《电子信息工程实训》课程说明及讲义

1、精品电子信息工程实训课程说明电子信息工程实训课程以培养学生应用能力为宗旨，突出基础知识的掌握和实践技能的训练；注重实验室与工程开发的统一，通过一系列实训和产品设计，在实践中综合运用模拟电路、数字电路及单片机等相关知识，最终达到使学生具备电子电路系统开发的基本能力，为后续的复杂电路应用系统开发打下坚实的基础。本课程在上课时以培养学生应用能力为宗旨，突出基础知识的掌握和实践技能的训练；注重实验室与工程开发的统一，通过一系列实训和产品设计，在实践中使学生掌握常用电工工具的正确使用；掌握电子元器件的安装、焊接等基本技能；了解常用的电子元器件的性能特点、 命名方法及识别方法； 初步掌握常用电子仪器设备的

2、基本使用方法；学会分析与处理简单的电路故障。由于本课程不需要教授新的理论知识，因此无需使用教材，仅使用教师自编讲义，便可完成该课程的教学任务。welcome精品项目 1 ：基于 MSI 的篮球 24 秒计时器设计1 、前言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做时间提醒设备等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。篮球作为一项全民健身项目，已有一定的历史。在中国，篮球很盛行，篮球比赛

3、也日趋职业化。 篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器，目前多数采用的是24 秒制，但随着篮球制度的改革将会采用30 秒制。有需要就会有市场，因此设计一款30 秒计时器是非常有必要也非常有前景的。该款计时器是在原来的基础上把24 秒制改为 30 秒制。该计时器要有递减计时及报警功能。因此符合比赛中违例判罚的需要。在篮球比赛中， 规定了球员的持球时间不能超过30 秒，否则就犯规了。 本课程设计的“篮球竞赛 30 秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30 秒限制。一旦球员的持球时间超过了30 秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。本设计主要能完成： 显示 30 秒倒计时功能； 系统设置外

4、部操作开关， 控制计时器的直接清零、启动和暂停/ 连续功能；在直接清零时，数码管显示器全部显示为“0 ”；时器为 30 秒递减计时其计时间隔为0.1 秒；计时器递减计时到零时， 数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。整个电路的设计借助于Multisim仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在 Multisim下设计和进行仿真，得到了预期的结果。welcome精品2 方案的选定2.1 设计任务及要求基本要求：设计一个计时器，要求具有显示24 秒计时功能。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。在直接清零时，要求数码显示器灭灯。计时器为 24 秒递减计时，计时间隔为1

5、秒。提高要求 ：计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。2.2 计时器的特点及其应用此篮球计时器操作方便，具有直接清零、启动和暂停/ 连续功能以及报警功能，大量的运用在篮球比赛里。2.3 设计方案的比较与选定本设计的核心部分是要设计一个24s 倒计数器，并且对计数结果进行实时显示，同时要实现设计任务中提到的各种控制要求，因此该系统包括秒脉冲发生电路，计数器电路，译码显示电路，控制电路和电路报警电路5 部分。其中，计数器电路和控制电路时系统的主要部分。计数器电路完成24s 倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动记数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为

6、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， 数码显示器显示零。 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24S 字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停。连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，出于保持状态；当暂welcome精品停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。系统设计框图如（1）、（2）。（1）方案 1：秒脉冲发生器计数器译码显示外部操控制作开关报警电路电路图 1 整体方框图一（2）方案 2：秒脉冲发生计数器译码显示报警电路外部操控制电路作开关图 2 整体

7、方框图二方案一的控制电路对每一单元模块实行独立的控制，相对与方案 2 电路更具有稳定性，所以我们选择方案1 。3 电路设计原理与实验电路3.1 试验理论分析（1 ） 8421BCD 码 24 进制数递减计数器是由74LS192 构成的。 74LS192 是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端。在减计数时，当需要进行多级扩展连接时，只要将低位的BO 端接到高位的 PD 端 ，因为只有当低位片的计数结果到零状态时， BO 才会有脉冲输出， 且以低电平作为有效输出。只有当低位BO 端发出借位脉冲，高位计数器才做减计数。当高，低位计数器全为零时，且CPD 为welco

8、me精品0 时，置数端 2 ，计数器完成并行置数，在PD 端得输入时钟脉冲作用下，计数器进入下一轮循环减计数。此计数器预置数为N= （00100100 ）= （24 ）10 。.（2）辅助时序控制电路，由与非门电路控制时钟信号CP 的放行与禁止。（3）本设计要求计时的时间间隔为 1s，输出频率为1HZ ，所以脉冲频率要为 10HZ 。采用由 555 集成块组成的标准脉冲发生电路。3.2 电路设计此计数器由秒脉冲发生电路，计数器电路，译码显示电路，控制电路和电路报警电路 5 部分组成。标准脉冲发生电路的设计秒脉冲发生电路产生的信号是电路的时序脉冲和定时标准，本电路采用555 集成电路构成。VCC

9、48R1U615kR9RESETVCC1K2TRIGDISCHG7THOLD63OUTCVOLT5R268kGNDNE5551C1C20.01uF1uF图 3 标准秒脉冲发生电路标准脉冲电路如上图所示1 ，它由 555 定时器组成的多谐振荡器， 为系统提供时钟秒welcome精品脉冲。555 定时器应用为多谐振荡电路时， 当电源接通 V CC通过电阻 R1和R2 向电容 C2充电，其上电压按指数规律上升，当UC上升至 2/3V CC，使3 脚输出为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容 C2 通过 R2 和T放电， 2 脚处电压下降，当 2脚处电压下降到 V CC/3 时， 3脚处电压翻转为高

10、电平，电容C2放电所需的时间为tpL R2C ln 2 0.7R2C（1 ）当放电结束时， T截止，VCC将通过 R1，R2向电容 C2 充电，2处电压由 V CC上升到 2/3V CC所需时间为tpH(R1R 2)C ln 20.（7 R1R2） C（2 ）当UC 上升到 2/3V CC时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到了一个周期性的矩形波。定时元件 R1 为 15k、 R2 为 68k、C为 10 F，产生1Hz 的标准脉冲信号，振荡器振荡频率计算公式11.43）f（3tpL tpH( R1 2R2)C计数器电路的设计welcome精品88JM-S05 011

11、 BDS17a6ba4c2fb1dge9ce10fdgdp5dpJM-S05 011 B7a6 b4c2 fd1e9 ef10g5dpDS2abgcddp321 05433210543111 19111111911a b c d e fg U7a b c d e fg U2O74 LS4 8O74 LS48BIBIRR/BT/BTIIB C DBRL ABCDBRL A45371264537126C3VCCVCC810 uFS3U1 CSW SPST23326723326774 LS0 01111O OABCDU5O OABCDU474 LS1 9274 LS1929 0C BQQQQC BQ

12、QQ Q1R7RNDRND路1KLPWABCDLPWABCDC UDLC UDL电454519454519冲101011111111脉VCCR61KS2SW-SPDT图 4 计数器及译码显示电路计数器采用74LS192同步可逆双时钟计数器 5 ，其管脚引线排列图如图4 所示。74LS192 的 UP/ DOWN端分别是加 / 减计数器的时钟输入端。在置数控制端LOAD=1.清零端 CLR=0 的情况下，若 DOWN=1 ，计数脉冲加入到UP 端，则计数器在预置数的基础上完成加计数， CO 端发出进位负脉冲，若UP=1 ，计数脉冲加入到DOWN端，则计数器在预置数的基础上完成减计数，当减计数到0

13、 时， BO 借位输出端发出借位负跳变脉冲。 LOAD 为异步并行置数端，当LOAD=0时，计数器置数， LOAD=1时，计数器处于计数状态 .计数器及译码显示电路如图4 所示。用两片74LS192 设计成二十四进制减法计数器，由74LS48 译码， 7 端码显示器显示计时时间。计数器个位接成四进制，置数端 A.C .D 均接低电平“0 ” , 计数器十位接成二进A制.，B 两置数端接高电平“1 ”，welcome精品C.D 端接低电平“0 ”。计数脉冲信号接入个位计数器的DOWN减脉冲输入端（ UP 端接高电平）。根据设计要求，计数器计数到零时停止计数，为此，将十位计数器的BO 借位端与脉冲

14、信号源通过与门连接，使计数到零时，BO=0 ，封锁 CP 信号，计数器保持零状态不变，控制电路发出报警声信号，使报警电路工作，信号灯亮。单元译码显示电路的设计DS188 DS2JM-S05011 BJM-S05011 B7a7a66baba44cfbcfb2d2d1g1geeceec9f9f10d10dgdpgdp55dpdp3210541111911a b c d e fg33210541111911U7abcd ef g74 LS483U274 LS4 8OOBIBIRR/BT/BTIABCDIABCDBRLBRL4 53712 645 3712 6VCCVCC图 5 单元译码显示电路we

15、lcome精品用 74LS48 和共阴极 LED 显示器组成，如图 7 所示， 74LS48 输入信号为 BCD 码，输出端为 a、 b 、c、d 、e 、f 、g 共七线，另有 3 条控制线。 LT 端为测试端。在 LT 端接高电平的条件下，无论输入端 A、 B、C、D 为何值， ag 输出全部为高电平，使 7 段显示器件显示“8 ”字型此，功能用于测试器件。 RBI 为灭零输入端。 在 BI/RBO=1 的条件下，当输入 A 、B、C、D 不全为零时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。BI/RBO端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权，当该端为低电平时，不管其他输入端为何值，输出端

16、ag 均为低电平，这可使共阴显示器熄灭。另外，该端还有第二个功能灭零信号输出端，当该位输入的A 、 B、 C、 D=0000时，此时输出低电平；若该位输入的 A 、 B、 C、D 不等于零，则输出高电平。若将RBI 与 BI/RBO 配合使用，很容易实现多位数码显示时的灭零控制。74LS48 可直接驱动共阴极LED 数码管而不需要外界限流电阻。 此处要是保持数码管不黑屏就将BI/RB0 ，RBI 置 1 就可以了， LT 是检查数码管的好坏的，如果不需要的话直接接高电平。其他端口按照abcdefg的对应关系连接好以保证显示正确，确保接地成功。此处将BI/RB0 、RBO 、LT 全部接高电压，

17、是为了让数码管正常工作，这三端只在焊接电路板时对数码管进行好坏的检测时使用。welcome精品控制电路的设计CLR8S2U1CSW-SPDT74 LS00C3901210 uFS3R6VCC1SW SPST1KU3A74 LS10R5DOWNLOAD51 0D1VCC12R71K3脉冲信号1LED0VCC6VCC3VCCR4U1 AU1B74 LS0074 LS00R31K1K1245S1SW-SPDT图 6 控制电路篮球竞赛 24 秒计时器功能控制由外部开关控制实现，如图 8 所示 S1 控制计数器的暂停 / 计数控制。 S1 为“ 1 ”时（左合），秒脉冲发生器发出的脉冲信号被封锁，计数器

18、暂停计数，当 S1 为“ 0 ”时（右合），控制门电路打开，秒脉冲信号送到计数器的减脉冲输入端，开关 S3 控制 LOAD 的异步并行置数控制端，当S3 闭合时， LOAD=0 ，计数器预置数， S3 断开时， LOAD=1 ，计数器处于计数工作状态。计数器清零由S2 开关控制，CLR=1 时计数器清零， CLR=0 时，计数器正常计数。报警电路的设计welcome精品V CCR551 0D 1LED 0图 7 放光报警电路如图 7 所示，报警电路采用DIODELED 型号发光二极管，发光二极管具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电路足够大时才发光，它的开启电压比普通二极管的大，正向电

19、流越大，发光越强。当24 秒计时结束到 00 时，发光二极管发光提醒计时人员。welcome精品4 电源电路电源变U1压器U2整流器U3滤波器U4稳压器图 8 直流稳压电源结构图电源变压器是将交流电网220V 的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压，尤其此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动，负载和温度的变化而变化，因而在整流、滤波电路之后，还需要稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。D31DIODE7805D213+5VD220V T1C12V

20、inVoutNG+42C132C14C152200uf0.33uf100uf0.33ufBRIDGE13图 9 电源电路直流稳压交流电经过整流和滤波可以变成直流电，但是它的电压是不稳定的，供电电压的变化或用电电流的变化，都能引起电源电压的波动。要获得稳定不变的直流电源，还必须再增加由7805稳压块组成的直流稳压电路，图中电流稳压交流电经过桥堆的整流后，会产生纹波，很不稳定，在其后面接C12 ，进行滤波，由于电解电容具有电感性，无法完全消除纹波，这个时候就需要再后面再并联一个小电容C13 ，C12 是输入端的滤welcome精品波电容， C14 是输出端的滤波电容， 电路中 7805 是三端集成

21、稳压器， 输出正 5V 直流电压，输入电压至少大于7V ，使输入 / 输出之间有 2-3V 及以上的压差。5 电路的仿真图 10仿真图将各部分电路模块连接成完整的篮球竞赛24 秒计数电路，如图5 所示。篮球竞赛welcome精品24 秒计时器开始计数之前，首先将控制开关S3 左合，使计数器清零端CLR=1 ，计数器清零。此时，显示器显示“00 “。然S3后右将合，使 CLR=0 ，不影响计数器的工作状态。将计数 / 暂停控制开关 S1 右合，使计数器处于计数状态。此时，控制开关S1 引入低电平，打开控制门电路，秒脉冲信号将通过与非门和反相器输入到个位计数器的减计数输入端 DOWN端。再将置数端

22、控制门开关S3 闭合，使 LOAD=0 ，对 74192 进行预置数。由于计数器已经设置成二十四进制， 为此，显示器将显示 24 。断开开关 S3（ LOAD=1 ），计数器从二十四开始减计数，计数时间到，十位计数器的借位端BO=0 ，此信号将关闭控制门电路，秒脉冲信号被封锁，计数器不能获得计数脉冲而暂停计数，并保持零状态不变，显示器显示“00 ”，一次计时完成。同时，控制电路发出报警信号，报警电路工作，信号灯亮。6 重要元器件引脚图及逻辑图6.1 74LS192资料图中：PL 为置数端， CPU 为加计数端， CPD 为减计数端， TCU 为非同步进位输出端， TCD 为非同步借位输出端，

23、P0、P1 、P2、P3 为计数器输入端， MR 为清除端， Q0 、Q1 、 Q2 、Q3 为数据输出端 3 。图 11 74LS192 的引脚排列及逻辑符号表一 74LS192 真值表welcome精品输入输出MRPLCPU CPDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01×××××××000000××DCBADCBA011××××加计数011××××减计数74LS48 资料图 12 74LS48 逻辑图输出端（ ag ）为高电平

24、有效，可驱动灯缓冲器或共阴极VLED。当要求输出 0 15时，消隐输入（ BI)应为高电平或开路，对于输出为0 时还要求脉冲消隐输入（RBI）为高电平或者开路，当（ BI ）为低电平时，不管其他输入端状态如何，ag均为低电平，welcome精品让 RBI 和地址端（A0-A3)均为低电平，并且灯测试端（LT）为高电平时， ag 为低电平，脉冲消隐输出（ RBO ）也变为低电平，当 BI 为高电平或开路时， LT 为低电平可使 ag 均为高电平 4 。表 2 引出端符号A 0 - A3译码地址输入端BI/RBO消隐输入（低电平有效）/ 脉冲消隐输出（低电平有效）LT灯测试输入端（低电平有效）RB

25、I脉冲消隐输入端（低电平有效）ag输出welcome精品附录 1 原件清单表格二 元件清单元件类型数目7 段共阴数码管274LS192 集成块274LS00 集成块174LS10 集成块1NE555174LS48 集成块2单刀开关1单刀双置开关2电容 10 F2电容 48 F1电容 100 F2电容 0.01F3电容 0.1F2电阻 510 欧1电阻 15k 1电阻 68K 1电阻 1K4welcome精品导线若干PCB 板1桥堆17805 集成块1附录 2 原理图welcome精品EDO3IDDB11050S-MJ8 2 S DB11050S-MJ8 1 S DVf54u+313C.0f4u

26、010C13tuoV50827NGnDiVf3u3311 .C0fu2001 +2C222D141TV022bcpadgdfeabcd ef gpd764219051bcpadgdfepabcd ef gd764219051u18 .C01u17C4u17 .C00u17C46u1C.09u7C4u15 .CC0CuV4010C1EGDIRB3122N3OJC384S2L4U7gD41fC51eB9dA01cT Lb1121aI BR313OB R/IB84S7L4U7gD41fC51eB9dA01cT L11b21aI BR31OB R/IB耦退4U耦退3U耦退2U耦退源电及C1CVU00S

27、C L14U 786726127 3353 14C 2 1C V6726127 33543 1C 2 1CV T S P S3WSSFu3 0 C 112kk8RR6F521uC1Fu110C.07655565EUNGDTCHLLCOO8CSHVVITCDDN1TGEGTS4EIURRTO239KR13KCR1C0V010ASBSLL3414U 7U7T5DP31S6-01 212W14S91S00ASL014U71DE2DL3501C1R5CVC4CVRK1291S4L4U7D9CD QB01C QA1B Q51A QDL114OBN W D5PUOCR L C41291S5L4U7D9CD

28、 QB01C QA1TB QDPDL51SA Q2-11W4SSOBN W D5PUOCR L C416KR17KR1CCV图 13完整电路图welcome精品项目 2 ：基于单片机的篮球计分器设计第一章绪论1.1 系统功能随着科技的迅猛发展 ,单片机在计算机应用领域中起到了越来越重要的作用 . 单片机体积小 ,功能强 ,集成了微型机的各部件 ,大大缩短了系统内信号传送的距离 ,从而提高了系统的可靠性及运行速度。该系统主要是线以下两种功能： 计分：能同时显示甲、乙两队比分 ,最大计分数为 99 。能分别对甲、乙两队比分进行加分。 计时：从比赛开始时启动计时工作方式 ,初始时间为 00, 最大计

29、时为 99 分钟， 经过修改后应该还能实施计时暂停 ,还能设定为倒计时。交换比分：中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置。哨音提示：设定的比赛时间到了,能自动哨音提示比赛结束.1.2 课题运用的知识点本课题主要运用单片机设计知识设计篮球赛记时计分器，因此涉及到的知识点主要有以下几点：（1 ） AT89C51 单片机的运用（2 ） LED 数码管的运用（3 ）人机接口welcome精品第二章系统原理的设计2.1 课题的技术和量化要求2.能记录整个赛程的比赛时间，并能修改比赛时间、暂停比赛时间。3.能随时刷新甲、乙两队在整个赛程中的比分。4.中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置。5.比赛时间结束时，能发