篮球秒计数器

1、篮球秒计数器篮球秒计数器22/22篮球秒计数器郑州科技学院数字电子技术课程设计题目篮球24秒计时器学生姓名专业班级学号院（系）指导教师达成时间目录大纲1第1章设计任务及基本要求21.1设计任务21.2基本要求2第2章电路框图及工作原理22.1电路框图22.2设计方案3第3章各单元电路的设计33.124进制计数器的设计33.2数码显示电路的设计43.3秒脉冲的设计63.4各控制开关的设计73.5报警电路的设计93.6整机工作原理9第4章电路仿真10第5章5硬件的制作与调试.,115.1电烙铁的使用115.2调试方法125.3调试结果125.4调试中故障及解决方法13结论15参照文件16附录一篮球

2、比赛24秒计时器总电路原理图17附录二原器件清单表18大纲数字电子课程设计是电子技术学习中特别重要的一个环节，是将理论知识与实践能力相结合的重要环节，是真切锻炼学生能力的环节。为今后进行复杂的综合型电子系统的设计和调试打下基础。在好多领域被骗时器均获取广泛应用，诸如在体育比赛，准时报警器、游戏中的倒时器，交通讯号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机，还可以用来做为各样药丸、药片，胶囊在指准时间提示用药等等，因而可知计时器在现代社会的应用是相当广泛的。本设计主要能达成：电路拥有24秒时间显示功能；系统设置外面操作开关，控制计时器的置数、启动/连续和暂停功能；计数过程中，无论处于何种状态，当按下置数

3、键时，计数重新开始；计时器为递减计时，其计时间隔为1秒；当计时器递减计时到零时，显示器显示00，同时发出CP同步闪耀报警信号等。整个电路的设计借助于Mulitism仿真软件以及数字电路相关理论知识，获取了预期的结果。要点词：24秒计数报警清零暂停1设计任务及要求1.1设计任务本设计主要能达成：在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不可以超出24秒，不然就犯规了。本课程设计的“篮球24秒计时器”可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间24秒限制。一旦球员的持球时间超出了24秒，它就自动报警从而判断此球员的犯规。1.2基本要求1电路拥有时间显示功能；2要求电路为24秒递减计时，每隔1秒钟，计时器减1；3要

4、有外面开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能；4当计时器倒计时为零时，即准不时间倒，显示为零，同时发出光信号报警。5严格依据课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。电路框图及工作原理2.1电路框图24秒计时器的整体参照方案框图如图2-1所示。它包含秒脉冲发生器、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构成。其被骗数器和控制电路是系统的主要模块。计数器达成24秒计时功能.而控制电路达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、准不时间到启动报警等功能。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和准时标准，但是设计对此信号要求其实不太高，故电路

5、可采纳555集成电路构成的多谐振荡器构成。译码显示电路由74LS48D(译码器)和共阴极七段LED显示器构成。报警电路在试验中可用发光二极管构成。2秒脉冲发生器计数器译码显示外面操控制电路作开关报警电路图2-124秒计时器系统设计框图2.2设计方案本设计中，24进制计数器是整个电路的核心部分，我们选择74LS192进行24进制同步减法计数。同时选择74LS48作为BCD码译码器来对7段数码显示管进行译码驱动，选择两个七段数码显示管进行显示。依据设计要求，本课程设计采纳555计时器制成的多谐振荡器，对24进制计数器进行秒脉冲的输入。在本设计中，因为我们需要对其进行暂停、清零、报警等控制，所以我们

6、使用了三个开关来控制计数器的各功能的实现，同时为了实现LED灯的正常报警，我们同时采纳555计时器实现高频率脉冲输入。从而实现了各样功能的。单元电路的设计3.124进制计数器的设计依据设计要求，本设计需要实现24进制递减功能，所以本设计采纳十进制同步减法计数，所以使用2片74LS192集成芯片来实现计数功能。十进制可逆计数器74LS192引脚摆列及逻辑符号如图3-1-1（a）、（b）所示，它拥有双时钟输入，并拥有除掉和置数等功能。图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为除掉端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其

7、功能表以以下图3-1-2所示：3（a）引脚摆列(b)逻辑符号图3-1-174LS192的引脚摆列及逻辑符号输入输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011加计数011减计数图3-1-274LS192的功能表在本次设计中，因为我们要实现24进制计数功能，所以我们第一应该对计数器进行置数，因为（24）10=（00100100）8421BCD所以要先对74LS192D两芯片进行置数，令第一块集成块的置数端Q3Q2Q1Q0=0010，令第二块的为Q3Q2Q1Q0=0100。把第二块芯片的借位端与第一块芯片的脉冲输入端相连，从而进行实现借位功能。3.2数码显示电路的设计在

8、本设计中，依据设计的要求，我使用74LS48D译码器来驱动共阴极数码显示管，74LS48D芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各样数字电路和系统的显4示系统中，下边是74LS48D芯片的一些参数与应用技术等资料。74LS48D的引脚图和功能表分别如图3-2-1。图3-2-1表3-2-274LS48的功能表输入输出字数字LTRBIDCBABI/RBOabcdefg形011000011111110011X000111100000121X001011101101231X001111111001341X010010110011451X010111011011561X0110110111116

9、71X011111110000781X100011111111891X1001111110119消隐XXXXXX00000000脉冲消隐100000000000008灯测试0XXXXX11111111七短数码显示管的引脚图如图3-2-3所示，此中3脚和8脚相连为公共端，在电路中接地，6脚为小数点引脚，设计中不需要对其办理。5图3-2-3七短数码显示管的引脚图3.3秒脉冲的设计依据设计要求，本电路需要产生间隔为一秒的时间脉冲，达成正确的计数功能。所以选择555准时器来设计此模块。从而产生标准的秒脉冲。1器件特征555准时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要

10、在外面配上几个合适的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。2自激多谐振荡器图3-3-1所示为自激多谐振荡器电路和波形图。自激多谐振荡器用于产生连续的脉冲信号。电路采纳电阻、电容构成RC准时电路，用于设定脉冲的周期和宽度。调理RW或电容C，可获取不一样的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出。脉冲宽度计算公式：Tw1=0.7(R1+R2)CTw2=0.7R2C振荡周期计算公式：T=0.7(R1+2R2)C1s图3-3-16分析方法与单稳态电路相似，但电容器C的充电电阻是R1+R2，放电电阻是R2。当VC是低电平常，555准时器低触发，VO为高

11、电平，放电管T截止，电容器经（R1+R2）2充电，当充电至VC=VTH3VCC时，电路高触发，输出VO变成低电平，放电管T导1通，电容器经R2放电，当放电至VC=VTR3VCC时，电路又进入低触发，VO变成高电平，这样周而复始，循环不仅，输出连续脉冲信号。3.4控制开关电路的设计在本次设计中，因为设计的要求，要实现计数器的暂停、复位和启动控制，所以需要设计三个开关来控制电路.暂停电路的设计对于暂停连续开关，可以经过控制时钟脉冲的输入来达到暂停功能的控制，设计一个单刀双掷开关，一端接地，将之连接到一个三输入与门。：与单刀双掷开关相连：与第二片74LS192D的TCD端相连:与555脉冲器相连7清

12、零电路的设计清零电路只要将两块芯片的MR端连接起来并接上一个开关即可。置数电路的设计置数电路只要将两块芯片的PL端连接起来并接上一个开关即可。防抖动电路的设计实质使用时开关会有抖动现象，所以我用基本RS触发器来设计暂停开关相连，用来除掉抖动。基本RS触发器如图2.3.9为由两个与非门交织耦合构成的基本RS触发器，它是无时钟控制低电平直接触发的触发器。基本RS触发器拥有置“0”、置“1”和保持三种功能。平常称S为置“1”端，因为S=0时触发器被置“1”；R为置“0”端，因为R=0时触发器被置“0”。当S=R=1时状态保持，当S=R=0时为不定状态，应该防范这类状态。图3-4-2二与非门构成的基本

13、RS触发器（a）逻辑图(b)逻辑符号基本RS触发器的逻辑符号见图3-4-2(b)，二输入端的边框外侧都画有小圆圈，这是因为置1与置0都是低电平有效。输入74LS192D的时钟脉冲由以下图2.3.10所示电路输出接到74LS192D的CPD脚。还有一端输入由借位信号输入。83.5报警电路的设计依据实验设计要求，我设计了光报警的方式，只有当计时器的输出端都为0的时候，报警电路的输出才为1，会驱动LED灯发生报警。电路图以下所示。3.6整机工作原理篮球比赛24秒计时器主若是由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路构成。控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示

14、等功能。SW1闭合，74LS192被置数，显示电路出现数字24。达成置数后断开SW1，启动计时。若此时秒脉冲电路的SW3为断开，则产生连续秒脉信号输入到计数器，数码9管上的数字就会自动减1，闭合SW3，秒脉冲暂停，计数递减暂停，断开SW3又恢复计数递减，这就实现了暂停/连续功能。在计数递减的同时，74LS192D的8个输出端也随之产生高低电平变化来控制报警电路5个或门的高低电平的变化。由附录1可见，5个或门的摆列一定当74LS192D的8个输出全为低电平常，换而言之，就是计数到零时，或门最后一个输出的才是低电平，从而触发发光，产生亮光，达到了光电报警的。电路仿真本次设计采纳的是Multisim

15、软件仿真，它是一种功能强盛的电子设计自动化软件，供给智能原理图设计功能。此刻我们用Multisim进行仿真，仿真结果以下计时预备阶段如图LED1VCCCKCKR3270U13U96VABCDEFGABCDEFGU3AJ3VCCU5C74LS00D74LS00D6VKey=SpaceU4BU1U11U6A74LS00D74LS08DJ1Key=Space15AQA37AOA1312112BQBBOB10CQC62COC1197610DQDDOD9OE11LOADBO133LTOF151412514CLRCORBIOG4BI/RBO54UPDOWN74LS48D74LS192DVCCVCC6V6V

16、U8U1215AQA37AOA1312112BQBBOB10CQC62COC1197610DQDDOD9VCCOE1113315LOADBOLTOF1412514CLRCORBIOG46VBI/RBO5UP4DOWNVCC74LS48D6V74LS192D4.3kR1R48U2J2VCC4RSTOUT339k0%7DISKey=A6THR2TRI5CONR2GND5k1C1C21F1FKey=SpaceU7B74LS08DLM555CM102.计时阶段如图LED1VCCCKCKR3270U13U96VABCDEFGABCDEFGU3AJ3VCCU5C74LS00D74LS00D6VKey=Sp

17、aceU4BU1U11U6A15AQA37AOA131BQB21BOB1274LS00D74LS08D10CQC62COC11J19DQD76DOD1011LOADBO133LTOE9Key=SpaceOF1514CLRCO125RBIOG1454BI/RBOUP4DOWN74LS48D74LS192DVCCVCC6V6VU8U1215AQA37AOA131BQB21BOB1210CQC62COC1197610VCCDQDDOD911LOADBO133LTOE1514125OF6VCLRCORBIOG145UP4BI/RBO4DOWNVCC74LS48D6V74LS192D4.3kR1R48U

18、2J2VCC39k4RSTOUT30%7DISKey=SpaceKey=A6THRU7B2TRI5CON74LS08DR2GND5k1LM555CMC1C21F1F硬件的制作与调试因为电子电路设计要考虑好多要素，加之元器件性能的分别，以及好多人为要素的影响，一个组装好的电子电路不行能不经过调试即可满足要求。任何电子电路都一定经过认真认真的调试，才能获取满意的性能要求。在这个过程顶用的最重要的仪器就是万用表和电源。5.1电烙铁的使用、焊接的注意事项优异的焊接是实验成功的重要保证；反过来说，焊接不良，常常会使实验失败，甚至损毁元器件。固然焊接技术其实不复杂，但假如认为它操作简单而不认为然，也会造成

19、各样不良结果。所以应注意以下几点：（1）电烙铁焊接电压比较器的时候，必定要等电烙铁加热后，拔掉电源插头，用电烙铁的余热焊。不然，温度过高的焊接，会烫坏。（2）焊接蜂鸣器、发光二极管的时候，必定要将连接电源正、负极的导线分别焊11接在扬声器标有“”、“”符号的一端。（3）烙铁使用日久后，烙铁头简单被“烧死”，即在表面出现一层黑色氧化物，并且变得凹凸不平。“烧死”的烙铁头很难融化和沾取焊锡，需用锉刀将它重新挫亮。尽量使用市场上销售的空心焊锡丝，它是将焊锡做成直径24毫米的细管状，在管内装进松香粉。使用这类焊锡丝，能保护烙铁头不易被“烧死”。（4）使用电烙铁必定要注意安全，使用前用万用表测一下电烙铁

20、电源插头两端的电阻能否为正常值。正常时20瓦烙铁的电阻约2000欧，45瓦的为1000欧，75瓦的为600欧，100瓦的约500欧。电源插头与电烙铁外壳、烙铁头之间的电阻应凑近无量大，不然说明这把电烙铁漏电，不可以使用。、电路的连接在连接电路的时候，要严格依据电路图连接电路，也要注意烙铁与电路板接触的时间，不要烧坏电路板。并在联好电路今后进行丈量。即使发现问题与改正。5.2调试方法电子电路调试方法有两种：分块调试和整体调试1）分块调试法分块调试是把整体电路按功能分成几个模块，对每个模块分别进行调试。模块调试的序次最好按信号的流向，一块一块进行，逐渐扩大调试范围，最后达成总调。实行分块调试有两种

21、方法一种边安装边调试；另一种是整体电路一次组装达成后再分块调试。分块调试的长处：问题出现范围小，可及时发现，易于解决。2）整体调试此种方法是把整个电路组装达成后，不进行分块调试，实行一次性总调。5.3调试步骤（1）检查电路比较电路图认真检查电路，第一查察电源能否接错或与地短接，而后检查各芯片是否安装坚固，最后比较电路图认真查察各芯片的管脚能否接错、漏接或出现多接线的现象。2）接通电源观察在检查电路无误后，接通电源，假如出现异常现象马上关闭电源，观察各个单元电12路能否可以正常工作，找出出错的单元电路，假如有错，则用万用表对各个电路逐一检查，直至查出错误，并加以改正。（3）对各个功能电路的检测闭

22、合工作开关，观察显示结果能否正确，假如存在问题连续调试。调试结束后观察调试后的结果能否符合设计要求。5.3调试结果接通电源后，第一次的调试的结果是，置数不是24并且不可以计数。我们依据可以正常工作的部分来进行分析，一步一步的检查，分析哪部分的设计是没有问题的，而后依据出问题的部分再进行分析，而后连续调试，最后获取了正确的电路。最后调试到各部分电路。5.4调试中故障及解决方法因为电路中的芯片、插线、面包板的质量、接触等都存在必定的问题，故调试中出现问题是不行防范的。在调试的过程中，发现低位数码管不可以置数，并且不可以计数，置数为36，逐一单元电路检查线路后发现弄反了高低输入端，改正后发现其实不可

23、以计数，经过线路检查并无发现线路有问题，查找资料后发现电路中所用的74LS00D三输入与非门,一定要接一个上拉电阻，接上一个合适的电路后电路可以正常工作，并且能实现电路所要求的全部功能。经过检测电路出现了一点故障，但是经过耐心检查，电路能实现所要求全部功能，实验比较成功。13调试后的结果以以下图14结论一周紧张的课程设计就这样结束了，在这一周紧张的时间里我自己着手制作了一个应用比较广泛的电子产品蓝球24秒计时器。在这一周里我们从采集资想抵达成实作向来都处于愉悦状态，此中我们也遇到了一些难题。比方仿真过程中我们开始向来不可以仿真成功经过老师的指导我们才达成仿真，在实质焊接中因为操作的原由我们把集

24、成芯片烧坏，从中我也学习到了好多东西。此次课程设计使我有了一次经过理论联系实质，来解决实质问题的经历，它培育了自己分析问题，解决问题的能力，以及上网检索信息的能力。其实学到的知识实质上是次要的，重要的是我们探究知识的过程，这个过程即是一个人自主学习能力的表现，它将影响着我今后的发展。此次的课程设计也激发了我对电子设计的兴趣。以前我对我们信息工程专业是一片诱惑，但是经过此次课程设计，经过亲身制作电子小作品以及写总结报告时在网上看到的各样各样相关电子方面的小文章，我仿佛隐约认识了一些电子专业的将来的发展方向。这类感悟，这类兴趣的本源只靠平常上课老师的说教是必定不行能领悟到的。总之在这一周的设计抵达

25、成作品有苦有累，但我们坚持下来了并且从中学习到了好多在课本上和课堂上学习不到的东西。此次数字电子课程设计也加强了我们实质着手能力，我感觉此次课程设计很成功。这是我大学时期的第一次课程设计，此次设计让我获益匪浅。在设计过程中，依据书籍上的知识和老师解说的方法，第一分析研究此次设计的任务和要求，而后分析选出方案做出设计，再进一步完美设计。在此中遇到一些不解和诱惑的问题时第一自己分析，不懂的问题小组一起谈论，四周请教，再认真向老师咨询，和老师一起商讨解决，最后达成了此次设计。此设计制作的篮球24秒计时器是一个适用性设计。设计的成功不但为所学的专业课程打下了坚固的基础，提升了我们对分析与解决问题的能力，对电子设计有了更深的兴趣。在这个设计中，我学到了学习理论时学不到的东西，将课本理论知识与实质应用联15系起来，不仅锻炼我的着手能力并且坚固我们所学的理论知识，这样实践与理论相结合就可以更快而有效地掌握知识，使我尝到了将所学的知识用于实践的愉悦和成就感。同时特其余感谢在设计与制作的过程中热情指导与帮助我的老师和同学