数电30秒篮球定时计数器

1、目录课程设计题目一 : 篮球竞赛计时器 2.一、设计原理 2.二、设计过程及步骤 2.1、电路设计图 2.2、计数原理 3.3、设计过程 3.I 、计数器 3.II 、秒脉冲信号控制电路 5.III 、秒脉冲信号发生电路 5.IV 、报警电路 6.V、译码显示电路 6.VI 、设计方案原理图 7.三、电路修改与调试 8.四、运行效果图 9.课程设计题目二 : 智力竞赛抢答器 1.1一、电路的原理方框图 1.1二、工作原理 1.1.三、单元电路设计 1.11、抢答器电路 1.12、锁存电路 1.2.3、清零电路 1.3.4、指示灯电路 1.3.5、时钟信号电路 1.4.6、总电路图 1.4.四、

2、电路的调试与修改 1.4课程设计心得体会总结 1.5.课程设计题目一 : 篮球竞赛计时器一、设计原理30秒计时器的总体参考方案如下的方框图所示。 它包括秒脉冲发 生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个 模块组成。 其中计数器和控制电路的是整个系统的主要模块。 计数器 完成 30秒的计数功能 ,而控制电路完成计数器的直接清零、启动和暂 停连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、 定时时间到报警等功能。 分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分。 计数器完成 30s 计时功能， 而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、 暂停连续 计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足

3、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。 在操作直 接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。当启动开关闭合时 , 控制电路应封锁时钟信号 CP，同时计数器完 成置数功能，译码显示电路显示“ 30”字样；当启动开关断开时，计 数器开始计数。 最后灭灯电路是通过 74192的清零端和按键 A的输入 信号来实现的。 当计数器 CLR端输入高电平时清零， 而此时在 CLR端 接一个非门，再将非门的输出接至第二个 74192 的 BO端，就能保 证灭灯输入信号 BO =0，使数码管灭灯。从而就完成了灭灯电路的 实现，进而实现整个课程设计的要求。外部操作开关秒脉冲发生

4、 器控制电路计数器译码显示定时到信号报警电路二、设计过程及步骤1、电路设计图2、计数原理该电路主要由两片 74192 组成 ,74192 是双时钟方式的十进制可 逆计数器。计数原理是 : 只有当低位 BO1端发出借位脉冲时 , 高位计数 器才做减计数。当高低位计数器全部处于零 , 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。 按键 C实现连续 /暂停功能 , 按键 B实现置数 / 计数功能 , 按键 A 实现清零功能。当显示减为 00 时 , 高位 BO端发 出借位脉冲 ,使低位芯片无脉冲输入 , 电路停止计数 ,

5、同时 LED发出报 警信号。3、设计过程I 、计数器30 秒篮球计时器，只需要进行单一的递减计算，所以在设计中 我选择的是同步加 / 减计数器 74192。它是双时钟同步可逆计数器， 是 8421BCD码计数。在数字芯片 74192中,UP 为加计数时钟输入端 ,DOWN为减计数时 钟输入端 ,LOAD为预置输入控制端 , 异步预置 ,CLR 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 ,A 、B、C、D为四个输入 端,QA、QB、QC、QD分别为 74192 芯片的四个输出端。 74192的逻辑功

6、能表如下：UPDOWNLOADCLR操作00置数110加计数110减计数1清零设计中通过两片 74LS192的级联来实现一个 30 进制的计数器。 当低位片从 0 跳到 9 时，高位片进位加一， 直到实现三十秒的计数功 能。再者，因为要求中提到要求电路要实现倒数计时，所以 74192 的 加计数器信号输入当应该加上无用性号（高电平） 。计数电路的核心 是置数部分。本设计中的 30 秒只需将两计数器的输入端分别置为 0011和 0000即可，采用同步置数的方式来实现 30置数。因为 74192 是十进制的计数器，所以当倒计时为 0 时，计数器会跳到 99，因此 我们采用 99 置数来解决这个问题

7、， 最后让显示器停在 30秒处。计数 电路部分连线如下：II 、秒脉冲信号控制电路秒脉冲信号 CP控制电路的逻辑图如下 , 控制 CP的放行与禁止。 当定时时间未到时 ,74192 的借位输出信号 BO=1,则 CP信号受”暂停 / 连续”开关的控制。当定时时间到时 ,BO=0,CP信号被封闭 , 计时器保 持零状态不变。III 、秒脉冲信号发生电路如下图所示 ,由 555 定时器构成的多谐振荡器 , 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 Vo为 低电平,电容 C通过 R2和 T放电, 使 Vcc 下降, 当下降到 1/3Vcc

8、 时, 触发器又被复位 ,Vo 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 ，或者是直接有方波发生器组 成：IV 、报警电路 设计中要求电路在计数为 0时实现光电报警功能。 设计方案中利 用发光二极管实现这一功能 ,电路图如下 :当高位计数器的数值减到 0 时,向前借位 ,借口 BO 又从高电平变 为低电平 ,由上边的电路图可知 ,这时候 LED1 发光二极

9、管亮 ,达到光电 报警的功能。V、译码显示电路采用 7447 译码器外加带有七管脚的数码管组成或者是直接采用 带有四管脚的数码管外接在数字芯片的四个输出管脚即可 , 如下所 示：VI 、设计方案原理图 方案一:方案二:7三、电路修改与调试1、在方案一中 ,译码显示部分 ,可以采用 7447 译码器外加带 有七管脚的数码管 ,后面考虑到数字芯片 74192 输出的就是 8421BCD 码, 所以在方案二中直接采用带有四管脚的数码管即可,简化设计的电路图,避免电路图的繁琐 , 造成连线较多。2、在设计方案一中 , 控制电路部分采用了两个开关实现电路的置 数/计数和暂停 /连续功能 ,没有达到设计的

10、任务要求 ,故我们在设计 方案二中采用了三个开关来控制 , 除了以上说明的两个功能外 , 加入 的第三个开关实现的是清零 / 恢复置数功能 , 功能较方案一更加完善 , 效果更加明显。3、在秒脉冲信号控制电路部分 , 初步的方案采用的时利用组合逻 辑电路, 两个与非门和两个与门的共同作用实现脉冲信号的输入 , 后 面在打开开关进行电路运行的时候发现 , 在方案一中的秒脉冲信号控 制电路部分和开关控制部分的共同作用下 , 数码管跟我们预期的显示 效果并不一样 , 所以在方案中我们直接采用了与非门跟一个非门的组 合实现电路的控制 , 发现效果较之方案一中的更加显著。4、在数码管显示减计数时 , 我

11、们发现, 数字改变的频率的很快 , 原 本应该实现 30秒的计数,还不要用短短的 2秒钟,就显示完毕了 ,之后 我在 555 定时器构成的多谐振荡器中改变了外部电路的电容值跟电 阻值, 前面出现的情况就没有发生了。四、运行效果图10课程设计题目二 : 智力竞赛抢答器、电路的原理方框图锁存电路抢答电路显示电路1、抢答器同时 4名选手分别用 4个按钮 1-4 表示。2、设置一个系统清除和抢答控制开关 Space，该开关由主持人控制。3、抢答器具有锁存功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，相应 指示灯发光提示。 选手抢答实行优先锁存， 优先抢答选手的编号一直 保持到主持人将系统清零为止。4、参赛选手

12、在设定的时间内进行抢答，抢答有效，抢答模块停止工 作，指示灯显示选手的位置并保持到主持人将系统清除为止。二、工作原理接通电源后， 主持人将开关拨 到清零状态，抢答器处于禁止 状态，指示灯灭 ;抢答开始时主持人将开关置 :“开始”状态，宣布“开 始”，抢答器开始工作。 选手抢答时， 抢答器完成： 优先判断、锁存、 指示灯提示。指示灯显示抢答成功的选手位置。当一轮抢答之后，禁 止二次抢答， 即别的选手再按下抢答按钮无效， 指示灯不会发生任何 变化，只有第一个抢答信号有效。 如果再次抢答必须由主持人再次操 作“清除”和“开始”状态开关，主持人按下清零按钮则亮起的指示 灯灭，再按下开始，可重新一轮抢答

13、。三、单元电路设计1、抢答器电路使用四个 D触发器, 四位选手没人一个 D触发器分别连接一个开 关即抢答按钮， 四个按钮分别于 D触发器的 D 端和高电平相连， 按下 即可对 D触发器发出一个抢答脉冲， 在时钟脉冲有效时可在 Q端输出 一个高电平，点亮指示灯。 四位选手可同时按开关也可先后按下抢答 按钮, 但是触发器只有第一个按下抢答按钮的脉冲才有效。按键按下 后,相应指示灯会亮 ,D 触发器输出端 Q接到指示灯正极。11原理图如下所示：2、锁存电路四个 D 触发器的 Q端接四与门 7420的输入 ,输出端与 CP输出相 与。在四位选手无输入时 ,四个 D触发器的 Q端输出 1（高电平 ）,经

14、7420 与后得到 1,再与 CP 经与门相与后 CP输出信号正常 ;但是只要有一个 选手按下按键后 ,相应 D 触发器输出端 Q 端输出 1（高电平 ）,并且相应 指示灯亮 ;Q输出 0（低电平）经 74LS20与后输出 0（低电平）,再与 CP信 号输出端相与后信号消失 ,起到封锁始终脉冲的作用。 D 触发器全部 没有时钟信号，再按任何抢答按钮虽然 D 端有输入但是由于时钟信 号被封锁，四个 D 触发器失去作用。所以指示灯信号得到锁存，保持常亮，并且别的指示灯不会再亮123、清零电路由于在实际应用中不需要全部灯亮 ,所以不需要置一功能。 需要的 只是清零功能 ,置一和清零端口低电平有效 ,

15、 所以置一端全部统一接 1（高电平 ）; 清零端口并联后与高电平之间串接电阻相连并且连接开 关后开关与地相连 , 正常状态下清零端与高电平相连不起作用 , 但主 持人按下控制键后四个触发器清零端接地全部清零 ; 而且清零端按下 时四个选手按键不起作用。 电阻在主持人按键按下时起上拉电阻的作 用防止正极和地直接短接电流过大烧坏电路。4、指示灯电路四个指示灯分别连接到四个 D触发器的 Q输出端, 作为抢答成 功的标志。在没有按下时 ,Q 输出 0（低电平）, 指示灯灭，按下后输 出 1（ 高电平 ） ，相应指示灯亮 . 在抢答完成后有一个指示灯亮，主 持人按下清零按钮后，全部清零，所有指示灯灭。设

16、计要求使用 蜂鸣器但是软件元件库没有蜂鸣器 , 所以用指示灯代替。135、时钟信号电路实际电路中可使用 555 芯片电路提供时钟信号 , 但是在软件元件 库中有现成 CP,所以直接使用 , 如果做实际电路需设计时钟电路 .6、总电路图四、电路的调试与修改1、首先直接连接一个 D触发器调试各项功能， 熟悉 D 触发器各项 功能指标。2、连接指示灯， 调试抢答电路是否功能正常， 再连接全部触发器， 完成整个抢答电路。3、将锁存电路完成 , 并测试各个要求功能是否达到，即是否能够 锁存抢答信号。14课程设计心得体会总结在收到老师安排的实训任务时 ,当时看了一眼 , 要实现 30 秒的减 法计数, 只

17、要用两 74192 芯片级联就可以轻松的实现了 , 在自己简单 的想法之下 , 完成了一系列的布线排版 , 打开电路控制开关实现仿真 时, 原本轻松的心情瞬间就变得很沉重 , 原来设计的道路并非那么简 单。作为电子信息工程专业的学生 ,设计是我们将来必须的技能 , 这次 课程设计恰恰给我提供了一个运用自己所学知识机会 , 后面中午利用 吃午饭的时间 ,跑到图书馆查阅了一系列的资料 , 后面对电路的仿真 再到最后得出结果 , 都对我我所学的知识进行了检验 , 也对我即将在 后面的期末考试做了复习准备。可以这样说 , 本次的课程设计有苦也有甜 , 首先, 设计思路是最重 要的,没有一个好的设计思路 , 什么都是假想 ,只要你有一个好的设计 思路, 你就在设计的道路上成功了一半 , 因此我们都应该在设计之前 做好充分的准备 , 像查找详细的资料一样 , 要想得到一手的好的资料 , 你就得耐心仔细 , 不能有丝毫的急躁 ,只有这样 , 才能达到我们的目的 为我们设计的成功打下坚实的基础 , 这样才能在设计的道路上走的更 远。制作过程是一个考验人耐心的过程 ,对于出现的各种问题 , 只有做 到耐心,冷静的思考 , 才能对试验中出现的各种问题进行分析解决。 在 整个设计的过程中 , 花费