篮球竞赛24秒计时器.doc

电子技术课程设计报告一、设计题目：篮球竞赛24秒计时器二、设计目的：1、熟悉集成电路的引脚安排和各芯片的逻辑功能及使用方法2、了解篮球竞赛24秒计时器的组成及工作原理3、熟悉篮球竞赛24秒计时器的设计与制作三、设计任务及要求：1、设计要求：1.1具备显示24秒计时功能1.2计时器为递减工作，间隔为1S1.3递减到0时发声光报警信号1.4设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停2、设计任务： 2.1根据原理图分析个单元电路的功能 2.2熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能 2.3进行电路的仿真、调试，直到达到电路能达到规定的设计要求 2.4写出完整、详细的课程设计报告四、设计步骤：1分析要求，画原理框图24秒计时器的总体方框图如图2.1所示。它包括秒脉冲发生器，计数器，译码显示电路，报警电路和控制电路等五个部分组成。其中计数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清零，启动，暂停等功能。 秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路采用555集成电路组成的多谐振荡器构成 译码显示电路用74LS4511和共阴极七段LED显示器组成。报警电路用发光二极管和蜂鸣器组成。图2.1原理框图为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：（1）、操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。（2）、当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（秒脉冲信号），同时计数器完成置数功能，数码显示器显示24秒字样；当启动开关断开时，计数器开始计数。（3）、当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP，计数器处于锁存状态；当暂停/连续开关断开时，计数器继续累计计数。2单元电路设计 2.1秒脉冲发生器 秒脉冲发生器电路采用555集成电路组成的多谐振荡器构成，电路图原理图如下： 计算得T=1.078s但该电路容易受温度及电阻电容精度影响，误差较大，适用于粗略的场合。2.2倒计时电路 该电路主要由两片74LS192构成。74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。在该设计中，利用芯片的减计数功能，即时钟脉冲从cpd输入，而cpu接高电平。采用两片芯片级连的方式，低位的借位信号作为高位的时钟信号。高位的借位信号通过与非门控制地位的CP输入，从而当倒计时为00时达到停止计数的目的。置数采用8421BCD码，24转化为8421BCD码为00100100。各引脚功能如下所示：电路接线如图所示：2.3译码显示电路2.3.1共阴极数码管数码显示器可显示系统的运行状态及工作数据，我们所选用的是发光二极管（LED）显示器，它分为两种，共阴极、（BS201/202）与共阳极（BS211/212），我们所选的是共阴极，它是将发光二极管的阴极短接后作为公共极，当驱动信号为高电平时，阴极必须接低电平，才能够发光显示。2.3.2共阴极七段显示译码器74HC4511驱动共阴极显示器的译码器输出为高电平有效，所以选用74HC4511驱动共阴极的发光二极管显示器。74HC4511工作原理：译码器输入端为二进制码，经译码器后，输出端分别与七段显示器的的输入端对应连接。消隐（灭灯）输入端BI为低电平有效。当消隐（灭灯）输入端BI =0 时，不论其余输入端状态如何，所有输出为零，数码管七段全暗，无任何显示；当消隐输入端BI =1 时译码器译码。灯测试（试灯）输入端LT 为低电平有效。当灯测试（试灯）输入端=0（/ =1）时，不论其余输入端状态如何，所有输出为1，数码管七段全亮，显示8。可用来检查数码管、译码器有无故障；当灯测试输入端LT =1 时译码器译码。脉冲消隐（动态灭灯）输入RBI 为低电平有效。当RBI =1时，对译码器无影响；当BI =LT =1 时，若RBI =0，输入数码是十进制的零时，数码管七段全暗，不显示；输入数码不为零时，则照常显示。在实际使用中有些零是可以不显示的，如 004.50 中的百位的零可不显示；若百位的零可不显示，则十位的零也可不显示；小数点后第二位的零，不考虑有效位时也可不显示。脉冲消隐输入RBI =0 时，可使不显示的零消隐。译码芯片与数码管图及接线图如图所示:2.4报警电路报警电路：采用光电报警，当倒计时为0时，发光二极管亮灯，且蜂呜器发出响声。电路图如图所示： 2.5控制电路 由7474锁存器、74LS08二输入与门、74LS04非门、74LS21四输入与门及三个开关组成。当按下启动开关时给74ls192置数端提供有效低电平，同时给7474琐存器提提供有效沿，将端的“1”存入，使端输出“1”。当倒计时至0时74ls192芯片产生借位，经过反相器将与门打开，即可报警 当按下暂停、连续开关时，为4511锁存引脚提供有效高电平，将显示信与锁存，同时将秒脉冲截断，使计数保持。 当按下清零灭显示器开关时给两片74ls192芯片清零端，提供有效高电平，将计数值清零，同时经过反相器给4511段码显示译码器灭灯端提供有效低电平使显示器灭灯。当按下清零灭显示器开关时给两片74ls192芯片清零端，提供有效高电平，将计数值清零，同时经过反相器给4511段码显示译码器灭灯端提供有效低电平使显示器灭灯。五、电路的PROTEUS仿真： 在PROTEUS软件中，将个单元电路依次连接起来，修改电路，直到达到设计要求。 整体效果图如图所示：六、设计总结及心得：本次课程设计是我首次课程设计。作为是测控专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次课程设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。本设计主要通过模块化思想，逐步实现设计所需达到的功能要求：时钟模块为减计数提供了一个频率为1Hz的脉冲信号，从而实现计数器计数时间间隔为1秒钟；计数、译码显示模块主要是为了达到能显示减计数的功能；报警模块是为了实现当减计数到零时发出光电报警信号；控制模块主要是为了实现计时器的启动、直接清零和暂停/连续功能，其中在直接清零时，由外控制开关控制译码器消隐端，从而实现显示译码器的灭灯；通过暂停/连续开关从而实现断点计时功能。至此，本设计能完成所有任务及要求。数电课程设计总结子电路，我们学了数字电路和模拟电路，对电子技术有了一些初步了解，但那都是一些理论的东西。通过这次篮球竞赛24秒计时器的课程设计， 我才把学到的东西与实践相结合。从中对我学的知识有了更进一步的理解。在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作 原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是对待问题时的态度和处理事情的能力。设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意哪些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。 在这次设计过程中，我也对proteus、word、画图等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的学习中中更加得心应手。实验中，借助仿真软件，不仅可以把课堂中所学到的知识，直接加以运用，而且还可以把各个分离的知识点组合为一个整体。使自己在专业知识和动手能力上有了和大的提高。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做。总体来说，这次实习我受益匪