象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器及設(shè)計(jì)

1、CHANGSHAUNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí)題目： 電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí)象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器的實(shí)習(xí)學(xué)生姓名： 戴林旱 學(xué) 號(hào)： 201184250318 班 級(jí): 電信1103班 專 業(yè)： 電子信息工程指導(dǎo)教師： 楊安平 唐國紅2014年 1月目 錄1實(shí)習(xí)目的、要求與任務(wù)11.1 實(shí)習(xí)目的11.2 實(shí)習(xí)要求11.3 實(shí)習(xí)任務(wù)12 實(shí)習(xí)方案簡(jiǎn)述22.1方案模塊22.2 方案分析23 實(shí)習(xí)原理及步驟33.1 象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器原理.33.2 控制模塊原理圖 43.3 蜂鳴器模塊原理圖 63.4 計(jì)數(shù)器模塊原理圖.6 3.5 譯碼

2、器原理圖 83.6 整個(gè)制作的原理圖104 分析調(diào)試及結(jié)果 114.1 電路的調(diào)試114.2 結(jié)果及分析125 實(shí)習(xí)結(jié)論135.1 總結(jié)135.2 應(yīng)用前景135.3 收獲體會(huì)13參考文獻(xiàn)15附錄A 元器件清單17附錄B 電路原理圖18附錄C 仿真電路結(jié)果191實(shí)習(xí)目的、要求與任務(wù)1.1 實(shí)習(xí)目的本實(shí)習(xí)就是要實(shí)習(xí)一個(gè)象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器，有了裁判計(jì)時(shí)器就可以在不需要裁判的條件下下快棋，即公正又省力，而且減少由于人為因素而導(dǎo)致的誤判、誤罰。根據(jù)象棋快棋賽的規(guī)則，紅黑雙方對(duì)弈時(shí)間累計(jì)均為三分鐘，超時(shí)判負(fù)。  1.2 實(shí)習(xí)要求 (1) 甲乙雙方的計(jì)時(shí)器為一個(gè)秒時(shí)鐘，

3、雙方均用3位數(shù)碼管顯示，預(yù)訂的初始時(shí)間為三分鐘，采用倒計(jì)時(shí)方式，通過按鈕啟動(dòng)，由本方控制對(duì)方，比如甲方走完一步棋后必須按一下甲方的按鍵，該按鈕啟動(dòng)乙方倒計(jì)時(shí)。同理，乙方走完一步棋后必須按一次乙方的按鍵，該按鍵啟動(dòng)甲方倒計(jì)時(shí)。(2) 超時(shí)發(fā)出報(bào)警判負(fù)。(3) 累計(jì)時(shí)間設(shè)置可以改變。 1.3 實(shí)習(xí)任務(wù)(1) 熟悉象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器的工作原理；(2) 寫出象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器的實(shí)習(xí)方案；(3) 用硬件加以實(shí)現(xiàn)；(4) 寫實(shí)習(xí)報(bào)告。2實(shí)習(xí)方案2.1方案模塊555秒脈沖模塊、控制電路模塊、計(jì)數(shù)器模塊、譯碼器模塊、蜂鳴器模塊五個(gè)模塊的設(shè)計(jì)以及每個(gè)模塊具體的分析和實(shí)驗(yàn)原理。再制作整個(gè)模塊

4、的原理圖、硬件的調(diào)試改進(jìn)。計(jì)數(shù)器 控制器計(jì)數(shù)器 譯碼器譯碼器數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示秒脈沖甲乙圖1 象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器總框圖2.2 方案分析（1）秒脈沖方案選擇選用555芯片，兩個(gè)47K的電阻，一個(gè)2K電位器，一個(gè)10uF的電容，一個(gè)0.01uF的電容，此電路可以產(chǎn)生時(shí)間為一秒的秒脈沖，占空比為2/3,此電路的占空非常精確且秒脈沖也較方案一準(zhǔn)確。（2）計(jì)數(shù)器方案選擇用可逆減法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一個(gè)倒計(jì)時(shí)電路，通過秒脈沖使可逆減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算，然后通過譯碼器顯示倒計(jì)時(shí)的時(shí)間。此方案在電路開始工作前或在電路工作中都可以改變所需要的倒計(jì)時(shí)時(shí)間，這樣就可以進(jìn)行時(shí)間的改變。3設(shè)計(jì)原理及步驟3.1 象棋快

5、棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器原理 工作原理工作原理為，接通電源后，主持人通過控制開關(guān)設(shè)置計(jì)數(shù)器的初值，即倒計(jì)時(shí)累計(jì)初始值。然后比賽開始，如果甲先走，則乙方按下按鈕，甲方的計(jì)時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，甲方走完一步之后，甲按下按鈕，甲方計(jì)時(shí)器停止倒計(jì)時(shí)，乙方計(jì)時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，依此進(jìn)行電子倒計(jì)時(shí)；相反如果乙方先走，則過程基本是相同的。當(dāng)甲乙雙方其中一個(gè)計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)到零后，蜂鳴器開始報(bào)警，則蜂鳴器報(bào)警的那一方就被判定為輸。當(dāng)需要再次使用時(shí)，主持人通過開關(guān)重新對(duì)計(jì)數(shù)器置數(shù)，然后再開始比賽。（本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用甲和乙共用一個(gè)按鈕）。 象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器框圖計(jì)數(shù)器 控制器計(jì)數(shù)器 譯碼器譯碼器數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示秒脈沖甲乙圖2

6、象棋快棋賽電子裁判計(jì)時(shí)器總框圖 秒脈沖模塊原理圖秒脈沖輸出圖3秒脈沖發(fā)生器原理圖555脈沖發(fā)生器周期計(jì)算公式如下：T=(R1+2R2)Cln2=(48k+2*48k)*10uF*ln2=1s（2-1）其中R1=R2=47K，電位器為2K，電容為10uF。 3.2 控制模塊原理圖3乙甲控制乙數(shù)碼管顯示控制甲數(shù)碼管顯示接3片74ls192的11腳，電平有效，置數(shù)。圖 4 控制原理圖說明：甲和乙分別通過按下開關(guān)與否來控制甲乙數(shù)碼管的顯示與否，甲按下開關(guān)后通過3給74ls192芯片置數(shù)，同時(shí)通過74ls74來控制乙數(shù)碼管顯示。乙的功能和甲相似。表 174ls74 D型鎖存器的特性表CLKDQQ*0&#

7、215;000×111000101011011111圖5 74ls74邏輯圖3.3 蜂鳴器模塊原理圖接3片74ls192的14腳，用來清零12接第一片74ls192的13腳，用來控制蜂鳴器的響與停，以及用來對(duì)3片74ls192清零圖6 蜂鳴器原理圖說明：當(dāng)數(shù)碼管顯示不全為0時(shí)，第一片74ls192的13腳輸出為高電平蜂鳴器不響。當(dāng)數(shù)碼管顯示全為0時(shí)，第一片74ls192的13腳輸出為低電平，蜂鳴器響，同時(shí)3片的14腳位高電平，清零。3.4計(jì)數(shù)器模塊原理圖1秒脈沖23 圖7 計(jì)數(shù)器原理圖說明：甲和乙中任何一方按下開關(guān)后，圖中的3為低電平，11腳低電平有效進(jìn)行置數(shù)，74ls192置數(shù)完成

8、后通過秒脈沖給予的信號(hào)來進(jìn)行減數(shù)同時(shí)把每一時(shí)刻的數(shù)通過Q0,Q1,Q2,Q4送給74ls48譯碼器已成數(shù)碼管可顯示的高低電平。下面為74ls192的邏輯圖和功能表及引出端符號(hào)表。圖8 74ls192邏輯圖表2 74ls192功能表表3引出端符號(hào)表TCd錯(cuò)位輸出端（低電平有效）TCu進(jìn)位輸出端（低電平有效）CPd減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（上升沿有效）CPu加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（上升沿有效）MR異步清除端P0-P3并行數(shù)據(jù)輸入端PL異步并行置入控制端（低電平有效）Q0-Q3輸出端3.5 譯碼器原理圖接Q*接Q 圖9 譯碼器原理圖說明：74ls48將74ls74送來的數(shù)據(jù)編譯成七段（a,b,c,d,e,f,g）

9、輸出，然后直接推動(dòng)LED，顯示十進(jìn)制數(shù)。并且由控制模塊的Q、Q*端來控制應(yīng)該哪一組數(shù)碼管亮，以顯示所要顯示的數(shù)字。74ls48的功能表及引出端符號(hào)表如下：表4 74ls48的功能表DECIMALORFUNCTIONLT RBIDCBABI/RBOabcdefg 0 1 10000 111111101 1×0001 10110000 21×0010 11101101 3 1×0011 11111001 4 1×0100 10110011 5 1×0101 11011011 6 1×0110 1 0011111 7 1×0111

10、 11110000 8 1×1000 11111111 9 1×1001 11110011 10 1×1010 10001101 11 1×1011 10011001 12 1×1100 10100011 13 1×1101 11001011 14 1×1110 10001111 15 1×1111 10000000 BI×××××× 00000000 RBI 1 00000 00000000 LT 0××××

11、15; 11111111 表5 引出端符號(hào)表A0A1譯碼地址輸入端BI/RBO消隱輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效）LT燈測(cè)試輸入端（低電平有效）RBI脈沖消隱輸入端（低電平有效）YaYg段輸出3.6整個(gè)制作的原理圖 圖10整個(gè)制作的原理圖說明：接通電源后，第一片的74ls192的13腳輸出高/低電平。當(dāng)為低電平時(shí)，通過或非門輸出高電平至14腳清零，同時(shí)8550的基極為低電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器響。當(dāng)按下甲乙中的任何一個(gè)開關(guān)時(shí)11腳位低電平進(jìn)行置數(shù)并且通過74ls74來控制哪一組數(shù)碼管亮。松手后秒脈沖接第三片74ls192的4腳，來控制減數(shù)，同時(shí)使得第一片13腳輸出高電平使得14腳

12、為低電平。74ls192輸出的數(shù)據(jù)送給74ls48譯碼器譯成七段（a,b,c,d,e,f,g）輸出，然后直接推動(dòng)LED，顯示十進(jìn)制數(shù)。隨著秒脈沖的不斷到來數(shù)碼管不斷的減一，直至數(shù)碼管顯示為0。當(dāng)數(shù)碼管顯示為0時(shí)，蜂鳴器響。本實(shí)習(xí)還可以改變時(shí)間的初值以滿足不同的比賽需要。4分析調(diào)試及結(jié)果4.1 電路調(diào)試 秒脈沖調(diào)試整個(gè)硬件通電后，數(shù)碼管顯示的數(shù)字出現(xiàn)錯(cuò)誤，數(shù)字總是顯示不全，于是我用萬用表將電路又重新檢查一遍，發(fā)現(xiàn)有虛焊的現(xiàn)象，可是重新焊過后，但是還是原來的問題。后來我請(qǐng)教了同學(xué)，他們幫我將電路檢查了一遍，發(fā)現(xiàn)原來我將數(shù)碼管的g和f的接線端弄反了，重新焊過后，又進(jìn)行了調(diào)試，發(fā)現(xiàn)數(shù)字顯示正常。按下開

13、關(guān)后發(fā)現(xiàn)脈沖跳的幾乎是一秒，符合實(shí)驗(yàn)的要求。 電路控制的調(diào)試在實(shí)際電路演示過程中我發(fā)現(xiàn)電路控制部分不能十分理想的控制電路的工作，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。比如復(fù)位開關(guān)有時(shí)管用，有時(shí)就失去作用；甲的控制開關(guān)不能控制數(shù)碼管。于是重新整理了電路，也嘗試了好幾種的改進(jìn)措施，比如將甲開關(guān)與74ls192的14腳之間的連線斷開，接入兩個(gè)與非門。但其演示效果還不如原來好。所以最后仍采用了原來的電路，但是將原來的甲開關(guān)變?yōu)榱苏w的控制復(fù)位開關(guān)，乙開關(guān)調(diào)整為甲、乙控制開關(guān)，原來的復(fù)位開關(guān)也直接忽略。 預(yù)置數(shù)據(jù)的調(diào)試接通電源，分別撥動(dòng)三個(gè)撥碼開關(guān)，進(jìn)行預(yù)置數(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的整個(gè)演示結(jié)果都非常正確，現(xiàn)將各個(gè)置數(shù)值及各個(gè)撥碼開

14、關(guān)的狀態(tài)列成表格，具體表格內(nèi)容如下所示：表 6 撥碼開關(guān)的狀態(tài)表 D1 D2 D3 D4數(shù)碼管顯示 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 0 0 0 0 0整個(gè)實(shí)習(xí)電路的調(diào)試首先接通電源，在經(jīng)過秒脈沖調(diào)試、電路控制調(diào)試、預(yù)置數(shù)據(jù)的一系列調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)電路基本上能夠正常工作，沒有存在太大的問題，并能達(dá)到了本次實(shí)習(xí)的基本要求。4.2 仿真結(jié)果 通過運(yùn)用6片74ls192，2片7404,2片7411構(gòu)成了甲乙兩人的電子裁判計(jì)時(shí)器，比賽開始，對(duì)計(jì)數(shù)器置數(shù)

15、，使得兩人計(jì)數(shù)初值為180秒，然后其中一個(gè)按下按鍵，己方的計(jì)時(shí)器停止計(jì)數(shù)，對(duì)方的計(jì)時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)有人計(jì)時(shí)器記到0時(shí)，顯示器報(bào)警。通過簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯電路，完成了我們需要的電子裁判計(jì)時(shí)器功能。5總結(jié)5.1 結(jié)論對(duì)于這次的實(shí)習(xí)，我們小組分別實(shí)習(xí)了555秒脈沖模塊、控制電路模塊、計(jì)數(shù)器模塊、譯碼器模塊、蜂鳴器模塊，在實(shí)習(xí)好各個(gè)模塊的基礎(chǔ)上再將這五個(gè)模塊整合在一起，實(shí)現(xiàn)了本課題的基本要求并且發(fā)揮部分的功能。對(duì)于本次的實(shí)習(xí)，既有優(yōu)點(diǎn)也存在不足。整個(gè)實(shí)習(xí)功能良好，但還有一些小問題存在，比如說偶爾出現(xiàn)控制錯(cuò)誤，特別是按鍵有時(shí)無效或者按下一次執(zhí)行多次操作，這些還是有待改進(jìn)的。還有整個(gè)電路的布局還不是十分美觀

16、，即要求功能好的同時(shí)也要有一定的可觀賞性，這也是需要以后進(jìn)行改進(jìn)的。5.2 應(yīng)用前景在許多領(lǐng)域中，計(jì)時(shí)器都有著普遍應(yīng)用，比如在體育比賽中的計(jì)時(shí)器、安全措施中的定時(shí)報(bào)警器、游戲中的倒計(jì)時(shí)儀器、維持秩序的交通信號(hào)燈、紅綠燈、交通信號(hào)控制機(jī)、鬧鐘等等可見計(jì)時(shí)器在現(xiàn)代社會(huì)中有著很重要的地位。此次在實(shí)習(xí)計(jì)時(shí)器時(shí)，采用了模塊化的思想，使得實(shí)習(xí)簡(jiǎn)單、快捷。本實(shí)習(xí)完成了可預(yù)置時(shí)間的功能，在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)在許多特定場(chǎng)合進(jìn)行臨時(shí)改變時(shí)間的功能，在社會(huì)生活中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。5.3收獲體會(huì)通過本次實(shí)習(xí)，掌握了不少芯片的用法，再一次鞏固了知識(shí)。在接線的過程中，明顯感覺自己動(dòng)手能力不足，認(rèn)識(shí)到了自己的缺點(diǎn)，以后要

17、多多鍛煉。一開始連接電路時(shí)，大家一起動(dòng)手，忙的不亦樂乎，但效率明顯太低。最后大家分配任務(wù)，各司其職，效率明顯提升。在這過程中，我們懂得了合作的重要性。實(shí)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。通過兩個(gè)星期的實(shí)習(xí)實(shí)踐，讓我真正學(xué)到了不少的東西，通過學(xué)習(xí)使自己對(duì)課本上的知識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際，使得理論與實(shí)際相結(jié)合，加深了自己對(duì)課本知識(shí)更好的理解，親身感受到了一個(gè)電子產(chǎn)品的制作全過程，讓我們真正學(xué)以致用。兩周的實(shí)習(xí)使我動(dòng)手操作能力有了跨越式的進(jìn)步，對(duì)我們學(xué)生來說，理論與實(shí)踐同樣重要，這是我們以后在工作中說明自己能力的

18、一個(gè)重要指標(biāo)。在完成自己的作品之后，小組間還互相交流，檢查電路，排除錯(cuò)誤，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了自己的分析能力。另外，此次實(shí)習(xí)能順利圓滿的完成，除了依靠本人堅(jiān)持不懈的努力外，還得感謝那些一直在背后辛勤指導(dǎo)我們的老師和樂于助人的同學(xué)?？傮w來說,這次實(shí)習(xí)讓我受益匪淺。在摸索該如何實(shí)習(xí)程序使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中,培養(yǎng)了我的實(shí)習(xí)思維,增加了實(shí)際操作能力，讓我在體會(huì)到了實(shí)習(xí)的艱辛的同時(shí),也體會(huì)到成功的喜悅。除此之外，也讓我學(xué)會(huì)了焊接電路板，培養(yǎng)了專心致志的工作學(xué)習(xí)習(xí)慣，懂得了相互之間的理解與體諒，可謂獲益匪淺。如果非要用一句話來概括我們的體會(huì)的話，那只能是：痛并快樂著。參考文獻(xiàn)1黃繼昌、張海貴、徐巧魚編著.數(shù)字集成電路應(yīng)用M.北京:中國電力出版社，2008.42劉福太、梁發(fā)麥、魏書田等編著.藍(lán)板電子電路M.北京:科技出版社，20073陳振官等編著.數(shù)字電路及制作實(shí)例M.北京:國防工業(yè)出版社，2006.54劉福太、梁發(fā)麥、魏書田等編著.綠板電子電路M. 北京：科技出版社，2007.75清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)M.北京：高等教育出版社，20056清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，童詩白、華成英主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）M. 北