电子技术课程设计 篮球比赛计时器.doc

电子技术课程设计-篮球比赛计时器 学院: 专业、班级:姓名: 学号:同组者： 指导老师： 目 录一、设计任务与要求2二、总体框图2三、器件选择3四、功能模块6五、总体设计电路图12六、实验结果及分析13七、心得体会13八、参考文献14篮球比赛记时器设计报告一、设计内容及要求： 1、篮球比赛全场时间48秒，共分为4节，每节12分钟，要求开机自动置节计数器为第“1”节，节计数器为“12分00秒”。2、用数字显示篮球比赛当时节数及每节时间的倒记时，计数器由分、秒计数器完成，秒计数器为摸60，分计数器应能计满12分钟。3、能随时用钮子开关控制比赛的启动/停止，启动后开始比赛，停止期间不计时，重新启动后继续计时。 4、每节比赛时间结束时，能以音响自动提示并暂停计时，同时节数自动加1。5、秒信号不必考虑时间精度，可利用实验仪上所提供的连续脉冲（方波）。二、总体框图依照课程设计的内容和要求，可将系统分为：主电路、开关启动/停止控制电路、置数电路和音响电路这四个功能模块。而主电路分为一个12进制减法、一个16进制减法、一个4进制加法计数、译码、显示电路；置数电路分为开机置数电路、每节比赛时间结束电路、每节比赛时间结束置数电路；开关电路分为防抖动开关电路、启动/停止控制器；音响电路分为音频振荡器、门控电路、喇叭电路。所参考的原理框图（图一）如下： 图一篮球比赛计时器的原理框图三 选择器件1、74LS04是6非门(反相器)，它的工作电压是5V，他的内部含有6个coms反相器，74LS04的作用就是反相把1变成0。 74LS04六个独立的反相器（6个非门）。它的功能表： 引脚功能：输入是A，输出是Y，6个相互独立倒相。供电电压5V，电压范围在4.755.25V内可以正常工作。门数6，每门输入输出均为TTL电平（2v高电平）,低电平输出电流-0.4mA,高电平输出电流8mA。 2、74ls00是常用的2输入四与非门集成电路，他的作用很简单顾名思义就是实现一个与非门。它的功能表如下：Vcc4B4A4Y3B3A3Y _14 13 12 11 10 9 8Y = AB ） 2输入四正与非门 74LS00 1 2 3 4 5 6 7 1A1B1Y2A2B2YGND 74LS00真值表：A1 B=1 Y=0A0 B=1 Y=1A1 B=0 Y=1A0 B=0 Y=1 3、74ls10管脚图74ls10引脚图：Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8 Y = ABC ） 3输入三正与非门 74LS10 1 2 3 4 5 6 7 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND四、功能模块1译码显示电路 选用器件时应注意显示译码器和显示器的相互配合。一是驱动功率要足够大，二是逻辑电平要匹配。例如，采用共阴型LED数码管应选“译中”为高电平的译码器；高电平驱动LED数码管时不能用普通TTL译码器，应选用功率门或者OC门。2开关启/停控制电路防抖动开关电路 由于机械开关的机械振动不适合对反应速度极快的门电路进行控制， 否则会发生误操作，所以应加防抖动电路产生稳定的0/1输出。 启/停控制电路当 Q1=1（开关置于启动位置）时，秒CP可加进秒计数器；Q1=0（开关置于暂停位置）时，秒CP被封锁；CP为固定“1”，则秒停走。Q2为每节比赛时间结束是发出的控制信号： 当Q2=0（每节比赛尚未结束）时，计数器计时；当Q2=1（每节比赛结束）时，计时器停止计数。清零电路 若选用加法计时，则当计到全场48分后，要继续开始新的一场比赛，必须清零。 开机时要求清零，可选用RC电路来实现，如图:3、置数电路、开机置数电路设计的电路要求开机能正确置数，可以选用RC电路的瞬态响应来实现 。开机时由于电容两端电压不能突变，则上图中初始电压Uc1（0）=0V，反相后若置数信号要求高电平有效，可利用这个高电平信号去置数。经过一段时间后，Uc1充电至高电平，经反相后，置数信号将不再起作用，应许进行比赛。若置数信号要求低电平有效，则可将R、C互换。采用非门是为了加一级门电路隔离干扰，提高抗干扰能力。 R、C参数的选择要考虑两个因素：延迟时间和器件对高低电平的要求。若RC太小，则置数不可靠，因为时间太短，来不及动作。若RC时间常数太大，会使开机高电平置数图中的Uc1无法充电至高电平范围（2、7）；或会使开机低电平置数电路中的Uc2无法达到要求的低电平范围，两种情况都会使置数一直进行，无法正常进行比赛。（2）、每节比赛时间结束电路上图四所示电路，根据减法计数器的特点，当计时器减至“00”分“00”秒时，每节比赛时间结束，应取出一个控制信号来。所选器件74LS192的逻辑功能可知，计时器减至0时其借位输出端BO的后半个周期会出现低电平，将分计时器十位D触发器的Q端和分计时器个位及秒计时器的三个74LS192的借位输出BO相“或”，就得到低电平有效的“每节比赛时间结束”控制信号，利用此信号使Q2置1，表示每节比赛时间结束。 利用Q2=1可以控制计时器置初始值、音响电路发声、计时器暂停工作。然后将钮子开关K拨至暂停位置可以使Q2恢复为0，不再置初始值从而允许比赛进行，停止音响提示、允许计时器工作。当休息时间到后，用钮子开关K拨至启动位置，又可开始新的一节比赛。这样每节比赛时间结束时，用钮子开关关断声音，下一节开始比赛时再用钮子开关启动。、每节比赛时间结束置数电路节计数器只在开机时置数1，而计时器在开机时置“12分00秒”，还在每节比赛时间结束后也应该置数，来保证下一节比赛的顺利进行。由下图可知：开机置数（Yc1=1）与节时间到置数（Q2=1）的逻辑关系为相“或”。选用或门及非门实现相应的控制。3音响电路音频振荡器 音频振荡信号VS可为正弦波或矩形波，一般800-1000HZ，可选用多种方案实现，如RC环形振荡器、自激对称多谐振荡器、555集成定时器构成的振荡器等。 门控电路及喇叭电路图六所示的门控电路及喇叭电路，利用TTL的功率门或OC门直接驱动小功率喇叭发声。CP1是周期1S的矩形波，则会产生隔半秒的嘟声，Q2是每节比赛的时间结束控制信号。（3）报警电路报警电路可用555定时器构成，也可用发光二极管代替。用555定时器需要构成振荡器，相对于用发光二极管比较复杂。4、安装调试安装完成一部分单元电路后，应先调试该单元电路功能，正常后再与其他的单元电路连接起来，最后统一调试。调试步骤如下：（1）主电路 显示电路-译码电路-六十进制和二十进制的减法计时器、十进制的加法计数器（2）开关启/停控制电路防抖动开关电路-启/停控制器（3）置数电路 开机置数电路通过开关机，检查是否可靠实现开机置数功能，并且将开关置启动位置，检查是否实现了十二进制减法计数器和四进制加法计数器。 每节比赛时间结束电路先检查当计数器减至“00”分“00”秒时，即Q2是否置为1，计时器是否暂停工作。然后将钮子开关K拨至暂停位置，观察Q2是否恢复为0；再将钮子开关K拨至启动位置，观察是否计时器开始计时。 每节比赛时间结束置数电路应当先检查计时器减至“00”分“00”秒时，即Q2置数为1时，计时器是否置初始值。然后将钮子开关K拨至暂停位置后再启动，观察是否计时器开始倒计时。 音响电路音频振荡器-门控电路-喇叭电路五、总体设计电路图 图七总体电路原理图 如图七所示，当开关A接右时，经防抖动开关输出为低电平，经过与门，仍为低电平，则LD=0，实现置数；开关A接左时，输出为高电平。图中的暂停/连续开关由空格键控制，当接右时，经防抖动开关输出为1，BO无借位时输出为1，有脉冲时为1，经三输入的与非门为0，再经与非门为1，所以能正常工作；当开关接左时，经防抖动开关后为0，经两个与非门仍为0，实现暂停计时。六、实验结果及分析1、拨动开关，当A=0时重新置数，当A=1时开始计数。当按空格键输出为0时暂停，当按空格键输出为1时继续。2、当计时器从12分00秒递减到00分00秒时，数码显示器不灭灯，同时发光二极管发光报警。但遗憾的是在仿真中二极管没有发光。3、手动控制K1和K2实现暂停和连续功能。4、在MULTISIM中进行仿真用Multisim2001进行模拟仿真，按照实验设计好的电路在Multisim2001中进行放置元件、设置电路参数、连接各元件，然后进行功能测试，经几次修改布线错误最终仿真成功。其中也出现些不可避免的误差，例如刚开始时不能实现六十进制。5、实验连线时比较成功，可遗憾的是显示器的第一位数字不能正确显示出来。七、心得体会这次的课程设计,学生可以选择老师的题目，也可以自己命题,并且能够组队操作，很有趣味,同时也可以学到很多东西. 我认为,在这个学期的课程设计中,收获颇多，在此过程中,我们通过查找大量资料,请教老师,以及不懈的努力,不仅培养了独立思考,动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高.更重要的是,在实验课上,我们学会了很多学习的方法.而这是日后最实用的,真的是受益匪浅.要面对社会的挑战,只要不懈的努力，任何事情都会做到很好。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握