籃球競(jìng)賽24倒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 籃球競(jìng)賽24秒倒計(jì)時(shí)器1 設(shè)計(jì)目的（1）根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能；（2）熟悉電路中所用到的各集成塊的管腳及其功能；（3）進(jìn)行電路的仿真、調(diào)試，直到電路能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求；（4）掌握穩(wěn)壓電源，計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法。2 設(shè)計(jì)步驟（1）分析要求，畫(huà)出電路原理圖； （2）闡述工作原理（包括各元器件的功能、作用等）； （3）電路仿真、測(cè)試、驗(yàn)證、做出結(jié)論、進(jìn)行總結(jié)。3 設(shè)計(jì)過(guò)程 3.1設(shè)計(jì)思路及原理圖 時(shí)間計(jì)時(shí)器原理框圖秒脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器譯碼顯示外部操作開(kāi)關(guān)控制電路燈光報(bào)警器包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器、報(bào)警電路和控制電路（輔助時(shí)序控制電路）等五個(gè)部分組成。計(jì)時(shí)電路遞減計(jì)時(shí)，每隔1秒鐘，計(jì)

2、時(shí)器減1。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器完成24秒計(jì)時(shí)功能，而控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)器、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈等功能。當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零（既定時(shí)時(shí)間到）時(shí)，顯示器上顯示00，同時(shí)二極管閃亮。設(shè)計(jì)思路：秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)遞減計(jì)數(shù)器，然后從帶譯碼的顯示器上顯示，中間包括控制電路。 3.2基本元件分析及其在設(shè)計(jì)電路中的作用 3.2.1 芯片74 ls192 計(jì)數(shù)器選用中規(guī)模集成電路74ls192進(jìn)行設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)便。74ls192是十進(jìn)制可編程同步加鎖計(jì)數(shù)器，它采用8421碼二-十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、加鎖計(jì)數(shù)功能。其中cpu、cpd分別是加計(jì)數(shù)、

3、減計(jì)數(shù)的時(shí)鐘脈沖輸入端 (上升沿有效)。ld 是異步并行置數(shù)控制端 (低電平有效), co、bo 分別是進(jìn)位、借位輸出端 (低電平有效),cr是異步清除端,d0d3是并行數(shù)據(jù)輸入端，q3q0是輸出端。我們將用到的是它的減計(jì)數(shù)功能。下圖是74ls192外引線排列圖與功能表：74ls192 的工作原理是：當(dāng)/ld =1,cr=0時(shí)，若時(shí)鐘脈沖加入到cpu端，且cp置數(shù)= 1, 則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成加計(jì)數(shù)功能，當(dāng)加計(jì)數(shù)到9時(shí)，/co端發(fā)出進(jìn)位下跳變脈沖；若時(shí)鐘脈沖加入到cpd端，且cpu=1，則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成減計(jì)數(shù)功能，當(dāng)減計(jì)數(shù)到0時(shí)，/bo端發(fā)出借位下跳變脈沖。由74ls192

4、 構(gòu)成的24遞減計(jì)數(shù)器其預(yù)置數(shù)為n=(00100100)8421bcd=(24)10。它的計(jì)數(shù)原理是：只有當(dāng)?shù)臀?bo1端發(fā)出借位脈沖時(shí)，高位計(jì)數(shù)器才作減計(jì)數(shù)。當(dāng)高、低位計(jì)數(shù)器處于全零，且cpd為0時(shí)，置數(shù)端/ld2=0, 計(jì)數(shù)器完成并行置數(shù)，在cpd端的輸入時(shí)鐘脈沖作用下，計(jì)數(shù)器再次進(jìn)入下一循環(huán)減計(jì)數(shù)。用74ls192構(gòu)成的24秒遞減計(jì)數(shù)器的連線圖3.2.2 六反相器74 ls04 本設(shè)計(jì)中，只用到其中一個(gè)非門(mén)，也就是所說(shuō)的反相器，它的原理是：當(dāng)輸入為高電平（+5v）的時(shí)候，反相器輸出為0；當(dāng)輸入為低電平的時(shí)候，反相器輸出為1。其引腳圖如下所示： 在這個(gè)籃球競(jìng)賽24秒倒計(jì)時(shí)器中，74ls04

5、反相器的作用是控制燈光報(bào)警器的運(yùn)行。當(dāng)計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)過(guò)程中被直接清零或當(dāng)計(jì)數(shù)規(guī)定時(shí)間完成以后，計(jì)數(shù)器停止工作，從反相器輸入端輸入低電平，因此反向器輸出為1，此時(shí)，使信號(hào)通過(guò)反向器至燈管報(bào)警器，啟動(dòng)其運(yùn)行。燈管報(bào)警器電路如下圖所示： 3.2.3 三輸入與門(mén)74 ls15 它的工作原理是：當(dāng)輸入端輸入都為1時(shí)，輸出門(mén)打開(kāi)，當(dāng)其中一個(gè)輸入為0時(shí)，輸出門(mén)關(guān)閉。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下所示： 它在此設(shè)計(jì)中起到一個(gè)控制秒脈沖信號(hào)源放行或截止的作用，設(shè)計(jì)圖如下所示： 脈沖信號(hào)控制圖3.3穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 下圖是串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的一般結(jié)構(gòu)圖，圖中t為調(diào)整管，a為比較放大電路，為基準(zhǔn)電壓，幾個(gè)電阻組成反饋網(wǎng)絡(luò)，是用來(lái)反

6、映輸出電壓變化的取樣環(huán)節(jié)。 這種穩(wěn)壓電路的主回路是起調(diào)節(jié)作用的bjt t與負(fù)載串聯(lián)，故串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。輸出電壓的變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)取樣經(jīng)比較放大電路（a）放大后去控制調(diào)整管t的c-e極間的電壓降，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。該24秒計(jì)時(shí)器中使用的穩(wěn)壓電源如下圖所示： 3.4輔助控制電路 為了保證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可知，控制電路要完成以下四項(xiàng)功能：操作“清零”開(kāi)關(guān)時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零。 當(dāng)“啟動(dòng)/復(fù)位”開(kāi)關(guān)處于下端時(shí)，計(jì)數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能，顯示器顯示24秒字樣；當(dāng)“啟動(dòng)/復(fù)位”開(kāi)關(guān)撥到上端時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)。 當(dāng)“暫?！遍_(kāi)關(guān)處

7、于“暫停”位置時(shí)，控制電路封鎖時(shí)鐘脈沖信號(hào)cp，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，顯示器上保持原來(lái)的數(shù)不變，當(dāng) “暫?！遍_(kāi)關(guān)處于“連續(xù)”位置時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)到零 (即定時(shí)時(shí)間到)時(shí)，控制電路應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使計(jì)數(shù)器保持零狀態(tài)不變，同時(shí)報(bào)警電路工作。/ld 接74ls192的預(yù)置數(shù)控制端，當(dāng)“啟動(dòng)/復(fù)位”開(kāi)關(guān)在復(fù)位端時(shí)，/ld=0，74ls192 進(jìn)行置數(shù)；當(dāng)此開(kāi)關(guān)在啟動(dòng)端時(shí)，/ld =1，74ls192處于計(jì)數(shù)工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。下圖為脈沖信號(hào)控制圖的原理圖：當(dāng)定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，74ls192的借位輸出信號(hào)路，/bo2=1, 則cp信號(hào)受 “暫停” 開(kāi)關(guān)的控制，當(dāng)其處于“暫?！蔽?/p>

8、置時(shí)，門(mén)g3輸出0，門(mén)g2關(guān)閉，封鎖cp信號(hào)，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)；當(dāng)s2處于“連續(xù)”位置時(shí)，門(mén)g3輸出1，門(mén)g2打開(kāi)，放行cp信號(hào)，計(jì)數(shù)器在 cp作用下，繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)/bo2=0, 門(mén)g2關(guān)閉，封鎖 cp信號(hào)，計(jì)數(shù)器保持零狀態(tài)不變。從而實(shí)現(xiàn)了功能、的要求。注意，/bo2是脈沖信號(hào)，只有在cpd保持為低電平時(shí), /bo2輸出的低電平才能保持不變。至于功能的要求，可通過(guò)控制74ls192的異步清零端cr實(shí)現(xiàn)。 3.5總設(shè)計(jì)仿真圖4系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果（1） 運(yùn)行仿真的24秒倒計(jì)時(shí)器，把“啟動(dòng)復(fù)位”開(kāi)關(guān)撥到上端，計(jì)數(shù)開(kāi)始，顯示器顯示數(shù)字從24開(kāi)始遞減，如下圖所示；（2） 在計(jì)數(shù)遞減過(guò)程中，把“

9、暫?！遍_(kāi)關(guān)撥到下端，暫停計(jì)數(shù)；撥到上端顯示器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù);（3） 計(jì)數(shù)過(guò)程中，把“清零”開(kāi)關(guān)撥到上端，顯示器顯示數(shù)字立即歸零，報(bào)警燈同時(shí)發(fā)出持續(xù)警報(bào)，并且計(jì)數(shù)器其他開(kāi)關(guān)失去作用；（4） 把“清零”開(kāi)關(guān)撥到下端，恢復(fù)其他開(kāi)關(guān)作用，把“啟動(dòng)復(fù)位”開(kāi)關(guān)撥到下端，顯示器顯示數(shù)字恢復(fù)到24；（5） 計(jì)數(shù)從24遞減到00，規(guī)定計(jì)時(shí)完成，顯示器顯示數(shù)字“00”不變，報(bào)警燈開(kāi)始持續(xù)報(bào)警。5主要元件芯片：74ls192兩塊 74ls04一塊 74ls15一塊帶譯碼的數(shù)字顯示器dcd_hex 2塊 秒脈沖信號(hào)源 1個(gè)報(bào)警燈一個(gè) 單刀雙擲開(kāi)關(guān) 3個(gè) 電阻若干 比較器 1個(gè)6設(shè)計(jì)體會(huì)與建議 本次課程設(shè)計(jì)，是本人認(rèn)為自

10、從學(xué)了這個(gè)專(zhuān)業(yè)到現(xiàn)在以來(lái)，最有意義的一次實(shí)踐。作為電子專(zhuān)業(yè)的一名學(xué)生，設(shè)計(jì)電路是我們必須掌握的一門(mén)技能，這次課程設(shè)計(jì)就為我們提供了一個(gè)很好的平臺(tái)和一次自我分析認(rèn)識(shí)的機(jī)會(huì)。 這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)非常系統(tǒng)全面的一次檢驗(yàn)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)與仿真，讓我更明確的了解了一些芯片的用途功能，也熟練了對(duì)它們的運(yùn)用。在這個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我需要不斷地思考，不斷地請(qǐng)教，不斷地尋找資料以借鑒，不斷的用對(duì)知識(shí)的深入掌握去解決設(shè)計(jì)中存在的一些問(wèn)題和調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的一些故障。雖然說(shuō)這樣的設(shè)計(jì)很難很煩很累人，但是確實(shí)是充實(shí)的，是讓人感到有意義的。這次課程設(shè)計(jì)，不但讓我了解了一個(gè)籃球24秒倒計(jì)時(shí)器，更讓我收獲了專(zhuān)業(yè)知識(shí)以外

11、的東西，那就是學(xué)會(huì)了堅(jiān)信、堅(jiān)持，同時(shí)也磨礪了我的意志和耐心。從對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的不太熟悉的掌握，到我最終成功地在仿真軟件里面運(yùn)行了籃球24秒倒計(jì)時(shí)器，說(shuō)實(shí)話我獻(xiàn)出了很多第一次，豁出了我的好多一次又一次，甚至還忘了一次吃飯，還有盡然熬夜到了三四點(diǎn)。真的，作為一個(gè)本來(lái)對(duì)這個(gè)專(zhuān)業(yè)不是很感興趣的學(xué)生，讓我收獲了一份從來(lái)沒(méi)有過(guò)的成就感。雖然到現(xiàn)在我對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)的部分原理還是不能用很專(zhuān)業(yè)的語(yǔ)言講述出來(lái)，但是當(dāng)我最初做成功這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我有一種說(shuō)不出的激動(dòng)，隨即就寫(xiě)了一篇日志來(lái)表達(dá)我的心情，里面有句話：“人很怪，上天給予每個(gè)人的都是公平的，沒(méi)有誰(shuí)沒(méi)能力去做事，只是在于那個(gè)人愿不愿意去做，敢不敢去做，能不能堅(jiān)持去做！”是的，這就是我這次課程設(shè)計(jì)之后最大的收獲！雖然對(duì)這個(gè)專(zhuān)業(yè)依舊不是很感興趣，但是我還是想通過(guò)這份設(shè)計(jì)報(bào)告來(lái)建議老師，希望以后能多搞一些像這樣很實(shí)際的實(shí)踐課程，我們作為學(xué)生，的確需要好的成績(jī)，但