课程设计篮球.doc

西安文理学院课程设计报告西安文理学院机械电子工程系课程设计报告专业班级 08级自动化2班 课 程 数字电子技术 题 目 篮球倒计时 学 号 08103080241 学生姓名 杨永倩 指导教师 张伟 2010年12月西安文理学院机械电子工程系课程设计任务书学生姓名 杨永倩 专业班级 08级自动化2班 学 号 08103080241 指导教师 张伟 职 称 讲师 教研室 自动化 课 程 数字电子技术 题目 篮球倒计时器 任务与要求设计制作一个篮球竞赛计时系统，具有单节12分钟倒计时和进攻方24秒倒计时功能，具体设计要求如下：1、 具有显示每节12分钟比赛时间的倒计时功能：用四个数码管分别显示分、秒，其计时间隔为1S。2、具有显示 24S 倒计时功能：用两个数码管显示，其计时间隔为1S。4、分别设置启动键和暂停/继续键，控制两个计时器的直接启动计数，暂停/继续计数功能。5、分别设置复位键：按复位键可随时返回初始状态，单节计时器返回到12：00；进攻方计时器返回到24S。6、各计时器递减计数到00.00时，计时器停止工作，并通过蜂鸣器的警示灯亮给出提示。开始日期 2010.12.13 完成日期 2010.12.24 2010年 12 月 24 日第一章、总体设计思路、基本原理和框图1、设计思路篮球竞赛机时系统的主要功能包括：单节12分钟倒计时进攻方24秒倒计时和计时结束警报提示。该计时系统由以下四个电路模块组成：单节12分钟倒计时：这部分电路完成12分钟倒计时的功能，比赛准备开始时，屏幕上显示12：00字样。当比赛开始时，倒计时从12：00开始逐秒递减到00：00。这一模块主要利用双向计数器74LS192的减计数功能来实现。攻方24秒倒计时：这部分电路与12分钟倒计时功能类似，当比赛准备开始时，屏幕上显示24秒字样，当比赛开始后，倒计时从24逐秒倒数到00。这一模块主要也是利用双向计数器74LS192来实现。警报提示：当两个计数器中任一个计时到零时，蜂鸣器警示灯亮给出提示。这部分电路主要通过一些门电路来实现。2、基本原理主体电路：即倒计时部分。包括12分钟和24秒倒计时。12分钟倒计时的基本原理：比赛处于准备开始阶段，扳动启动开关SW2使倒计时计数器相应的置数或清零端有效，显示设定的时间12：00，当主裁判抛起球，比赛开始，扳动开关SW2，倒数计时器开始工作（相应的置数、清零端无效），计时器逐秒进行倒计显示。当有球员犯规（非24秒进攻违例），裁判吹哨，整个计时系统的倒计时需要暂停，这个功能通过暂停开关SW3截断时钟脉冲的传输来实现。当倒数计时器计数到零时，选取“00：00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号,让其与时钟脉冲在与门中将时钟脉冲截断，从而计时器在计数到零时停住。当要进行下一节比赛时，可以扳动开关SW1和SW2使置数、清零端重新有效，准备进行下一节比赛。24秒计数芯片的置数端和12分的置数、清零端分别用两个开关即SW1和SW2，比赛开始后，24秒的置数端也无效，24秒的倒数计时器与12分的倒数计时器同时开始进行倒计时，逐秒倒计到零。同样也是选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。警报提示：当12：00和24秒中的任意一个数为零时，通过一些门电路将高电平逐位送到警报提示蜂鸣器中使其发出相应时间的提示信息。3、 总体设计框图总体电路说明：倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反馈和置数实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要。由于该系统特殊的需要，到各计时器到零时，通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。第二章、 单元电路设计（各单元电路图）1、倒计时部分：（1）12分钟倒计时秒部分。运用两片可逆计数器74LS192来构成60进制的减计数器。这个计数器的低位即个位，不需要搭接任何反馈电路而直接运用74LS192芯片的减计数功能：时钟脉冲接到DN端，置数、清零端无效，即可以实现十进制的倒计时计数功能。而最低位的计数变化应当与时钟脉冲的变化同步。所以，原则上应当将时钟脉冲直接引到这片192计数器的减计数时钟脉冲输入端DN，但是由于本系统的特定要求，计时电路需要在任何必要的情况下能完成暂停和继续的功能，例如，在比赛中有球员犯规了，计时需要暂停，而当对方球员发球并接到手后，比赛时间需要继续进行倒计时。所以我在时钟脉冲的引入端接进了暂停/ 继续开关SW3，用它来控制时钟脉冲的中断与继续从而实现计时器的的暂停/ 继续功能。开关SW3断开，倒计时暂停，开关SW3闭合，倒计时继续。当时钟脉冲通过开关SWW3后，在图中还可以看到时钟脉冲又通过了两个与非门，这两个与非门中靠近开关SW3的那个是实现计时完全（计时到零）时，实现计时器的停止功能，这部分的功能将在下文的停止控制电路中进行详细介绍。而另一个则是使时钟脉冲的有效边沿与其他计时器的有效边沿同步而设置的，即这个三脚的与非门仅仅充当了一个非门的作用。该计数器的高位即十位，与低位的计数进制不相同。由于时间的分和秒都是60进制，所以这里的计数芯片74LS192必须要接成六进制的计数器。这里，我选用反馈置数的方法来实现这个功能。考虑到74LS192芯片的置数端TCD是异步置数，并且是低电平有效的，所以我根据74LS192芯片减计数的特点（09876543210）并综合以上两点特性，就将74LS192芯片的输出端输出9时，即仅QD和QA输出为高电平（二进制数1001）时从这两个引脚引出高电平信号，并通过与非门作用后形成低电平反馈信号，送入74LS192芯片的置数端DN使之实现置数动作。而置数时，输出的数是与输入的数是一样的，所以设置的数是5（二进制0101），这样，当计数器从0变到9时，由于进行了异步置数，9就在瞬间变成了5，计数输出的结果就变为0543210，实现了六进制的功能。 这两个计数器通过低位的借位脉冲传输给高位充当时钟脉冲来实现六十进制的功能的。这个借位信号的给出原理是这样的：在低位计数器进行正常计数而且输出不为零时，借位输出端BO输出的是高电平，当计数器输出为零时，借位输出端BO跳变为低电平，当计数器输出从0变到9时，借位输出端BO又从低电平跳变回高电平。这样，就在低位计数器从0变到9的瞬间，在它的借位输出端出现一个电平的上升脉冲沿，从而使高位的计数器倒倒计一个数。这样，低位每计十个数，高位就