL output L reg L always posedge CPB or negedge LD or negedge CR begin if CR CR 0 begin QH 3 0 0 QL 3 0 0 L 0 alarm 0 QC 0 end else if LD begin QH 3 0 3 QL 3 0 0 L 0 QC 1 end else if QH 0 QL 3 0 0 L 1 L QC end 本科生课程设计 论文 9 else if QL 3 0 0 begin QL 3 0 9 QH 3 0 QH 3 0 1 L 0 end else begin QL 3 0 QL 3 0 1 QH 3 0 QH 3 0 L 0 end end endmodule 4 4 报警电路的设计 电路中 当 30s 可控递减计时器递减计数为零时便发出警报信号 L 1 报警 电路中三极管导通 Q1 基极为高电位 三极管导通 电路中有电流 喇叭发出 报警信号 当开关键 CR 低电平信号时 能直接使递减计数器复位 L 和 CR 通过与门后 使 Q1 基极为低电位 使报警电路为断路 停止报警 实现解除警 报 电路如图 4 4 所示 本科生课程设计 论文 10 图 4 4 报警电路 本科生课程设计 论文 11 第 5 章 篮球 30s 可控计时器系统的仿真分析 5 1 系统原理图 图 5 1 系统整体 bdf 图 图 5 110 分频器 bdf 图 5 2 10 分频器仿真分析 10 分频器仿真输出仿真波形图 5 2 图 5 2 10 分频器仿真输出仿真波形 这是分频器的波形仿真 当 s 0 时 分频器不工作 当 s 1 时 当 i 从 0 计到 9 时就给溢出端送 1 就达到了 10 分分频器的功能 5 3 30s 可控递减计时器的仿真分析 30s 计时器仿真波形如图 5 3 所示 本科生课程设计 论文 12 图 5 3 30s 计时器仿真波形 此图 CR 清零直接控制减计时器的复位和解除报警 开关键置数 LD 低电 平有效 则预置 30s 可控计时器的输出变量 QH 3 0 和 QL 3 0 分别为 0011 和 0000 即置数功能 5 4 报警电路的仿真分析 报警电路仿真电路图如图 5 4 所示 图 5 4 报警电路仿真图 电路中 当 30s 可控递减计时器递减计数为零时便发出警报信号 L 1 报警 电路中三极管导通 Q1 基极为高电位 三极管导通 电路中有电流 喇叭发出 本科生课程设计 论文 13 报警信号 当开关键 CR 低电平信号时 能直接使递减计数器复位 L 和 CR 通过与门后 使 Q1 基极为低电位 使报警电路为断路 停止报警 实现解除警 报 本科生课程设计 论文 14 第 6 章 课程设计总结 对所设计内容 方法 取得的效果 问题的解决方案等方面作技术方面的总 结 不要写成心得体会 不少于350字 经过为期三周的课程设计 我学会了很多东西 开始使用Quartus II软件的 时候 遇到很多问题 经查阅资料和老师的指导 渐渐可以熟练地使用它 首先 我们要把程序正确建立在Qua