篮球比赛计时器的设计

课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 课程设计名称 课程设计名称 电子技术课程设计 题题 目 目 篮球比赛计时器设计 学学 院 院 电气与电子信息学院 学学 生生 姓姓 名 名 专专 业 业 信息工程 学学 号 号 成绩 精品文档 2欢迎下载 西华大学课程设计说明书 指指 导导 教教 师 师 日期 年 7 月 13 日 精品文档 1欢迎下载1欢迎下载1欢迎下载 西华大学课程设计说明书 精品文档 1欢迎下载1欢迎下载1欢迎下载 西华大学课程设计说明书 篮球比赛计时器设计篮球比赛计时器设计 摘摘 要 要 本设计是简单应用脉冲数字电路对篮球比赛计时器进行设计 本设 计能够对篮球比赛进行 24 秒为例处罚倒计时以及对每节比赛的 12 分钟进行倒 计时 本电路主要由五个模块构成 计数器 秒脉冲发生器 控制电路 译码显 示电路和报警电路 控制电路直接控制计数器开始计数 暂停 连续计数等功 能 译码显示电路的显示等功能 当控制电路的置数开关闭合时 在数码管上 会显示数字 24 启动电路后每当一个秒脉信号输入到计数器时 数码管上的数 字就会自动减 1 当计时器递减到零时 报警电路发出光电报警与蜂鸣信号 本设计所具备的功能 实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能 在社会 生活中也具有广泛的应用价值 关键词 关键词 计数器 24 秒倒计时 译码显示电路 控制电路 报警电路 AbstractAbstract The design is simple application of pulse digital circuit design of basketball game timer This design to the game of basketball to 24 seconds for cases of punishment countdown and on 12 minutes per game countdown This circuit is mainly composed of five modules counter second pulse generator control circuit decoding display circuit and alarm circuit Control circuit direct control counter to start counting pause continuous count and other functions decoding display circuit display and other functions When the control circuit of the switch is closed in the digital tube can display the number 24 start circuit whenever a seconds pulse signal input to the counter digital tube digital will automatic minus 1 When the timer is reduced to zero the alarm circuit of a photoelectric alarm signal and the buzz The function of this design has realized the function of time tracing in many special occasions It also has a wide application value in social life KeywordsKeywords Counter 24 seconds countdown decoding display circuit control circuit alarm circuit 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载2欢迎下载 西华大学课程设计说明书 目录目录 1前言 3 1 1设计背景 3 1 2设计目标 3 1 3实施计划 3 1 4必备条件 3 2 总体方案设计 4 2 1 方案比较 4 2 1 1 方案一 4 2 1 2 方案二 6 2 2 方案论证 6 2 3 方案选择 8 3 单元模块设计 9 3 1 各单元模块功能介绍及电路设计 9 3 1 1 秒脉冲发生器的设计 9 3 1 2 12 分钟倒计时器的设计 9 3 1 3 24 秒倒计时器的设计 11 3 1 4 节次电路的设计 12 3 1 5 报警和提示音电路 12 3 2 特殊器件的介绍 13 3 2 1 计数器 74LS192 13 3 2 2 BCD 码 7 段译码器 CD4511 14 3 2 3 555 时钟芯片 15 4 系统调试 16 4 1 调试环境 16 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载3欢迎下载 西华大学课程设计说明书 4 2 硬件调试 16 4 2 1 功能调试 16 4 2 2 秒脉冲发生器 16 4 2 3 24 秒倒计时 18 4 2 4 12 分倒计时器 18 4 2 5 节数计数单元 19 4 2 6 篮球比赛计时器置数功能 20 4 2 7 篮球比赛计时器暂停功能 20 4 2 8 篮球比赛计时器报警响音功能 21 5 结论 22 6 总结与体会 23 7 谢辞 24 8 参考文献 25 附录 26 1 1 前言前言 1 1 1 1 设计背景设计背景 随着经济的发展 人们物质生活逐渐丰富 对精神文明的追求也同样不断 提高 人们都希望拥有好的心态以及强健的体魄 于是人们通过体育运动来锻 炼自己 特别是自从 21 世纪姚明进入 NBA 之后 中国便刮起了阵阵篮球风 青 少年对篮球的热情也是日渐高涨 为此 在充分理解篮球比赛规则的基础上 设计出简易的篮球比赛计时器 此篮球计时器简单 精度高 充分体现了篮球 比赛的公平公正 适合国家篮球运动普及和青少年篮球运动的发展 对我们专 业的学生来说 这个课题比较适合现阶段的我们来设计 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载4欢迎下载 西华大学课程设计说明书 1 2 1 2 设计目标设计目标 设计的计时器具有 24 秒倒计时跟 12 分钟倒计时功能的篮球比赛计时器篮 球比赛计时器 实际上是一种多功能倒计时装置 它包括 12 min 24 s 倒计时 按键启停功能和自动音响提示等 该电路主要由秒信号发生电路 启停电路 声响电路 门控电路 显示电路和计数电路等组成 篮球比赛上下半场四节制 每节 12 min 要求能随时暂停 启动后继续 计时 一节比赛结束后可清零 按篮球比赛规则 进攻方有 24 s 为倒计时 要求进攻方得到发球权后 必须在 24 s 内完成一次进攻 否则将球权判给对方 因此需要一个具有 24 s 的倒计时功能 分 秒 显示用 LED 数码管 应配用相应译码器 用扭子开关控制计时器的启动 暂停 24s 计时时间到 每节结束和全场结束能自动音响提示 1 3 1 3 实施计划实施计划 首先就是要理清实现设计的框图 在总体框图的指导下 作出具体的电图 由要设计实现的功能 计算出各个电路元件的值 并逐一对各个元件进行选择 最后用仿真软件对设计进行仿真操作 调试软件 并对照出的设计有误的地方 进行必要的修正 确保设计的正确 1 4 1 4 必备条件必备条件 要实现该电路的设计 首要的就是要制定出设计的实现框图 并在老师的 指导和参照资料的条件下作出具体电路图 选定实现实现该设计的各种元器件 另外 还应由必要的软件帮助设计的完善和校验 例如本次设计 我们就用到 了 protues 这一软件来辅助我们的篮球比赛计时器的设计和调试 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载5欢迎下载 西华大学课程设计说明书 2 2 总体方案设计总体方案设计 对同一种目的的实现 可以用不同的方案 下面就着重介绍以下两种方案 对同一目的的实现方法 并比较两种方案的优劣 篮球比赛计时器的主要功能包括 12 分钟倒计时 进攻方 24 秒倒计时计 时暂停 重新开启和结束警报提示 该计时系统由以下四个电路模块组成 1 秒时基产生器 这部分利用 32 768KHz 需要通过分频器 最终产生 1 赫 兹的电信号 驱动整个电路的运作 这一模块主要是利用 CD4060 和 CD4027 的 锁存和分频功能来实现 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 节数记次 四个 LED 分别表示四场节次 根据比赛场次的转换 用适当的 方法使这四个 LED 依次自动指示四场节次 警报提示 当两个计数器中任一个计时到零时 BO 端出现低电平 通过和 二极管作用 发光二极管亮 起到报警作用 2 12 1 方案比较方案比较 2 1 12 1 1 方案一方案一 系统框图如图 2 1 所示 图 2 1 方案一的系统框图 工作原理简述 接通电源后 场外裁判将计时器开关拨到 置数 状态 锁 存器处于禁止状态 计时显示器显示 12 00 和 24 数字 主裁判抛球时 计时开 始 若双方有暂停或犯规 裁判暂停计时 此时计数被锁存 暂停结束 计数 继续 此外 24 秒进攻时间到时 报警提示响起 转而进入下一个 24 秒进攻 阶段 每小节时间结束时 报警同样响起 节数增加一 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载6欢迎下载 西华大学课程设计说明书 2 1 22 1 2 方案二方案二 图 2 2 方案二的系统框图 工作原理简述 接通电源后 场外裁判拨到单节 置数 状态 使的显示屏 上显示 12 00 和 24 的字样 当主裁抛球 比赛开始 同时计时开始 12 分和 24 秒倒计时 如果在比赛当中有犯规或其他情况需要暂停 裁判按下 暂停 按钮 时间被锁存器锁存 等罚完球或者情况处理完后 按下按钮 24 秒清零 计时继续 如果在比赛当中出现进攻时间超过 24 秒 此时警报响起 报警灯提 示 如果比赛时间少于 24 秒 则以比赛时间为准 忽略进攻时间 一旦 12 分 钟计时结束 同样报警提示 当下一节比赛开始 比赛节数就加一 直到四节 比赛结束 2 22 2 方案论证方案论证 方案可行性分析 对于方案一不可行 因为缺少几个重要的计时器的功能 报警声电路和提 示音电路不能用一个电路实现 是因为报警声是连续的 因此需要一个单稳态 电路和一个多谐震荡电路 而提示音是间断的 只需一个多谐震荡电路即可 并且它们的工作状态不同 对其元件的参数设置也就不同 至于置数功能 不 能将 24 秒进攻时间结束后很好的置回到 24 秒 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载8欢迎下载 西华大学课程设计说明书 对于方案二可行 是在方案一的基础之上进行修改和完善的 实现报警电 路和提示音电路分开 以达到各自的工作状态 使计数器的功能更加独立完善 彼此不会产生干扰 另外 更加具有操作性 2 32 3 方案选择方案选择 比较方案一和方案二可以看出 方案二比方案一更加可靠 而且使用到的 元器件也都是我们所常用到的一些元件比如 555 CD4511 74LS192 以及开关 电容 电阻 各种门电路等一些我们所学过 用过的基本器件 从操作行和可 行性上说方案二思路清晰 成品的使用方便等优势 从自身的势力上来说 方 案二略显复杂一些 但由于本次设计是第一次将数字电子电和模拟电子运用于 实际的电路设计中 我们尚未完全的掌握这 2 门知识 对电路还不能达到最优 化的设计 所以综合各个方面的因素 我选择了方案二作为本次课题的主要研 究对象 本文也将注重介绍方案二的设计方法 精品文档 9欢迎下载9欢迎下载9欢迎下载 西华大学课程设计说明书 3 3 单元模块设计单元模块设计 本节主要介绍系统各单元模块的具体功能 电路结构 工作原理 以及各 个单元模块之间的联接关系 同时本节也会对相关电路中的参数计算 元器件 选择 以及核心器件进行必要说明 3 13 1 各单元模块功能介绍及电路设计各单元模块功能介绍及电路设计 本系统主要分为 7 个单元模块 它们分别是 秒脉冲发生器的设计 12 分 钟倒计时器的设计 24 秒倒计时器的设计 译码电路和显示器的设计 节次电 路的设计 报警和提示音电路和时序控制电路 各单元模块功能及相关电路的 具体说明如下 3 1 13 1 1 秒脉冲发生器的设计秒脉冲发生器的设计 该部分电路要完成一个功能 也是该设计的驱动部分 由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器作为时间标准信号源 电路图如下 精品文档 10欢迎下载10欢迎下载10欢迎下载 西华大学课程设计说明书 图 3 1 555 多谐振荡器 3 1 23 1 2 1212 分钟倒计时器的设计分钟倒计时器的设计 该部分主要由555定时器 十进制同步加 减计数器74LS192减法计数电路 CD4511译码电路和4个7段数码管及相关电路组成 运用2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 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 置数时 输出的数是与输入的数是一样的 所以我设置的数是 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 0 5 4 3 2 1 0 实现了六进制的功能 12 分钟倒计时分部分 也是运用两片可逆计数器 74LS192 来构成减计数器 在两片计数器的连接上 与秒部分一样 也是把低位的借位信号作为高位的时 精品文档 11欢迎下载11欢迎下载11欢迎下载 西华大学课程设计说明书 钟脉冲进行连接 而低位计数器的时钟脉冲则是用秒部分高位计数器的借位输 出信号来充当的 运用以上两个计数器组合 就在低位计数器从 0 变到 9 或从 0 变到 5 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 实现倒计时功能 电路图如下 精品文档 12欢迎下载 西华大学课程设计说明书 图3 2 12分倒计时器 3 1 33 1 3 2424 秒倒计时器的设计秒倒计时器的设计 24 秒计数器的倒计时功能 用两片 74LS192 分别做个位 低位 和十位 高位 的倒计时计数器 由于本设计只需要从开始时的 24 倒计到 00 然后停止 所以可以直接运用十进制的 74LS192 进行减计数 因为预置的数不 是 00 所以我选用置数端 PL 来进行预置数 低位的借位端 TCD 输出低电平 用作高位的时钟脉冲 电路图如下 图 3 3 24 秒倒计时器 精品文档 13欢迎下载 西华大学课程设计说明书 3 1 43 1 4 节次电路的设计节次电路的设计 将这四个 D 触发器依次命名为 D1 D2 D3 D4 四个 D 触发器级连 前一 个输出送入下一个输入 用一个共同的时钟脉冲 形成同步动作 为了保证每 次输出只有一位是高电平 用个或门把 Q2 Q3 进行或运算后 送入或非门与 Q1 进行运算后送回 D1 当电源刚接通 开关 G 没有接地 整个计时系统没有进 行工作 Q1 Q4 为低电平 0000 状态 D 1 四个 LED 都不亮 合上 G 接高 电平 这样 当 G 接通时就有了一个电平的上升沿跳变 Q1 D1 1 1000 状态 LED1 亮 指示第一节比赛 电路进入循环状态 倒计时电路重置一次 该电路 状态转换一次 实现节次自动指示 电路图如下 图 3 4 节次显示器 3 1 53 1 5 报警和提示音电路报警和提示音电路 报警电路和提示音电路 都是由 555 构成单稳态触发器和多谐振荡器来实 现的 共需 6 个电容 4 个电阻 2 片 555 芯片 和两个蜂鸣器 555 的 6 7 管脚连接构成单稳态触发器 555 的 2 6 管脚连接构成多谐振荡起 当单稳态 触发器的 2 管脚输入为低电平时 则其 3 管脚输入出为高电平 高电平持持续 时间 Tw 1 1RC 当 Tw 结束 则 3 管脚又变为低电平 单稳态触发器的 3 管脚 连接多谐振荡器的 4 管脚复位端 且是低电平有效 用来控制多谐振荡器的 3 管脚输出是否为低电平 当单稳态触发器还处于 Tw 时间段时 则多谐振荡器 4 管脚无效 3 管脚输出为高 蜂鸣器响动 当单稳态触发器还处于 Tw 结束后 则多谐振荡器输出为低 多谐振荡器 4 管脚有效 3 管脚输出为低 蜂鸣器停 止响动 电路图如下 精品文档 14欢迎下载 西华大学课程设计说明书 图 3 5 报警电路 3 23 2 特殊器件的介绍特殊器件的介绍 本系统中主要使用了如下一些功能器件 计数器 74LS192 BCD 码 7 段译码 器 CD4511 555 时钟芯片 D 触发器芯片 下面就这些器件的功能特点 主要参 数和使用方法作相应说明 3 2 13 2 1 计数器计数器 74LS19274LS192 Protues 中计数器 74LS192 元件符号如图 3 6 图 3 7 192 的清除端是异 步的 当清除端 MR 为高电平时 不管时钟端 CPD CPU 状态如何 即可 完成清除功能 192 的预置是异步的 当置入控制端 PL 为低电平时 不管 时钟 CP 的状态如何 输出端 Q0 Q3 即可预置成与数据输入端 D0 D3 相 一致的状态 192 的计数是同步的 靠 UP DN 同时加在 4 个触发器上而实现 在 UP DN 作用下 Q0 Q3 同时变化 从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰 当进行加计数或减计数时可分别利用 UP 或 DN 此时另一个时钟应为高电平 当计数上溢出时 进位输出端 TCU 输出一个低电平脉冲 其宽度为 UP 低电 平部分的低电平脉冲 当计数下溢出时 借位输出端 TCD 输出一个低电平脉 冲 其宽度为 DN 低电平部分的低电平脉冲 当把 TCD 和 TCU 分别连接后一级的 DN 和 UP 即可进行级联 双列直插封装引出端符号如图 TCDWN 错位输出端 低电平有效 TCUP 进位输出端 低电平有效 CNTDWN 减计数时钟输入端 上升沿有效 CNTUP 加计数时钟输入端 上升沿有效 MR 异步清除端 P0 P3 并行数据输入端 PL 异步并行置入控制端 低电平有效 Q0 Q3 输出端极限值 图 3 6 精品文档 15欢迎下载 西华大学课程设计说明书 D0 15 Q0 3 D1 1 Q1 2 D2 10 Q2 6 D3 9 Q3 7 UP 5 TCU 12 DN 4 TCD 13 PL 11 MR 14 P1 1 Q1 2 Q0 3 CNT DWN 4 CNT UP 5 Q2 6 Q3 7 GND 8 P3 9 P2 10 PL 11 TC UP 12 TC DWN 13 M R 14 P0 15 VCC 16 U SN74LS192N 图 3 6 74ls192 元件符号 图 3 7 74LS192 引脚 3 2 23 2 2 BCDBCD 码码 7 7 段译码器段译码器 CD4511CD4511 如下图 3 8 图 3 9 所示 该图为 BCD 码七段译驱动器及数码显示器 A B C D 为 BCD 码输入端 QA QB QC QD QE QF QG 为译码输出端 输 出 1 有效 用来驱动共阴极 LED 数码管 当有输入信号输入时 对应的输出 端输出高电平 1 此时数码显示器相对应的端脚接受到信号 从而使对应的 灯管亮起 显示对应的数字 LT 为测试输入端 LT 0 时 译码输出全为 1 BI为消隐输入端 BI 0 时 译码输出全为 0 即七段显示器处于消隐状 态 LE 为锁定端 LE 1 时译码器处于锁定状态 译码输出保持在 LE 0 时 的数值 LE 0 时正常译码 A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI 4 LE STB 5 QA 13 QB 12 QC 11 QD 10 QE 9 QF 15 QG 14 A 7 B 1 C 2 D 6 LE 5 B I 4 LT 3 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 VDD 16 GND 8 U C D4511B C N 图 3 8 CD4511 元件符号 图 3 9 CD4511 引脚图 精品文档 16欢迎下载 西华大学课程设计说明书 3 2 33 2 3 555555 时钟芯片时钟芯片 如图 3 10 图 3 11 555 电路由电阻分压器 电压比较器 基本 RS 触发 器 放电管和输出缓冲器 5 个部分组成 它的各个引脚功能如下 1 脚 GND 或 Vss 外接电源负端 VSS 或接地 一般情况下接地 8 脚 VCC 或 VDD 外接电源 VCC 双极型时基电路 VCC 的范围是 4 5 16V CMOS 型时基电路 VCC 的范围为 3 18V 一般用 5V 3 脚 OUT 或 Vo 输出端 2 脚 TR 低触 发端 6 脚 TH 高触发端 4 脚 R 是直接清零端 当 R 端接低电平 则时基电 路不工作 此时不论 TR TH 处于何电平 时基电路输出为 0 该端不用时应 接高电平 5 脚 CO 或 VC 为控制电压端 若此端外接电压 则可改变内部两 个比较器的基准电压 当该端不用时 应将该端串入一只 0 01 F 电容接地 以防引入干扰 7 脚 D 放电端 该端与放电管集电极相连 用做定时器时电容 的放电 电阻分压器由三个 5k 的等值电阻串联而成 电阻分压器为比较器 C1 C2 提供参考电压 比较器 C1 的参考电压为 2 3Vcc 加在同相输入端 比 较器 C2 的参考电压为 1 3Vcc 加在反相输入端 比较器由两个结构相同的集 成运放 C1 C2 组成 高电平触发信号加在 C1 的反相输入端 与 同相输入端的参考电压比较后 其结果作为基本 RS 触发器 R 端的输入信号 低电平触发信号加在 C2 的同相输入端 与反相输入端的参考电压比较后 其结 果作为基本 RS 触发器 S 端的输入信号 基本 RS 触发器的输出状态受比较器 C1 C2 的输出端控制 在 1 脚接地 5 脚未外接电压 两个比较器 C1 C2 基准 电压分别为 2 3Vcc 1 3Vcc R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U LM555CN 图 3 10 555 元件符号 3 11 555 引脚图 精品文档 17欢迎下载 西华大学课程设计说明书 4 4 系统调试系统调试 4 14 1 调试环境调试环境 Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件 它 不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能 还能仿真单片机及外围器件 它是目 前最好的仿真单片机及外围器件的工具 虽然目前国内推广刚起步 但已受到 单片机爱好者 从事单片机教学的教师 致力于单片机开发应用的科技工作者 的青睐 具有 4 大功能模块 a 智能原理图设计 ISIS 丰富的器件库 超过 27000 种元器件 可方便地创建新元件 智能的器件搜索 通过模糊搜索 可以快速定位所需要的器件 智能化的连线功能 自动连线功能使连接导线简 单快捷 大大缩短绘图时间 支持总线结构 使用总线器件和总线布线使电路 设计简明清晰 可输出高质量图纸 b ProSPICE 混合仿真 基于工业标准 SPICE3F5 实现数字 模拟电路的混合 仿真 超过 27000 个仿真器件 可以通过内部原型或使用厂家的 SPICE 文件自 行设计仿真器件 Labcenter 也在不断地发布新的仿真器件 还可导入第三方 发布的仿真器件 c 独特的单片机协同仿真功能 支持主流的 CPU 类型 如 ARM7 8051 52 AVR PIC10 12 PIC16 PIC18 PIC24 dsPIC33 HC11 等 d 实用的 PCB 设计平台 先进的自动布局 布线功能 支持器件的自动 人工布局 支持无网格自动布线 或人工布线 支持引脚交换 门交换功能使 PCB 设计更为合理 完整的 PCB 设计 功能 可以输出多种格式文件 4 24 2 硬件调试硬件调试 4 2 14 2 1 功能调试功能调试 通过几天的的理论设计 为了验证对理论应用的正确性 选用 Protues 进 精品文档 18欢迎下载 西华大学课程设计说明书 行仿真 验证所设计的电路能否实现清零 启动 暂停 继续 报警 节数显 示等功能 以及 24 秒和 24 秒的倒计时功能 4 2 24 2 2 秒脉冲发生器秒脉冲发生器 调试目的 测试秒发生器是否能够产生频率接近 1HZ 的脉冲 调试电路 如图 4 1 图 4 1 逻辑图 555 多谐振荡器 调试结果 如图 4 2 精品文档 19欢迎下载 西华大学课程设计说明书图 4 2 波形 黄色部分 精品文档 20欢迎下载 西华大学课程设计说明书 4 2 34 2 3 2424 秒倒计时秒倒计时 调试目的 调试 24 秒倒计时器能否常倒计时 调试电路 如图 4 3 图 4 3 24 秒倒计时测试电路 调试结果 能够完整的从 24 秒倒数到 00 4 2 44 2 4 1212 分倒计时器分倒计时器 测试目的 检测 12 分倒计时器能否正常工作 精品文档 21欢迎下载 西华大学课程设计说明书 测试电路 如图 4 4 图 4 4 12 分倒计时器测试电路 测试结果 通过测试电路显示的结果可以判断出该电路工作正常 4 2 54 2 5 节数计数单元节数计数单元 测试目的 检测比赛节次电路能否正常计数显示 测试电路 如图 4 5 精品文档 22欢迎下载 西华大学课程设计说明书 图 4 5 节次计数电路 精品文档 23欢迎下载 西华大学课程设计说明书 测试结果 从左到右分别表示比赛的 1 2 3 4 节 测试时 led 灯分别依次亮起 节次 计数显示正常 4 2 64 2 6 篮球比赛计时器置数功能篮球比赛计时器置数功能 测试目的 通过开关来控制篮球比赛计时器的置数 使的比赛开始前调准好比赛的总时 间和进攻时间 测试电路 如图 4 6 图 4 6 篮球比赛计时器置数测试电路 测试结果 通过调试电路的仿真可以清晰的看到置数功能的正常运转 显示 12 00 和 24 字样 4 2 74 2 7 篮球比赛计时器暂停功能篮球比赛计时器暂停功能 测试目的 检测比赛因犯规和意外情况遭成的比赛暂停 通过暂停开关来实现 精品文档 24欢迎下载 西华大学课程设计说明书 测试电路 如图 4 7 图 4 7 篮球比赛计时器暂停功能测试电路 测试结果 开关后 电路上的计时器停留在 11 38 和 02 的位置 4 2 84 2 8 篮球比赛计时器报警响音功能篮球比赛计时器报警响音功能 测试目的 秒计时时间到 00 时 报警会想起 同时 LED 灯会亮起 报警是由来两个 555 定时器组成 并且通过参数的调节 报警时长为 5 秒 测试电路 如图 4 8 精品文档 25欢迎下载 西华大学课程设计说明书 精品文档 1欢迎下载 西华大学课程设计说明书 图 4 8 报警电路 测试结果 12 分钟单节比赛结束或者 24 秒倒计到时 报警器响起 报警 LED 灯亮起 精品文档 2欢迎下载 西华大学课程设计说明书 5 5 结论结论 该设计用仿真软件 proteus 的验证了理论分析结果的正确性 此次课程设计经过 为期 2 周的不懈努力 目前基本达到了预期的要求 通过对整个系统的调试 可得到 如下结论 本设计是基于篮球比赛的计时器 通过人为操作以及电子线路的控制 达 到计时器启动 置数 清零 暂停 继续 报警响音等功能 理解了由 555 多谐振荡器作为秒脉冲发生器应用的场合 采用不同的逻辑门来实 现电子线路的时序控制 对可逆十进制计数器 74LS192 译码器 CD4511 D 触发器的认 识更加深入明确 不过 这个设计还是有它的不足之处 首先就是电路设计有些复杂 元器件种类有 点多 它们会耗费掉一定的电力 另外就是其智能化程度不高 由于电子器件之间的误 差 会造成整个计时的误差 鉴于是采用仿真软件仿真的 在理论上是虽然可行 但是 在实际工程上需要接受检验 由于时间条件的限制就没有做出实物 精品文档 3欢迎下载 西华大学课程设计说明书 6 6 总结与体会总结与体会 在确定课程设计题目之后 通过上网和查阅相关图书 参考了许多相关的资料 在设计中又参考了以前学过的数字电子表设计的原理图 有了基本的思路 但着手设 计时 又出现了许多未预料到的问题 例如控制时序电路的设计 这部分比较关键 会影响到芯片的正常工作 经过和同学的努力思考尝试以及老师的帮助 基本上解决 了这个问题 此外 就是对于十进制计数器 74LS192 的认识 这个芯片是没有学过的 但是经过自己的上网查找 掌握了这个芯片的逻辑功能和应用范围 主要参数等 体 会到了自学的味道 另外就是对仿真软件的认识和熟练操作 通过仿真解决了不少工 程上的问题 同时也发现了不少问题 在后来的设计中一次次被解决 深切感受到最 为设计者必需的严谨细致的治学态度 总之 这次实验过程中我受益匪浅 培养了我 的设计思维 增加了动手操作的能力 更让我体会到实现电路功能的成就感 本次设计还是有许多的不足之处 比如说本次设计的篮球比赛计时器的功能并不强 大 人为控制较多 精确度低等问题 我们在以后可以设计功能更为强大的篮球比赛计 时器 比如说我们可利用单片机实现篮球比赛计时器的智能操作 只是由于时间以及个 人的能力问题我们暂时还难以设计出这样的电路 这让我深深明白要想在设计方面有所 成就 就必须掌握各个方面的知识 融会贯通 充分了解项目的使用功能 确保其可 靠性 安全性 精品文档 4欢迎下载 西华大学课程设计说明书 7 7 谢辞谢辞 在庄老师的指导下 我终于完成了本次课程设计 所以我由衷的感谢庄老师对 我学习的帮助 庄老师积极负责 严谨求实 态度热忱 和蔼 就是在非常忙的时候 也会抽出抽时间 积极指导我们进行课程设计 给我留下了深刻影响 在整个设计过程中 遇到了大大小小的问题 有的问题 通过查阅资料 和同学 探讨 自己很好的解决了 然而 仍有部分问题 由于能力有限 解决不了 自然我 们想到了我们的指导老师 在中途几次向老师需求帮助过程中 庄老师不厌其烦的听 取我们的问题 积极引导我们 帮我们分析解决 并且也指出我们在设计中存在的错 误和缺陷 更难得可贵的是 当遇到难题时 庄老师并不是直接就给我们正确的解决 方案 相反 老师会帮我们仔细分析 提出不同的解决方案和思路 让我们从不同的 方向来攻克难关 这样一来 不仅开拓我们的思维 而且极大地的丰富了我们的知识 面 使得我们不畏失败 敢于思考 打破常规 勇于创新 在整个设计过程中获益良 多 可以说 庄老师的指导对于我此次课程设计的成功起着举足轻重的作用 通过这 次课程设计 我更加熟悉了课程设计的主要流程 这对于我在大四的毕业设计具有重 要的指导作用 除此之外 通过与庄老师的交流学习 我从他那也学到了不少关于本 专业方面的知识 这些都是在书本上很难学到的 另外 我还要感谢学校安排的这次课程设计 为我们熟悉我们的相关专业提供了平 台 当然 这次课程设计能取得成功 还少不了我们班的其他同学的帮助 由大家共同 努力 最终我才取得较为满意的成绩 精品文档 5欢迎下载 西华大学课程设计说明书 8 8 参考文献参考文献 1 康华光主编 电子技术基础 M 数字部分 第三版 高等教育出版社 2005 2 华成英 电子技术 M 北京 中央广播电视大学出版社 2006 3 徐学彬 电子技术实验指导书 M 成都 西华大学 2011 11 4 赵淑范等 电子技术实验与课程设计 M 北京 清华大学出版社 2006 5 贾更新 电子技术基础实验设计与仿真 M 郑州 郑州大学出版社 2006 6 杨旭东等 实用电子电路精选 M 北京 化学工业出版社 2007 7 朱清慧等 Proteus 教程 电子线路设计 制版与仿真 M 北京 清华大学出版 社 2008 8 陈大钦 电子技术基础实验 电子电路实验 设计 仿真 M 高等教育出版社 2000 版 9 彭介华 电子技术课程设计指导 M 北京 高等教育出版社 2006 10 康华光 数字电子技术 M 第三版 高等教育出版社 2015 精品文档 6欢迎下载 西华大学课程设计说明书 附附录录 附录 1 系统的原理电路图 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U5 555 R5 1K R6 6 8k C2 10uF 5V C1 0 01uF D0 15 Q0 3 D1 1 Q1 2 D2 10 Q2 6 D3 9 Q3 7 UP 5 TCU 12 DN 4 TCD 13 PL 11 MR 14 U16 74LS192 D0 15 Q0 3 D1 1 Q1 2 D2 10 Q2 6 D3 9 Q3 7 UP 5 TCU 12 DN 4 TCD 13 PL 11 MR 14 U17 74LS192 SW5 SW SPDT 清零端 左清零 右正常工作 R9 1k R1 0 33k D1 LED RED A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI 4 LE STB 5 QA 13 QB 12 QC 11 QD 10 QE 9 QF 15 QG 14 U14 4511 A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI 4 LE STB 5 QA 13 QB 12 QC 11 QD 10 QE 9 QF 15 QG 14 U15 4511 SW4 SW SPDT 置数端 左置数 右工作 D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U1 4013 D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U2 4013 D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U3 4013 D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 R 4 S 6 U4 4013 R2 0 33k D2 LED