篮球定时30秒电路设计.docx

武汉理工大学专业课程设计（一）课程设计说明书 篮球定时30秒电路设计1技术指标1.1 初始条件直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等备工具1.2 技术要求设计篮球30秒定时电路，要求可以由人触发，定时30秒钟之后发出报警声或者发出告警信号，要求定时时间可以进行调节。1.3 555秒脉冲发生器由NE555构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容C1被充电，VC上升，当VC上升到2/3VCC时，触发器被复位，此时V0为低电平，电容C通过R2和T放电，使VC下降，当下降至1/3 VCC时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。当C放电结束时， VCC将通过R2和R3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，其频率为：f=1.43/(R3+2R2)C。取R3=100，R2=1.8K，C1=100n，C2=10u达到要求。 图1 555秒脉冲发生器1.4 发光二极管报警电路 发光二极管由二极管的导通和截止来控制灯的亮灭.当输入端（in）输入高电平时，二极管截止，当输入端低电平时，二极管导通，灯亮，实现报警。 图2 发光二级管报警器2 方案设计及其比较2.1方案一 此方案有2个74LS192构成减计数，2个74LS48完成显示，一个发光二极管完成报警，由信号发生器提供1HZ的方波信号。计数原理是：CPU加计数时钟输入端，CPD减计数时钟输入端，LD预置输入控制端，异步预置。CR为复位输入端，高电平有效，异步清零，当CPU输入高电平，CPD输入时钟脉冲，LD输入高电平，CR端输入低电平时，计时器执行减计数功能。当高低位计数器全处于零，且低位没有脉冲输入时，置数端LD=0, 计数器完成并行置数，在低位有时钟输入的情况下，计数器再进行下一次减计数。由输出端ABCD输入74LS48输入端来完成显示，当减计数到0时，BQ端发出借位下跳脉冲。当BQ端为低电平时发光二极管导通，灯亮。实现报警。因为周期是30秒，所以在30秒循环后，灯正好发光。完成报警功能。当30秒后开始下一次循环。图32.2 方案二该方案与方案一的电路图基本相同。就是提供信号源的信号发生器变成555秒脉冲。其他的电路的基本功能是一样的。并且都可以完成清零和启动的功能。方案二的电路图图42.3方案比较 方案一是由信号发生器提供的方波信号，稳定而且频率调节容易。但是方案二是由555提供的方波信号，不稳定而且频率很难调节，因为它的频率要手动调节电阻R与电容C的大小来控制频率。所以我们选用第一种实验方案作为实现方案。3实现方案 3.1方案原理 计数电路选用两片集成电路74LS192进行减计数。74LS192构成预置数的三十进制递减计数器，计数器十位接成三进制，计数器个位接成十进制，置数端D1、D2、D3、D4通过开关接高低电平，若LD接高电平可进行其他置数；此计数器预置数为（0011 0000）=（30）10，只有当个位端发出错位脉冲，十位计数器才做减计数。左边74LS192构成1秒减计数电路（即个位） 实验电路图图5它的计数原理是：使CPU输入高电平，计数脉冲输入个位74LS192引脚CPD脚，当减计数到零时，个位 74LS192的BO端发出错位脉冲，使十位计数器开始减计数，当十位计数器减计数到零时，十位的BO端发出借位下跳脉冲，并使LED亮。当高、低位计数器处于全零时，个位CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下次循环减计数。30秒减计数器ABCD输出端输入译码器74LS48的输入端。在由显示器共同完成显示。暂停可以由信号的接入与断开来实现。当完成30秒一次循环时十位的BQ端发出一个错位脉冲，发光二极管导通，灯亮。但错位脉冲结束时。开始下一次循环。以此往复。图63.2器件说明 图7 74LS192引脚图 图8 74LS192逻辑图输出输入MRLDCPUCPDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdcbadcba011XXXX加计数011XXXX减计数图9 74LS192功能表CPU 为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。 LD 为预置输入控制端，异步预置。 CR 为复位输入端，高电平有效，异步清除。 CO 为进位输出：1001状态后负脉冲输出， BO 为借位输出：0000状态后负脉冲输出 图10 74LS48的引脚图 图11 74LS48逻辑表达式图12所示为七段显示译码器7448功能表输入端A3 、A2 、 A1和 A0接收四位二进制码，输出ag为高电平有效，可直接驱动共阴极显示器，三个辅助控制端 LT、BI/RBO、RBI ，以增强器件的功能，扩大器件应用.4 调试过程及结论4.1实验步骤1根据第一种方案电路图，在面包板上连接好电路，并确定正负极以及开关的位置。在用万能表检测各部件。2检测完后接上电源，调整信号发生器，输出1HZ方波，输入个位74LS192的CPU端，将启动键关闭。将清零键置入低电平。4.2 调试实接入脉冲后，发现显示器上从30减到0,然后发光二极管灯亮。然后显示器重新显示30。再次循环。调节信号发生器的方波频率使一次循环的周期为30秒。4.3 实验结论：设计电路可以完成30秒减计功能，并在30秒都使发光二极管发光。说明该电路满足设计方案要求，本实验设计完成任务要求，设计方案成功。5心得体会这次实验设计从设计到调试共用一个星期，在此期间我们分成若干小组共同完成任务，虽然本实验的任务不多，但到各个元器件的设计及功能大家都是第一次去设计和查阅，走不少弯路，在其中也学习到了一些查阅资料的技巧，也充分利用了图书馆中的资料。并且熟练掌握了各个器件的功能及使用方法。在这个星期中，记忆最深刻的就是设计电路的连接，一次在面包板在做这种中规模的实验，接线布局的问题大家都是第一次遇到所以要接错好多线，再重新接，在这个过程中我懂得在接线前先想好布局的问题，尽量避灭重新接的局面。由于是第一次做这样的规模设计性试验，经验不足，不过通过这次设计性实验，让我学到了不少的知识，体会也颇多，具体如下。1在实验前一定要仔细分析实验要求，脑海中初步拟定方案，列出实验所需要的器件。然后到网上或图书馆查阅相关知识，最后整理资料，写出自己的方案，并且初步检测可行性。2在实验的实现阶段，我们要认真布线，看上去容易，但是要真正的做好，却也不容易，接线的有序性，合理性，及其电路调试时各种问题的分析，检测以及解决方案的提出，都需要经过一个探索，尝试的过程。虽然在这个过程中枯燥乏味，但是实践是最好的学习过程，在实验中我们会学习到很多，包括对芯片功能应用的了解，电路检测的一些方法。这些平时看来都需要苦记的东西，在实验不知不觉就学会了。这次实验对我们以后实验打下了基础。3让我体会到了设计性试验的严谨性，学习过程中的每一步都有各自的方法和目的。每一个环节都有特定的内容和规范的步骤。本实验也锻炼我们的独立思考能力，思维的创造能力。让我们熟悉设计性试验的规范，并且按照它的模式来完成设计性试验的设计任务。让我们接受了一次系统的训