籃球競賽24s計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)

1、京北職業(yè)技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)（說明書）籃球競賽24s計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)班級(jí) / 學(xué)號(hào) 118621112 學(xué) 生 姓 名 王立柱 指 導(dǎo) 教 師 李轉(zhuǎn)芳 京北職業(yè)技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課 程 名 稱 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 院（系）電子信息工程學(xué)院 專業(yè) 電子信息工程 班級(jí) 211 學(xué)號(hào) 118621112 姓名 王力柱 課程設(shè)計(jì)題目 籃球競賽24s計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)時(shí)間: 2013 年 1 月 13 日 至 2013 年 1 月 26 日課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計(jì)說明與技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)籃球競賽24s計(jì)時(shí)器電路，技術(shù)指標(biāo)如下：具有顯示24s計(jì)時(shí)功能；設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接

2、清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能；計(jì)時(shí)器為24s遞減計(jì)時(shí)器，其計(jì)時(shí)間隔為1s；計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，發(fā)光電報(bào)警信號(hào)。二、設(shè)計(jì)要求1在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。2根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過分析計(jì)算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）。三、實(shí)驗(yàn)要求1根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路，用軟件仿真。2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1. 童詩白，華成英主編模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M北京：高等教育出版社，2006年2. 陳光明等主編電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007年3. 戴伏生主編基礎(chǔ)電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐M北京：國防工業(yè)出版社，2002年4. 譚

3、博學(xué)主編集成電路原理與應(yīng)用M北京：電子工業(yè)出版社，2003年5. 華滿清主編電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年6. 閻石主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M北京：高等教育出版社，2008年7. 謝自美主編電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測試M武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006年五、按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)教師 年 月 日負(fù)責(zé)教師 年 月 日學(xué)生簽字 年 月 日成績評定表評語、建議或需要說明的問題：指導(dǎo)教師簽字： 日期：成 績一、概述籃球競賽中規(guī)定球員得球后，必須在24s內(nèi)將球投出，否則將被判犯規(guī)，設(shè)計(jì)籃球競賽24s計(jì)時(shí)器是用于自動(dòng)測量時(shí)間，時(shí)間超出24s報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，比賽

4、雙方發(fā)球后，計(jì)時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)比賽暫停時(shí)，可控制開關(guān)暫停計(jì)時(shí)，開始后又可以接著原來的時(shí)間倒計(jì)時(shí)，當(dāng)一方投球后，計(jì)時(shí)器重新從24s計(jì)時(shí)，幾時(shí)過程通過數(shù)碼管顯示，提醒球員剩余時(shí)間，通過該計(jì)時(shí)器能為比賽計(jì)時(shí)提供方便。二、方案分析該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要由直流穩(wěn)壓源，脈沖信號(hào)發(fā)生電路，計(jì)時(shí)器電路，譯碼器顯示電路，報(bào)警電路和外部控制電路組成。其中計(jì)時(shí)器電路和外部控制電路是系統(tǒng)的主要部分，當(dāng)這兩部分電路解決了，其余的問題就迎刃而解了。計(jì)時(shí)器電路負(fù)責(zé)完成24s計(jì)時(shí)，控制電路負(fù)責(zé)啟動(dòng)計(jì)數(shù)、直接清零、暫停/連續(xù)功能、這些功能主要由對74ls192和與門電路來控制，脈沖電路由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器提供1s的脈沖信

5、號(hào)，報(bào)警電路由發(fā)光二極管組成。該計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)完成了中途計(jì)時(shí)功能，在籃球比賽中起到了重要作用。 方案原理框圖如圖1所示。報(bào)警電路脈沖發(fā)生電路計(jì)數(shù)器電路譯碼顯示電路 控制電路圖1 原理框圖三、電路設(shè)計(jì)1.直流穩(wěn)壓電源電路 將220V50Hz的交流電先經(jīng)過變壓器變壓，再經(jīng)過濾波電路進(jìn)行濾波處理，然后經(jīng)過穩(wěn)壓管穩(wěn)壓。其電路圖如圖2所示.圖2 直流穩(wěn)壓電源電路圖2.脈沖信號(hào)發(fā)生電路秒脈沖信號(hào)發(fā)生器采用555構(gòu)成的多諧振蕩電路，由于要產(chǎn)生1s的脈沖信號(hào)，根據(jù)公式可以確定參數(shù)的取值：R1=51k，R2=47k，C2=10uF。產(chǎn)生的脈沖周期：T=0.7（R1+2R2）C2=1s。其仿真電路圖如圖3所示。圖3

6、 秒脈沖發(fā)生電路圖3.倒計(jì)時(shí)電路該電路主要由兩片74ls192構(gòu)成，該芯片是同步可逆雙時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，UP/DOWN端分別是加/減計(jì)數(shù)器的輸入端，當(dāng)置數(shù)控制端LOAD=0，清零端CLR=0，UP=1，DOWN端接脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成減計(jì)數(shù)，減數(shù)完成后，BO端輸出錯(cuò)位負(fù)跳變脈沖。為達(dá)到24進(jìn)制減法計(jì)數(shù)，采用兩片芯片級(jí)聯(lián)的方式，低位的錯(cuò)位信號(hào)作為高位的時(shí)鐘信號(hào)，高位的借位信號(hào)通過與非門控制低位的時(shí)鐘信號(hào)，這樣就可以達(dá)到計(jì)數(shù)完成后，數(shù)碼管停在00狀態(tài)，其電路圖如圖4所示。圖4 倒計(jì)時(shí)電路圖 4. 譯碼顯示電路該電路由兩片4511和兩個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成，4511有四個(gè)輸入端與計(jì)時(shí)器的四個(gè)輸出端連

7、接，七個(gè)輸出端口接上電阻與數(shù)碼管相連，EL端接低電平，BI/LT端接高電平，其仿真電路圖如圖5所示。圖5 譯碼顯示電路圖5. 報(bào)警電路報(bào)警電路由一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)電阻組成，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)完成到00時(shí)，高位計(jì)數(shù)器BO端會(huì)輸出低電平，二極管導(dǎo)通發(fā)光。其仿真電路圖如圖6所示。圖6 報(bào)警電路圖6. 控制電路 控制電路有三個(gè)控制開關(guān)，J1為暫停/連續(xù)開關(guān)，接通時(shí)為暫停，斷開為繼續(xù)計(jì)時(shí)；J2為啟動(dòng)開關(guān)，接通為啟動(dòng)倒計(jì)時(shí)，斷開則又預(yù)置位24；J3為直接清零開關(guān)，斷開為直接清零。其電路如圖7所示。圖7 控制電路圖四、性能的測試1.直流穩(wěn)壓電源的測試經(jīng)測試，輸出的電壓滿足要求，測試電路圖及測試結(jié)果如圖8所示。圖8

8、直流穩(wěn)壓源測試電路及結(jié)果顯示圖2.秒脈沖電路測試 參數(shù)選定后，將輸出的脈沖信號(hào)接示波器觀察波形，測試電路如圖9所示，測試波形如圖10所示。圖9 秒脈沖測試電路圖圖10 秒脈沖測試結(jié)果顯示圖 3.電路整體性能測試該計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)主要有六大模塊，有直流穩(wěn)壓源模塊，秒脈沖信號(hào)發(fā)生模塊，計(jì)數(shù)器模塊，譯碼顯示模塊，報(bào)警模塊，控制模塊。其中直流電源部分由整波電路和穩(wěn)壓管來實(shí)現(xiàn)，輸出電壓比較穩(wěn)定；秒脈沖由555定時(shí)器構(gòu)成的多謝振蕩器來實(shí)現(xiàn)，選定好參數(shù)就能輸出秒脈沖，雖有微小誤差，但可忽略不計(jì)；計(jì)數(shù)器由兩片74ls192構(gòu)成，低位預(yù)置成4，高位預(yù)置成2，低位的BO端連接高位的DOWN端，高位的BO端經(jīng)與門接入地

9、位的DOWN端，此時(shí)當(dāng)計(jì)時(shí)器從24s倒計(jì)時(shí)到00秒時(shí)，兩個(gè)74ls192就停止計(jì)數(shù)了，達(dá)到00一直顯示的目的；譯碼顯示由兩片4511和兩個(gè)共陰極的數(shù)碼管組成；報(bào)警器是一個(gè)發(fā)光二極管，其陽極接高電平，陰極接高位計(jì)數(shù)器的BO端，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)到00時(shí)，高位計(jì)數(shù)器BO端輸出低電平，發(fā)光二極管工作，發(fā)出警報(bào)；控制模塊有三個(gè)控制端，分別是暫停/連續(xù)開關(guān)，啟動(dòng)開關(guān)，直接清零開關(guān)，其中暫停/連續(xù)開關(guān)經(jīng)與門接至低位計(jì)數(shù)器的DOWN端，啟動(dòng)開關(guān)接兩計(jì)數(shù)器的LOAD端，直接清零開關(guān)接兩計(jì)數(shù)器的CLR端，經(jīng)仿真得知，啟動(dòng)任意開關(guān)都能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。五、結(jié)論該計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)總體還是比較理想的，測試后出現(xiàn)了缺陷，但這個(gè)缺陷并不

10、影響計(jì)時(shí)器正常工作，當(dāng)啟動(dòng)清零開關(guān)時(shí)，由于高位計(jì)時(shí)器的BO端輸出低電平，報(bào)警器也工作，要解決這個(gè)問題就需要多加鎖存器電路，此時(shí)電路就變得復(fù)雜的多，工作量也隨之變大，綜合考慮，清零時(shí)報(bào)警也有利于提醒工作人員，所以該項(xiàng)缺陷在另一方面也可以說個(gè)優(yōu)點(diǎn)。除了此項(xiàng)缺陷，電路的整體性能還是比較好的。六、性價(jià)比 這次的設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器，其性價(jià)比還是比較高的，首先，總體電路比較簡單，而且所要求的全部功能都能實(shí)現(xiàn)，其次所用到的器件都是集成度低的，常見的，市場價(jià)也很便宜，總體來說，性價(jià)比比較好。 七、課設(shè)體會(huì)及合理化建議 短短十幾天的課程設(shè)計(jì)讓我收獲很大，在學(xué)完通信電子線路，模擬電子電路，數(shù)字電路等幾門課后，對這幾門課

11、程的具體作用一無所知，但經(jīng)過了這次課設(shè)，把理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來，認(rèn)識(shí)到了理論知識(shí)的重要性，剛開始拿到課題，不知道從何開始著手，經(jīng)過在圖書館查閱資料，網(wǎng)上查找之后，對課題有了基本的思路，有了思路，基本上就成功了一半，設(shè)計(jì)完之后就開始進(jìn)行仿真，仿真過程也經(jīng)歷了不少困難，偶爾會(huì)出一些小錯(cuò)誤，致使無法運(yùn)行，所以仿真也需要耐心謹(jǐn)慎，出現(xiàn)錯(cuò)誤是要仔細(xì)檢查問題出在哪里，仿真還要遵循模塊化思想，把每個(gè)模塊仿真成功后再將每個(gè)模塊連接在一起，這樣即使出了問題也容易查找并解決。在這次課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到了理論課中所學(xué)不到的東西，不僅動(dòng)手能力得到了很好的鍛煉，而且所學(xué)的理論知識(shí)也得到了鞏固和加強(qiáng)，在以后的工作當(dāng)中，需要

12、的就是實(shí)踐能力，所以，掌握這項(xiàng)能力很有必要。同時(shí)，這次課設(shè)也讓我們對本專業(yè)的興趣有所提高，平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)都是枯燥無味的，能給我們這么好的機(jī)會(huì)做出生活中有用的東西，我認(rèn)為興趣不僅提升了，信心也增長了。這次課設(shè)的成功離不開老師的熱心幫助，老師不僅幫我們解決設(shè)計(jì)中的問題，還幫我們開拓思維，耐心的把每個(gè)細(xì)節(jié)講解給我們聽，讓我們學(xué)到了更多的知識(shí)。 參考文獻(xiàn)1 童詩白，華成英主編模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M北京：高等教育出版社，2006年2 華滿清主編電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年3 閻石主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M北京：高等教育出版社，2008年4 楊欣，王玉鳳主編電子設(shè)計(jì)從零開始M北京：清華大學(xué)出版社，2010年5 高平主編電子設(shè)計(jì)制作完全指導(dǎo)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009年附錄I 總電路圖附錄II 元器件清單序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1U1 U2 計(jì)數(shù)器74LS192D22U3三輸入端與門74LS11N13U4 U5譯碼器4511B