课程设计--篮球24秒定时器的制作.doc

随着电子技术的飞速发展，电子技术在社会生活中发挥越来越重要的作用，特别是各种竞技运动中，定时器成为检验运动员成绩的重要工具。篮球是一项大众化的运动，现实生活中的比赛有很多规则，正规比赛中我们知道，在一次进攻中，一方队员只有24秒的进攻时间，超过这个时间则表示一次违例。本课程设计题目紧密联系生活实际，用简单的数字逻辑电路实现24秒减数计时器，每隔一秒计数一次直到减到零并发生光报警，计数器有置数功能，最初置数为24，并且有清零功能和暂停功能，使设计电路具有很好的实用价值；计时器主要是由即使电路、控制电路、以及译码显示电路3个部分组成。电路结构简单，功能方便、快捷。篮球24秒定时器的制作 结构设计与方案选择本设计是以555构成震荡电路，由74LS192来充当计数器，构成NBA24秒倒计时电路。该电路简单，无需用到晶振，芯片都是市场上容易购得的。设计功能完善，能实现直接清零、启动和暂停/连续计时，还具有报警功能。一、设计原理与电路原理方框图图：秒脉冲发生器计数器译码显示控制电路报警电路包括秒脉冲发生器、计数器、译码与显示电路、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、定时时间到报警等功能。当计时器递减计时到零（即定时时间到）时，显示器上显示00，同时发出光电报警信号。二、电路方案中采用两片192芯片，能实现暂停、清零、置数的功能。结构比较简单，开关3为清零控制端，开关2为置数端，开关1为暂停/继续开关。秒脉冲由555定时器构成。它的工作原理是：只有当低位BO1端发出借位脉冲时，高位计数器才做减数器。当高低位全部变为零时，且CPD为0时置数端LD2=0，计数器完成置数，在CPD脉冲信号的作用下，计数器再次进入下一轮减计数。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不是太高，电路采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器的构成。译码显示电路用74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管代替。三、单元电路的设计1、进制计数器的设计计数器选用集成电路74LS192是十进制可编码同步加法计数器，它有可逆计数功能，CPU、CPD分别是加计数器、减计数器的时钟脉冲输入端（上升沿触发）其中RD是异步清零端，高电平有效，PL是异步并行置数控制端（低电平有效）预置数据输入端包括P0,P1,P2,P3,其中最高端为P3。TCU为加法计数的进位输出端，TCD是减法计数的借位输出端，MR是并行数据输入端，Q3-Q0是输出端。计数器选用中规模继承74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加/减计数功能。下图是74LS192外引线排列图与功能表：P0 Q0P1 QBP2 QCP3 QDCU TCUCD TCDPLMR15110954111432671213输 入输 出MRCUCDP0P1P2P3Q0Q1Q2Q31000000abcdabcd011加计数011减计数当PL=1，MR=O时，若时钟脉冲加到端CU,且CD=1则计数器在预置数的基础上完成加数技能，当加数到9时，TCu端发出进位下跳脉冲；若时钟脉冲加到CD端，且CU=1，则计数器在预制位置数的基础上完成计数功能，当减到0时，TCd端发出借位下跳脉冲。实验核心电路如图：其预置数为N=(00100100)8421BCD=( 24)10，只有当低位 1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 =0时，置数端 2=0，计数器完成并行置数，在 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。2秒脉冲电路试验中，可以采用555定时器或者是TTL与非门电路来实现秒脉冲，但是555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、脉冲产生与变换电路，555定时器比较容易操作，故本实验采用555定时器555定时器的内部框图如下：、其中1脚为接地端，8脚接电源。4端是复位端，555构成的多谐振振荡器。接通电源后，电容C2被充电，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时V0为低电平，电容C通过R5和T放电，使Vc下降，当下降至1/3Vcc时，触发器又被置位，V0翻转为高电平，当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R5和Rw、R4向电容器充电，Vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc 当Vc上升到2/3Vcc时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波555逻辑功能表RDVi1(6端输入信号)Vi2(2端输入信号)V0（输出电压）T的状态0XX低电平导通11/3Vcc不变不变12/3Vcc1/3Vcc高电平（不定）截止12/3Vcc2/3Vcc1/3Vcc低电平导通秒脉冲电路图3数码显示电路的设计显示电路用两块74LS48和两块数码管构成，74LS48芯片是一种常用七段数码管驱动器，其显示电路如图所示（A、B、C、D是BCD码的输入端；a、b、c、d、e、f、g是输入端）74LS48的功能表十进制或功能输入BI/RBO输出LTRBIABCDa b c d e f g字形012345678911111111111XXXXXXXXX000010000100110000101010011011100001100111111111111 1 1 1 1 1 01 1 0 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 10123456789消隐脉冲消隐测试灯X10X0XXXXX0000XXXX0010 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 84、控制电路输入端13为秒脉冲输入，输出端2接上低端192的CPD，输入端2为一个开关，当输入高电平时，电路正常工作，当输入低电平时，与非门输出为高电平，输出端2被封锁一直会输出低电平。输入端1为一个反馈值，为高端192的BO2端（13脚）。在未达到00秒时，一端一直输入为高电平，当到达00时，一端输为低电平将使其封锁。 &12131212U3：A 74LS12U5：A74S055、元器件清单元器件名称数量555定时器174LS192计数器2七段字形数码显示器74LS482电阻33K、68K、15K、1.5K4电容0.1uf、10uf2三输入与非门74LS121非门74LS0418421BCD码计数器74LS482发光二极管1数码管2单刀双掷开关3四、总结这是我的第一个课程设计，做这个课程设计不是很容易，通过这次课程设计使我明白了学会课堂上的东西每个人都会，但那只是一个浅层次的理解罢了，但要将所学的东西运用到现实生活和生产中就又是另外一回事了，课程设计的时间只有一周，这一周的努力也产生了一点点成果，但是在实践中遇到的一些困难才是真正提升我的地方。设计中用到了许多电子元器件，只