第六组篮球竞赛24秒定时电路的设计

1、篮球竞赛24秒定时电路的设计一、 设计任务与要求1. 能够准确显示24秒计时功能。2. 能够 控制计时器清零、启动、暂停/连续功能。3. 计时器为24秒递减计时器，计时间隔是1秒。4. 递减计时到零时，显示灯亮。5. 主要元器件：NE55574LS4874LS192、74LS00、74LS10二、 设计原理和系统构图本课程设计主要包括秒脉冲发生电路、计数电路、数码显示电路、报警电路和控制电路五部分组成，其中控制电路是由各外部操作开关组成，而秒脉冲发生电路是由NE555定时器电阻和电容组成，计数电路则由74LS192计数器组成，译码显示电路由7段共阴极数码管和74LS48组成，报警电路

2、由普通红色发光二极管和电阻组成。其设计原理构图如下所示：24进制递减计数器路振荡器报警电路分频器控制电路秒十位译码器2秒个位译码器4系统构图工作原理：该电路由秒脉冲电路、计数电路、译码显示电路和报警电路等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。控制电路完成计数器的直接置数、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。当启动开关闭合时，555振荡器将产生的信号送至计数器的信号输入端，减计数器开始工作，完成二十四秒计时功能。秒脉冲发生篮球二十四秒计时器的总体参考方案框图如图2.1所示。它包括控制电路、秒脉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

3、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74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在设计中采用了一只红色发光二极管代替。 分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成二十四秒计时功能，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CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示“二十四”字样；当启动开关断开时，

4、计数器开始计数；为了简单起见，我们将暂停与连续的控制开关放在555电路模块中，通过控制脉冲信号的传送来达到相应的目的。最后灭灯电路是通过74LS192的清零端和74LS48的灭灯输入信号来实现的。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74LS48的BO端，就能保证74LS48的灭灯输入信号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。三、 单元电路设计控制电路暂停/连续控制电路电路中通过外部操作开关控制脉冲信号的连续与暂停来实现整个电路的连续与暂停功能。因为555振荡器本身产生的秒信号就不是很稳定，若将开关接到信号输出

5、端，在拨动开关时产生的振动会影响555信号的输出，从而影响电路的正常工作。所以设计时，我们将暂停/连续开关放在多谐振荡器的电阻所在支路上，其原理图如图所示：暂停/连续电路置数/启动控制电路本单元中应用了触发器的记忆功能来实现置数信号的关与闭。电路制作过程中，我们选择的是按钮开关来实现这一功能。但按钮开关在使用时要一直按住，很不方便，于是我们就在这部分电路中加了一个R秒触发器，通过它的记忆功能来简化操作。电路如下所示：置数/启动控制电路 秒脉冲发生电路设计中采用NE555来产生一秒的脉冲信号。555集成定时器是一种模拟和数字电路相混合的集成电路。它结构简单，使用灵活，用途广泛，可以组成多种波形发

6、生器多谐振荡器定时延时电路单稳触发电路双稳态触发器报警电路检测电路频率变换电路等。设计要求要产生一个1秒的脉冲信号作为电路的CP脉冲信号。通过计算得到以下电路中的参数。秒脉冲发生电路计数器在同步计数器中，当时钟脉冲输入时触发器的翻转是同时发生的。而在异步计数器中，触发器的翻转由先有后，不是同时发生的。在设计中我们选择的是同步加/减计数器74LS192。它是双时钟同步可逆计数器，其详细引脚图如下：计时电路的组成设计中通过两片74LS192的级联来实现一个二十四进制预置计数初值递减计数器，二十四进制递减计时器的初值为N=（0010 0100）8421BCD=（24）D。电路采用串行近制级联，其计数

7、原理是：当LD=1,CR=0，且CPU=1时，在CPD时脉冲上升沿的作用下，计数器在预置数二十四的基础进行递减计数。每当个位计数器减计数到零时，其BO1发出一个脉冲作十位计数器减计数的时钟信号，使十位计数器减一计数。当高、低位计数器处于全零，同时在CPD=0期间，高位计数器时钟脉冲LD2=BO2=0,计数器重新进行异步置数，之后高位LD2=BO2=1，计数器在CPD时钟脉冲作用下，进行下一轮减计数。该计数器的电路如下所示：计时电路译码显示电路七段发光二极管（LED）数码管LED数码管是目前最常用的数字显示器，图所示为共阴管及共阳管的引脚功能图和电路。 一个LED数码管可用来显示一位(09)十进

8、制数和一个小数点。小型数码管每段发光二极管的正向压降随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略差别，通常约为22.5V，每个发光二极管的点亮电流在510mA之间。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。 共阴接法和共阳接法的区别在于它们公共端的接法不一样。共阳接法中，数码管的公共端3和8都接VCC，而共阴接法中，3、8脚都接GND。 图 七段共阴极数码管及内部电路四、 电路测试数据和结果结果分析1、 555脉冲发生电路检查我们将555的输出端3接到示波器上观察到的波形为一脉冲波，其频率近似为一秒。基本符合课程设

9、计中所需秒脉冲信号的要求。2、控制电路检查在电路全部焊接完后，改变各开关的闭、合状态，电路的启动、连续、暂停等功能均无法实现，说明控制电路的连线上存在问题。解决方法：用示波器或万用表检查各管脚的连接情况，看输入输出端是否有虚焊存在，并把有问题存在的部分重新焊接好；检查各管脚的连线情况，看是否有连接错误的地方存在，并把有错误的地方修改正确；用示波器或万用表检查74LS10和74LS00的VCC端和VDD端的连接情况，观察是否存在错误，并把有错误的地方改正。3、显示电路检查当将显示电路中的两个数码管接好后，接入直流电源，发现数码管不亮，说明显示电路连接不正确。解决方法：接入电源，用万用表检查电路是

10、否焊接好且没有虚焊，并把有问题的部分重新焊接好；进一步检查电源与地的接入是否接反；若上述两种情况都未出现则对照各芯片的管脚图，检查在焊接过程中各管脚的连接是否接错。4、计时电路检查将本课设中所选计数器74LS192与显示电路相连，接入直流电源，用信号发生器给计数器一个1秒的脉冲信号，观察计数器的计数功能，发现数码显示是在从二十四递减至0的过程中有数字显示不完全现象，上述现象表明计数器置数和计数都正常，但接线上存在问题。解决方法：检查两片74LS192的数据输出端所连的置数电路和预置电路，看是否有连线错误； 有万用表或示波器检查数码管的管脚是否有虚焊存在；用万用表或示波器检查两片74LS48和7

11、4LS192电源的电源端电压是否正常。5、最后全部排出之后，检查元器件是否损坏，如有损坏可更换器件。五、 结束语本次电子课程设计是理论与实践相结合的最好形式。在课题的完成过程中要求制作者要有坚实的理论基础和很强的动手能力。在设计过程中，通过自主查找数据和其他资料，接触到了很多新鲜的东西。在实际动手过程中，焊接是最为重要的，它能直接决定电路的成败：元器件的替换，开关的选择，焊接点的精细牢靠，以及最后的调试与分析。其中的每一个环节都是至关重要的。综合来讲，本次的课程设计从设计带到焊接都是我们我学知识的检验。通过亲身体验说明有些在仿真软件中能行的痛的方案在实际操作电路中并不一定能行。整个过程中，调试也是相当重要的一部分，同时也需要大量时间与耐心。当电路不能得到正确的结果时，要知道怎样进行排错和调试，以得到正确