30秒计时器资料

1、湖南文理学院课程设计报告课程名称：电子技术课程设计系 部：电气与信息工程学院专业班级：自动化07103班学生姓名： 龙治海指导教师：王丽娟完成时间：2009.06.20报告成绩：评阅意见:0评阅教师日期电子技术课程设计一一篮球比赛30秒计时器篇rm球比赛30秒计时器目录摘要iabstact n第一章需求分析11.1 计时器的特点及其应用 11.2 计时器的分类11.3 篮球比赛30秒计时器的应用 1第二章方案分析22.1篮球比赛30秒计时器的方案分析 2第三章具体设计33.1 篮球比赛30秒计时器基本原理33.2 篮球比赛30秒计时器设计方案43.3 篮球比赛30秒计时器个单元模块43.3.1

2、 cd4511译码器模块43.3.2 中规模十进制计数器 74ls19253.3.3 秒脉冲发生器63.3.4 报警模块7第四章仿真分析84.1 秒脉冲发生电路仿真分析84.2 报警电路仿真分析9总 结10参考文献11致谢12附录篮球比赛30秒计时器电路元器件明细表 13h电子技术课程设计一一篮球比赛30秒计时器篮球比赛30秒计时器集成电路的设计主要由以下五部分组成：控制电路、 秒脉冲发生器、计数器、译码显示、报警电路。其中控制电路包括外部操作开关， 通过这些开关实现对整个电路的控制作用；秒脉冲发生器是由ne555组成的，通 过ne555产生秒脉冲；计数器是由两 74ls192芯片组成的减计数

3、器，通过这两 个计数器来实现对30秒的倒计时；译码显示是由两个 cd4511芯片和两个共阴 极的led数码管组成的，来实现30秒倒计时的显示；报警电路时由发光二极管 和蜂鸣器组成的声光报警电路，当 30秒计数到零时发出声光报警。该系统以电 子技术为基础，选用了由晶振构成的高精度脉冲产生电路来实现篮球比赛30秒计时器的设定与计数。运用 protel 99se软件绘制了单元电路以及总体电路图； 借助multisim 2001和protues6.9仿真软件对单元电路以及总体电路进行了仿真 虚拟实验，达到了预期的要求。该篮球 30秒计时器不仅具有智能化的特点，同 时采用数字式显示显得很直观，使得运用范

4、围较广且很方便。关键词：篮球比赛30秒计时器；multisim 2001 ； protues 6.9;秒脉冲计时；报abstactthe basketball game 30 second timer integrated circuits design is mainly composed of the following five parts: control circuit, second pulse generator, counter, decoding demonstration, alarm circuit. and the control circuit including e

5、xterior console switch, realizes through these switches to the entire electric circuits control action; the second pulse generator is composed of ne555, produces a second pulse through ne555; the counter is composed of 274 ls192 chips reduces the counter, realizes through these two counters to 30 se

6、cond countdown; the decoding demonstration is composed of two cd4511 chips and two common cathode led nixietube, realizes 30 second countdown demonstration； when alarm circuit is composed the acousto-optics alarm circuit by the light emitter diode and the buzzer, when 30 secondscount to the zero hou

7、r send out the acousto-optic warning. this system take the electronic technology as a foundation, selected has produced the electric circuit by the crystal oscillator constitution high accuracy pulse to realize the basketball game 30 second timers hypothesis and the counting. software has drawn up t

8、he unit electric circuit as well as the overall circuit diagram using protel the 99se; 2001 and the protues6.9 simulation software has carried on the simulation hypothesized experiment with the aid of multisim to the unit electric circuit as well as the overall electric circuit, has met the anticipa

9、ted requirements. this basketball 30 second timer not only has the intellectualized characteristic, simultaneously uses the digital demonstration appears very direct-viewing, causes to compare guang qie using the scope to be very convenient.key word:basketball game 30 second timer; multisim 2001; pr

10、otues 6.9; second pulse timing; warningn电子技术课程设计一一篮球比赛30秒计时器第一章需求分析1.1 计时器的特点及其应用随着社会文明的进步和科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科 门类和技术领域占有不可或缺的核心地位。在我国现代化建设的发展进程中，数 字电子技术在国民经济和科学研究各个领域的应用也越来越广泛。而计时器恰恰是数字电子技术的一个重要组成部分，计时器是一个用来实现计数功能的时序部 件，它不仅可以用来计脉冲个数，还常用来做数字系统的定时、分频，执行数字 运算，以及其他特定的逻辑功能等等。 并且随着科学技术的发展，自动化的程度 越来越高，人

11、们对电子产品的需求也将更加广泛， 计时器这样简单但应用价值高 的电子产品将会受到人们的广泛青睐。1.2 计时器的分类计时器的种类很多。按构成计时器的各触发器是否使用同一个时钟脉冲源 来分，可以分为同步计时器和异步计时器。 根据计时制的不同，可以分为二进制、 十进制和任意进制计时器。根据计时器的增减趋势，又可以分为加法、减法和可 逆计时器。还有可预置数和可编程序功能计时器等等。目前，无论是 ttl还是 cmos成电路，多有品种较齐全的中规模集成计时器，这些产品厂家都提供了 相关的使用说明书，使用者只要借助于期间手册提供的功能表和工作波形图及管 脚图排列，就能正确地使用这些器件。1.3 篮球比赛3

12、0秒计时器的应用篮球比赛30秒计时器是十进制的减计数器，通过秒脉冲电路、计时电路、 译码电路、报警电路来实现从 30秒到0的减计数和报警，当计时到0时计时器 会发出声光报警信号。并且在倒计时过程中，我们还可以根据需要通过操作开关 来对计时器进行暂停、清零。时间的限制在篮球比赛中是相当重要的，所以 30 秒计数器在篮球比赛中应用得比较广泛，在其它领域也有所应用。除此之外，30秒计数器的智能型也比较好，能及时的实现暂停、清零等功能，使用起来也比较 方便，这也就奠定了它在篮球比赛应用中的地位。第二章方案分析2.1 篮球比赛30秒计时器的方案分析分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完

13、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 码显示器不灭灯。在译码显示器倒计时到零时，发光二极管灯亮和蜂鸣器鸣叫， 形成声光报警功能。鉴于此，我们采用的是ttl集成电路芯片来实现篮球比赛 30秒计时器的功 能。在我们的设计方案中，我们设计的电路主要由以下几部分组成： 十进制的减 计数器（主要由两片74ls192芯片组成）、译码器（由两片cd4511组成）、两个 共阴极的译码显示器以及声光报警器（由发光二极管和蜂

14、鸣器组成）。我们所用的芯片都是比较常见的，因此，十分便于学校的快速购置，使我们所需的芯片能 够及时的得到。止匕外，我们所设计的电路图也比较简单， 为我们在焊接时减少连 线奠定了基础。止匕外，我们设计的电路 借助multisim 2001和protues6.9仿 真软件进行了仿真实验，对电路进行了仿真分析，并对其进行了调试， 使其实现了各种功能。综上所述，我们的设计方案具有一定得可行性和简易性。h第三章具体设计3.1 篮球比赛30秒计时器基本原理30秒计时器的总体参考方案框图如图 3-1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（简称控制电路）等五个 模块组成。

15、其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成30秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、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。图3-1 30秒计时器系统设计框图秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信 号要求并不太高，故电路可采用555集成电路或由ttl与非门组成的多谐振荡器 构成。译码显示电路由cd4511和共阴极七段led显示器组成。报警电路在实验中 可用发光二极管代替。总体电路图如下图3-2所示vcc 5vvccr5 ?00k| ?j45:200k| ?,rc1_j_1.4uf22u27avcc5vu22ai7ai

16、qonner17vccj2rstdisthr50tricon7keybuzzer6750 hz10nfled174ls02du11bu187 41sl9/ds-574ls04d4511bd_5vvcckey = spaceel bi ltup down77ab c dqaqbqcqdda db dcddoa ob ocod oe of ogr19 510|?74ls192d47u19555_timerratedloadboclrcc5%vccu23b63ab cdqaqbqcqdloadboclrcoupdownt74ls02ddadb dcddelbi ltoaob ocodoeofog13

17、12104925弟4511bd5v74ls02du25d132u28a 64 lt 74ls04d图3-2总体电路图3.2 篮球比赛30秒计时器设计方案分析设计任务，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cr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；当暂 停/

18、连续开关拨在暂停位置上时， 计数器停止计数，处于保持状态；当暂停/连 续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。由555定时器与rc组成的振荡器产生一个周期为1s的脉冲信 号，传输给由74ls192组成的十进制减计数器，每一个脉冲过来实 现一次递减，实现30秒的倒计时。另外，在倒计时到零时，我们还 设计了由蜂鸣器和发光二极管组成的声光报警电路对其进行报警。另外，在电路中，我们还设置了手动开关来实现对电路的暂停、清零， 以便于在比赛中能够及时的暂停、清零。3.3 30秒篮球计时器单元模块电子技术课程设计一一篮球比赛30秒计时器3.3.1 cd4511译码器模块1）电路图da db dc ddel h

19、ioa 03 oc od oe of ogh图32 ctm5h的引脚图2）功能简介cd4511是一个用于驱动共阴极led （数码管）显示器的bcd码一七段码译码器，特点如下：具有 bcd转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的cmo电路能提供较大的拉电流。可直接驱动 led显示器。6 t+ q: g2 r# y- c%t$ cd4511 弓i 脚 图 如图 3-3 所示：8 a1$ a& e 9 u其功能介绍如下:bi: 4脚是消隐输入控制端，当bi=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。+ 6 l- i2s( x# x6 hlt: 3脚是测试输入端，当

20、bi=1, lt=0时，译码输出全为1,不管输入dcba状态如何，七段均发亮，显示“ 8”。它主要用来检测数码管是否损坏。；b# w（ e1 c 0 y zle:锁定控制端，当le=0时，允许译码输出。le=1时译码器是锁a1、a2、a& a4、为8421bcd3输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。s） cd4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。1)3.3.2中规模十进制计数器 74ls192电路图j ; r vet m cr nn co ldd? o374ls192qi qi q icpr cphq2 q3gndi : i i

21、图 3-3 74ls192图3-4 74ls192级组成的30s减计数器2）功能介绍74ls1921同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清零和计数功能。该芯片各引脚的符号和作用分别是：ld一置数端，cp.力口计数端，cr减计数端，co 一同步进位输出端，bo一非同步借位输出端，dr d1、d2、d3 一计数输入端，q。q1、q2、q3-数据输出端，cr-清除端。同步十进制计数器 只能表示0到9十个数，为了扩大数据范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同 步十进制计数器进位输出端，故可选用进位输出信号驱动下一级计数器。若用该芯片构成的三十进制递减计数器（如图2-5所示），必须用两片芯片

22、级联使用，对其各引脚正确连接，不同接法对应不同功能如下表：表3-1 74ls192功能表rdldcrcr功能1xxx清零00xx01t1加法计数011t减法计数如图2-5如所示的由两片74ls192组成的30s递减计数器，它的计数原理是只有当低位boi端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计 数器处于全零，且cpd为0时，置数端ld2 =0,计数器完成并行置数 在cpd端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。3.3.3秒脉冲发生器1）电路原理图vcc_ 5vvccu191555 timer ratedr15vccrstout45 一r18；200k|? 50disth

23、rtri200k| ?congnd48c1n1.4uc210nf图3-5秒脉冲发生器2）功能介绍该单元是由555定时器构成的多谐振荡器组成的，是一种性能较好的时钟 源，它可以给给计数器74ls192提供一个时序脉冲信号，使其进行减计数。由555 工作特性和其输出周期计算公式可知，其产生的脉冲周期为：t=0.7(r1+2r2)c(式 2-1)通过调节rw可在输出端获得频率为1hz的矩形波信号。若t=1,通过计算可知了 r1取200k欧姆,r2取200k欧姆，电容取c为10nf、c1为1.4uf。3.4.4报警模块1）电路原理图24r19 510|?u26buzzer厂 50 hz67led10图

24、3-6报警器原理图2）功能介绍当计数器递减计数到零（即定时时间到）时，控制电路应发出报警信 号，使计数器保持零状态不变，同时报警电路工作。当计数到零时，两计数器 借位端输出多为低（0），故本设计将高位片借位ba反馈到二极管负极性端和蜂 鸣器负极性端，此时+5v电源经510电阻使发光二极管发出光电报警信号并同时 使蜂鸣器发出声电报警信号，完成报警功能。而在递减计数时，bo2端输出为高 （1）,二极管和蜂鸣器不报警.第四章仿真分析在线路连接完成后，我利用multisim 2001仿真软件对电路进行了仿真,4.1 秒脉冲发生电路仿真分析利用multisim 2001对秒脉冲发生电路进行仿真，仿真图如

25、图4-2所示。仿真时，用示波器观测cp输出端的输出波形，观测到的波形如图 4-2所示。根据 仿真结果，画出秒脉冲发生电路的输出波形如图4-3所示。其中，周期t=1s,即秒脉冲发生电路可以得到所需要的秒脉冲。电子技术课程设计一一篮球比赛30秒计时器vcc5vvccu1915工ab c dqaqbqcqdbo coxsc1vcc5vu22a74ls02du23b104511bd5vel bi ltda db dcddoaobocod oeofog厂a74例2d叫157,u27a/iiu3a.u5aj2 63u28a6，74ls04du26 3 52 田 buzzer50 hzr19 510|?67

26、load clr5 up1 downvccvccu184511bd 5v575974ls04d74ls04d74ls02d58daoadbobdcocddodoeelofbiogltu25dled1key = space图4-1仿真电路图图4-2秒脉冲仿真波形n电子技术课程设计一一篮球比赛30秒计时器图4-3秒脉冲输出波形图4.2 报警电路仿真分析报警电路仿真图如图4-4所示，当计数器递减到零时，二极管通过 个510欧姆的限流电阻发出红色光报警信号蜂鸣器同时发出声音报警信 号。如果报警电路不能发出声光报警信号，那么我们就应该检查输入该报 警电路的信号是否为高电平信号，然后逐步分析故障原因出现的

27、地方，进 行改进。buzzer240 hzled1图4-4报警电路仿真图h总结通过这两周的实习，通过对对篮球 30秒计时器电路的设计、仿真、焊接以 及调试，我付出了很多，也收获了很多。我想这也将会成为我大学里难忘的一段 经历。在设计时，我懂得了要有耐心，不能妄想一次就将整个电路设计好，“反复 修改，不断改进”是电子设计的必经之路；在设计电路之前，必需要对你所用的电 路的元器件了如指掌，这样你对电路的设计才会游刃有余，当电路出现问题时才 能很快地找出；在设计过程中如果我们遇到了问题 ，不要慌张也不要气馁，我们 应该认真分析，找到解决方法并正确改正，并且将每次遇到的问题记录下来， 以 便于下次遇到同样的问题能够及时地解决；在焊接电路板时，我学会了要有耐心， 不要着急，每一个焊接点都要焊接牢固，不要出现搭焊和虚焊，并且特别要注意 不能将电路线焊接错误和少焊接线，如果出现上述情况将对我们调试的时候带来 很大的麻烦；在最后的调试过程中，我们要充分利用学校的检测仪器（如万用表、示波器、函数发生器，），这样是我们能够更好