篮球24S课程设计演示副本

1、电子线路课程设计设计课题名称：设计课题名称：篮球篮球2424秒竞赛计时器秒竞赛计时器课题组成员课题组长： 郭 课题组成员：李 课题组成员：杨 任务分配： 郭鹏伟：PCB绘制、Word文档 李雄杰：Proter 99 SE原理图绘制、PPT文档设计 杨坤林：板子焊接、Proteus仿真课程设计任务书课程设计任务书一、任务一、任务 设计并制作一个篮球竞赛计时器二、基本要求 1.设计计时器为24s递减计时器，其计时间隔为1s； 2.设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能； 3.准确计时，具有显示24秒计时功能； 4.计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭，同时发出光电报警信号。

2、三、提高部分 1. 安装自己设计的电路 （1）检查元器件 （2）对电路进行组装：按照自己设计的电路，在PCB板上插接元器件并焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。 2. 通电调式 （1）通电测试：对安装完成的电路板的参数及工作状态进行测量，以便提供调整电路的依据。 （2）通电调试：经过反复的调整和测量，使电路的性能达到要求。1 总体框图设计十位显示个位显示译码器驱动译码器驱动计数器计数器控制电路外部操作开关秒脉冲发生器报警电路图1.1篮球24s倒计时设计总体框图个位显示计数器译码器驱动个位显示计数器译码器驱动个位显示控制电路外部操作开关秒脉冲发生器报警电路计数

3、器计数器译码器驱动个位显示 本电路主要有五个模块组成：秒脉冲发生器、本电路主要有五个模块组成：秒脉冲发生器、2424进制进制减法计数器单元、译码显示电路、控制电路和报警电路。减法计数器单元、译码显示电路、控制电路和报警电路。其中秒脉冲发生器，用其中秒脉冲发生器，用555555定时器作为振荡电路，产生周期定时器作为振荡电路，产生周期为为1 1秒的脉冲；秒的脉冲；2424进制减法计数器单元，采用两块进制减法计数器单元，采用两块74LS19274LS192芯片做级联组成；译码显示电路采用芯片做级联组成；译码显示电路采用74LS4874LS48芯片和七段共芯片和七段共阴阴LEDLED数码管组成；控制电

4、路可以直接控制计数器启动数码管组成；控制电路可以直接控制计数器启动/ /复复位、暂停位、暂停/ /连续计数；当控制电路的复位开关闭合时，在数连续计数；当控制电路的复位开关闭合时，在数码管上显示数字码管上显示数字2424，每当一个秒脉信号输入到计数器时，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数码管上的数字就会自动减1 1，当计时器递减到零时，当计，当计时器递减到零时，当计时器递减计时到零时，显示器显示时器递减计时到零时，显示器显示0000，并且报警电路发出，并且报警电路发出光电报警与蜂鸣信号。光电报警与蜂鸣信号。 2 单元电路设计单元电路设计l 2.12.1秒脉冲发生器的设计秒

5、脉冲发生器的设计2.1.1NE555定时器 根据设计要求，电路需要产生时间间隔为一秒的震荡脉，以成正根据设计要求，电路需要产生时间间隔为一秒的震荡脉，以成正确的计数功能。在此选择确的计数功能。在此选择NE555NE555定时器来设计此电路。其内部结构图定时器来设计此电路。其内部结构图和引脚封装图如图和引脚封装图如图2 2.1.1所示所示。图2.1 NE555内部结构图和引脚封装图 NE555NE555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8 8脚结构，脚结构，体积较小，使用起来方便。只要在外部配上适当的电阻、电容等元件体积较小，使用起来方便。只要在

6、外部配上适当的电阻、电容等元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器等脉冲信号，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。引脚功能：产生与变换电路。引脚功能：6 6脚：脚：THTH为高电平触发端，简称高触发为高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端；端，又称阈值端；2 2脚：是低电平触发端，简称低触发端；脚：是低电平触发端，简称低触发端；5 5脚：脚：VcoVco是控制电压端，当该端不用时，应将该端串入一只是控制电压端，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F0.01F电容接地电容接地，以防引入干扰；，以防引入干扰；3 3脚：脚：OUTOUT是输出端；

7、是输出端；7 7脚：脚：DISCDISC是放电端；是放电端；4 4脚：是脚：是复位端；复位端；8 8脚：外接电源脚：外接电源VCCVCC；1 1脚：接脚：接GNDGND。l 2.2.2 秒脉冲发生器 本单元采用本单元采用555555定时器组成多定时器组成多谐振荡电路，如图谐振荡电路，如图2 2.2.2所示。所示。 Tw1=Cln20.7C Tw2=（+）Cln20.7（R1+R2）C R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U6NE555R119kR262kGNDC20.01uFC110uFVCC）CR22R1（1.43t2t11f0s1F01）62K19K（1.43t2t110fs1

8、1t0f图2.2 555定时器组成多谐振荡电路 2.2 24s24s减法计数单元的设计减法计数单元的设计l 2.2.1 74LS192计数器 74LS19274LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。是双时钟方式的十进制可逆计数器。CPUCPU为加计数时钟为加计数时钟输入端，输入端，CPDCPD为减计数时钟输入端。为减计数时钟输入端。PLPL为置数输入控制端，可以完成为置数输入控制端，可以完成异步置数，低电平有效。异步置数，低电平有效。MRMR为复位输入端，高电平有效，可以完成异为复位输入端，高电平有效，可以完成异步清零。步清零。TCUTCU和和TCDTCD是进位、借位输出端（低电平有效）。

9、是进位、借位输出端（低电平有效）。P3-P0P3-P0是并是并行数据输入端，行数据输入端，Q3-Q0Q3-Q0是数据输出端。其引脚图如图是数据输出端。其引脚图如图2.2.3 3所示。所示。 图2.3 74ls192引脚图2.22.2.2.2二十四进制减法计数二十四进制减法计数 在本次设计中，我们利用两块相同的在本次设计中，我们利用两块相同的74LS19274LS192芯片做级联，然后组成芯片做级联，然后组成2424进制的减发计数进制的减发计数单元。其接线图如图单元。其接线图如图2.2.4 4所示所示 其预置数为其预置数为N=N=（0010010000100100）= (24)10= (24)1

10、0。当。当PL=1PL=1，MR=0MR=0时，时钟时，时钟脉冲加到脉冲加到CDCD端，且端，且CU=1CU=1，计数器在预置数的基础上完成减计数功能，计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到当减计数到0 0时，时，TCD TCD 端发出借位下跳变脉冲，向邻居高位借端发出借位下跳变脉冲，向邻居高位借1 1。当。当高、低位计数器都处于全零时，则表示完成了一个计数周期，然后高、低位计数器都处于全零时，则表示完成了一个计数周期，然后手动置数手动置数PL=0, PL=0, 计数器完成置数计数器完成置数 , ,再次进入下一循环减计数再次进入下一循环减计数。图2.4 74LS192引脚图2.32.

11、3译码显示单元电路的设计译码显示单元电路的设计l 2.32.3.1 74LS48.1 74LS48译码器译码器 74LS4874LS48除了有实现除了有实现7 7段显示段显示译码器基本功能的输入（译码器基本功能的输入（DCBADCBA）和输出（）和输出（YaYaYgYg）端外，）端外，74487448还引入了灯测试输入端（还引入了灯测试输入端（LTLT）和动态灭零输入端（）和动态灭零输入端（RBIRBI），以及既有输入功能又有输出，以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入功能的消隐输入/ /动态灭零输出动态灭零输出（BI/RBOBI/RBO）端。其引脚图如图）端。其引脚图如图2.52.5所示所示

12、。A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U274LS48图2.5 74LS48引脚图2.3.22.3.2共阴极数码管共阴极数码管 数码显示器可显示系统的运行状态及工作数据，我们所选用的是数码显示器可显示系统的运行状态及工作数据，我们所选用的是发光二极管（发光二极管（LEDLED）显示器，它分为两种，共阴极、（）显示器，它分为两种，共阴极、（BS201/202BS201/202）与）与共阳极（共阳极（BS211/212BS211/212），我们所选的是共阴极，它是将发光二极管的），我们所选的是共阴极，它是将发光二极管的阴极短接后作为公共

13、极。驱动信号为高电平时，数码管能够发光显示阴极短接后作为公共极。驱动信号为高电平时，数码管能够发光显示。共阴极数码管的外引脚和内部电路如图。共阴极数码管的外引脚和内部电路如图2 2.6.6所示。所示。图2.6 共阴极数码管的外引脚和内部电路如2.3.32.3.3译码显示单元电路译码显示单元电路 根据设计的要求采用根据设计的要求采用74LS4874LS48译码器来驱动共阴极数码显示管。译码器来驱动共阴极数码显示管。显示电路如图显示电路如图2.72.7所示。所示。图2.7译码显示单元电路 74LS4874LS48输入信号为输入信号为BCDBCD码，输出端为码，输出端为a a、b b、c c、d d

14、、e e、f f、g g共共7 7段，段，另有另有3 3个控制端。个控制端。分别分别为测试端为测试端LTLT，消隐端，消隐端BI/RBOBI/RBO，动态灭零输入端动态灭零输入端RBIRBI。且都是。且都是低电平有效。在此电路中这三个端脚都未用到，所以都低电平有效。在此电路中这三个端脚都未用到，所以都接高电平。接高电平。2.2.4 4 报警电路的设计报警电路的设计 根据设计要求，要产生光电报警信号。在此电路中我们用一个根据设计要求，要产生光电报警信号。在此电路中我们用一个发光二极管产生光电信号，用一个蜂鸣器发出声音信号。报警电路的发光二极管产生光电信号，用一个蜂鸣器发出声音信号。报警电路的连线

15、图如图连线图如图2.82.8所示。所示。GNDQ1PN4355LS1SPEAKERR6470D1LED-GREENR7470报警电路A图2.8报警电路 在该电路中，在该电路中，A A端与那个高位的端与那个高位的74Ls19274Ls192芯片的借位端芯片的借位端CPDCPD连接，连接，即：当高位减到即：当高位减到0 0时时 ，该位的邻高位由于没有，所以借得位是，该位的邻高位由于没有，所以借得位是0 0，该信号做为低电平送至该信号做为低电平送至A A端，使发光二级管端，使发光二级管D1D1导通发光，同时也使导通发光，同时也使得得PNPPNP导通，蜂鸣器发出声音信号。导通，蜂鸣器发出声音信号。2.

16、2.5 5去抖动电路设计去抖动电路设计 在本次设计中，复位在本次设计中，复位/ /启动电路采用的控制器件是机械开关。而启动电路采用的控制器件是机械开关。而由于机械触点的弹性以及电压跳变等原因，在机械触点闭合以及释放由于机械触点的弹性以及电压跳变等原因，在机械触点闭合以及释放的瞬间会出现机械抖动或电压抖动。这会影响控制量的输出。所以为的瞬间会出现机械抖动或电压抖动。这会影响控制量的输出。所以为解决此问题，我们利用基本解决此问题，我们利用基本RSRS触发器去除抖动。去抖动电路如图触发器去除抖动。去抖动电路如图2.92.9所示。所示。123UA74LS00123UB74LS00R5470SW1SW-

17、SPDTR4470启动复位去抖动电路QRSQ非图2.9 去抖动电路2.6 2.6 总电路图总电路图Click to edit Master subtitle style123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Nov-2012 Sheet of File:E:篮球24s倒计时.DdbDrawn By:篮球24s倒计时原理图11电气1001班 17 13 15号123456789101112131474LS001A1B1Y2A2B2YGND3Y3A3B4Y4A4BVccU574LS00213SW1KGR5470R4470223311PN

18、PS901212SPEAKERR6470R74701122D1LED12345678NE555GNDTR QRCVTHDCVCCU6123R119KR262KC110uFC20.01uF1234567891011121314151674LS192D1Q1Q0CPDQ2Q3CPUVCC D0 MRTCdTCuPL D2 D3GNDU31234567891011121314151674LS192D1Q1Q0CPDQ2Q3CPUVCC D0 MRTCdTCuPL D2 D3GNDU41234567891011121314151674LS48BCLTBI/RBODARBIVCC fgabcdeGNDU

19、11234567891011121314151674LS48BCLTBI/RBODARBIVCC fgabcdeGNDU2d13a7b6c4d2e1f9g10D2d23a7b6c4d2e1f9g10D323SW21122R3470VCCP1P1P10P2P2P3P3P3P34VCCP11P11P13P13P21P21P26P26P1P1P34P4VCCVCCP1aP1aP1bP1bP1cP1cP1eP1eP2eP2eP2aP2aP2bP2bP2cP2cVCCVCC电源VCC23SW31122D4LEDR847012JJ112JUSBP4P10去抖动电路报警电路秒脉冲发生器24进制减法计数单元译

20、码显示电路复位启动暂停 /连续图2.10总体电路图 篮球24s倒计时总体电路如图2.10所示。3.1 Proteus仿真A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U174LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U274LS48R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U6NE555123UA74LS00123UB74LS00R5470R3470R120kR262kD015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U37

21、4LS192D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U474LS192GNDGNDGNDC20.01uFC110uFGNDSW1SW-SPDTSW2SW-SPSTR4470Q1PN4355LS1SPEAKERR6470D1LED-GREENR7470启动复位去抖动电路报警电路秒脉冲电路暂停/连续24进制级联计数器Q译码显示电路123U5:A74LS00456U5:B74LS00与门RSQ非A 3 3 电路仿真电路仿真 图3.1计数器复位启动电源后按下复位键，计数器被置数。数码光显示24s，报警电路不工作，计数器进入准备倒计时阶段。图3

22、.2 计数器启动运行 当启动键Sw1按下后，计数器开始倒计时。数码光显示相应的数字，计数器进入 运行阶段。在运行过程中，当按下启动/连续按键Sw2后，数器暂停计数。再次按下该按键时，计数器继续计数。A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U174LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U274LS48R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U6NE555123UA74LS00123UB74LS00R5470R3470R120kR262kD015Q03D11Q12D

23、210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U374LS192D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U474LS192GNDGNDGNDC20.01uFC110uFGNDSW1SW-SPDTSW2SW-SPSTR4470Q1PN4355LS1SPEAKERR6470D1LED-GREENR7470启动复位去抖动电路报警电路秒脉冲电路暂停/连续24进制级联计数器Q译码显示电路123U5:A74LS00456U5:B74LS00与门RSQ非A图3.3倒计时完成 当倒计时完成后，数码管显示00，并保持不变。报警

24、电路工作，发光二级管发出光电信号，蜂鸣器发出声音信号。按下复位键后，报警电路停止作，计数器又进入准备倒计时阶段。4 4 实物制作实物制作 首先打开首先打开Protel99seProtel99se软件，新建一个原理图文件并命名为篮球软件，新建一个原理图文件并命名为篮球24s24s倒计时原理图，倒计时原理图，选定保存路径。然后，调出元器件库，库里没有的元器件，自己新建元器件库，画出选定保存路径。然后，调出元器件库，库里没有的元器件，自己新建元器件库，画出所需元件；在所需元件；在PCBPCB中调出元器件的封装库，库里没有的元器件封装，自己新建元器件封中调出元器件的封装库，库里没有的元器件封装，自己新

25、建元器件封装库，画出所需元件的封装；对各元件进行正确的属性设置；连线。完成后可以进行装库，画出所需元件的封装；对各元件进行正确的属性设置；连线。完成后可以进行电气规章检查。检查无误后，生成网络表文件。电气规章检查。检查无误后，生成网络表文件。在在PCBPCB中导入网络表文件。然后进行自动布局，再进行人工布局调整，最后进行人中导入网络表文件。然后进行自动布局，再进行人工布局调整，最后进行人工布线。之后可进行设计规章检查。可以工布线。之后可进行设计规章检查。可以PCBPCB的顶层放置所需的汉字。的顶层放置所需的汉字。 打印出打印出PCBPCB油印纸。用砂纸把油印纸。用砂纸把PCBPCB板的覆铜面尽

26、量砂干净，然后用转印机把板的覆铜面尽量砂干净，然后用转印机把PCBPCB图转图转印到印到PCBPCB板上。接着，对着焊孔打孔，打完孔后仔细检查油墨线有没断裂痕迹，用油性板上。接着，对着焊孔打孔，打完孔后仔细检查油墨线有没断裂痕迹，用油性笔把断裂痕迹填满。笔把断裂痕迹填满。 在安装元器件之前，先用纱布将电路板上的碳粉打磨掉，然后用万用表检查是否在安装元器件之前，先用纱布将电路板上的碳粉打磨掉，然后用万用表检查是否有短线，短路的情况，在焊接时注意焊点的大小，焊锡量要合适过，热要靠焊锡桥，有短线，短路的情况，在焊接时注意焊点的大小，焊锡量要合适过，热要靠焊锡桥，使焊件很快被加热到焊接温度。元件要固定在焊锡凝固之前不要使焊件移动或震动，使焊件很快被加热到焊接温度。元件要固定在焊锡凝固之前不要使焊件移动或震动，特别是用镊子夹住焊件时一定要等焊锡凝固再移去镊子。另外，安装时对照特别是用镊子夹住焊件时一定要等焊锡凝固再移去镊子。另外，安装时对照PCBPCB图、原图、