籃球30s倒計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上天津工業(yè)大學(xué)電子線路專題設(shè)計(jì)與制作報(bào)告書 學(xué) 院：電子與通信工程學(xué)院 班 級(jí)：通信1104 姓 名：楊洪磊 學(xué) 號(hào): 實(shí)踐題目:籃球比賽30秒倒計(jì)時(shí)器 指導(dǎo)教師：高強(qiáng)專心-專注-專業(yè) 目錄1、 設(shè)計(jì)目的-12、 設(shè)計(jì)要求-1三、總體方案-1四、單元模塊設(shè)計(jì)-2 4.1 計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì) 4.2 脈沖發(fā)生電路設(shè)計(jì) 4.3 譯碼顯示電路設(shè)計(jì) 4.4 控制及報(bào)警電路設(shè)計(jì)五、總體電路圖-5六、元件清單-7七、PCB版圖-8 7.1原理圖 7.2印刷電路板八、設(shè)計(jì)心得-10九、參考文獻(xiàn)-101、 設(shè)計(jì)目的1）熟悉集成電路的引腳安排。2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。3）了解籃球

2、比賽30表倒計(jì)時(shí)器的工作原理。4）熟悉30秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)和制作。二、設(shè)計(jì)要求1）三十秒計(jì)時(shí)器，具有顯示30秒的計(jì)時(shí)功能。2）系統(tǒng)設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接參數(shù)，清零和暫停功能。3）計(jì)時(shí)器為三十秒遞減計(jì)時(shí)器，其計(jì)時(shí)間隔為一秒。4）當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，數(shù)碼管顯示器不能滅燈，LED變亮報(bào)警。三、總體方案經(jīng)過初步的設(shè)計(jì)，可以確定該系統(tǒng)應(yīng)包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、控制電路和報(bào)警電路等5個(gè)部分構(gòu)成。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30s計(jì)時(shí)功能，而控制電路具有直接控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停、連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。為了滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)控制

3、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。在操作直接清零開關(guān)時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器顯示零。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)，控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)CP，同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示30s字樣；當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停、連續(xù)開關(guān)撥在暫停位置上時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停、連續(xù)開關(guān)撥在連續(xù)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1.1所示。脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器十位顯示個(gè)位顯示小數(shù)位顯示譯碼器譯碼器譯碼器計(jì)數(shù)器報(bào)警電路控制電路 圖1.14、 單元模塊設(shè)計(jì)4.1 計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì) 計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序邏輯部件，它不僅可以用來對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，還常用做數(shù)字系統(tǒng)

4、的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其他特定的邏輯功能。本次課程設(shè)計(jì)中選用74LS192來實(shí)現(xiàn)要求的減法計(jì)數(shù)功能。按照課程設(shè)計(jì)要求，需要計(jì)時(shí)30s，并且顯示到00s，因此該設(shè)計(jì)中需要用到兩個(gè)十進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)器。我們可以用兩片74LS192來實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)模塊中的兩片計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)器脈沖輸入端都要接高電平，且要將低位片的借位信號(hào)加到高位片的減計(jì)數(shù)脈沖輸入端。高位片計(jì)數(shù)器的借位信號(hào)控制報(bào)警信號(hào)，在進(jìn)行減計(jì)數(shù)時(shí)，借位信號(hào)一直為高。 74LS192具有下述功能：1、異步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000 。（此功能可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的清零）2、異步置數(shù)：MR=0， =0，Q3Q2Q1Q0=D3D2

5、D1D0 。3、保持： MR=0，=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原態(tài)4、加計(jì)數(shù)：CR=0, =1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法規(guī)律計(jì)數(shù)5、減計(jì)數(shù)：CR=0, =1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1Q0按減法規(guī)律計(jì)數(shù)4.2 脈沖發(fā)生電路設(shè)計(jì) 用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路如圖1.2(a)所示。電路沒有穩(wěn)態(tài),只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài),也不需要外加觸發(fā)信號(hào),利用電源VCC通過R1和R2向電容器C充電,使uC逐漸升高,升到2VCC/3時(shí),uO跳變到低電平,放電端D導(dǎo)通,這時(shí),電容器C通過電阻R2和D端放電,使uC下降,降到VCC/3時(shí),uO跳變到高電平,D端截止,電

6、源VCC又通過R1和R2向電容器C充電。如此循環(huán),振蕩不停, 電容器C在VCC/3和2VCC/3之間充電和放電,輸出連續(xù)的矩形脈沖,其波形如圖1.2(b)所示。8 476 555 321 5R1R2ucC+VCCuoDtuo0tw2tw1tuc0T（a）（b）圖1.2 555構(gòu)成的振蕩電路及即波形輸出信號(hào)uO的脈寬tW1、tW2、周期T的計(jì)算公式如下:tW10.7(R1R2)C tW20.7R2C TtW1tW20.7(R12R2)C根據(jù)要求，該系統(tǒng)中要使555構(gòu)成的多諧振蕩電路產(chǎn)生10Hz的脈沖，因此我們可以令R1= 51k，R2= 49k，C= 970nF，得到周期T=0.70.101s。

7、4.3 譯碼顯示電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中我們用發(fā)光二極管（LED）組成字型來來顯示數(shù)字。這種數(shù)碼管的每個(gè)線段都是一個(gè)發(fā)光二極管，因此也稱LED數(shù)碼管或LED七段顯示器。因?yàn)橛?jì)算機(jī)輸出的是BCD碼，要想在數(shù)碼管上顯示十進(jìn)制數(shù)，就必須先把BCD碼轉(zhuǎn)換成 7 段字型數(shù)碼管所要求的代碼。我們把能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)輸出的BCD碼換成 7 段字型代碼，并使數(shù)碼管顯示出十進(jìn)制數(shù)的電路稱為“七段字型譯碼器”因此在本次的設(shè)計(jì)中我們采用了常用的74LS48。對(duì)輸入代碼0000，譯碼條件是：LT和RBI同時(shí)等于1，而對(duì)其它輸入代碼則僅要求LT1，這時(shí)候，譯碼器各段ag輸出的電平是由輸入BCD碼決定的，并且滿足顯示字形的要求。74

8、LS48的功能表如下：74LS48功能表十進(jìn)數(shù)或功能輸入BI/RBO輸出LTRBID C B Aabcdefg0HH0 0 0 0H11111101Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H111001110Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H001100112Hx1 1 0 0H010001113Hx1 1

9、0 1H100101114Hx1 1 1 0H000111115Hx1 1 1 1H0000000BIxxx x x xL0000000RBIHL0 0 0 0L0000000LTLxx x x xH1111111表1.1 74LS48的功能表4.4 控制及報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路 任務(wù)要求在倒計(jì)時(shí)到0秒時(shí)LED X2變亮報(bào)警，因次我們可以將192的輸出端，當(dāng)計(jì)時(shí)到0秒時(shí)最高位192的借位BO會(huì)由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑琇ED導(dǎo)通，這樣就產(chǎn)生了報(bào)警信號(hào)。暫停、置位、清零暫停 可以通過在將借位信號(hào)和暫停控制信號(hào)和時(shí)序脈沖信號(hào)加到一起相與之后作用到小數(shù)位計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)脈沖輸入端，即實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)到零時(shí)，

10、顯示器不滅燈。當(dāng)開關(guān)打到低電平時(shí)計(jì)時(shí)器暫停，當(dāng)開關(guān)打到高電平時(shí)計(jì)時(shí)器正常計(jì)時(shí)。啟動(dòng)置位 可通過192的 異步置數(shù)：MR=0 =0時(shí)，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 來使計(jì)時(shí)器置位啟動(dòng)。LCAD（即）端的置位功能連接。 清零 可以通過192的 異步清零：MR=1時(shí)，Q3Q2Q1Q0=0000 來使計(jì)時(shí)器清零。CLR（即MR）端的清零功能的電路連接。5、 總體電路圖 小結(jié)：該籃球競(jìng)賽30S計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)主要分為五個(gè)模塊：時(shí)鐘模塊、計(jì)數(shù)模塊、譯碼顯示模塊、控制電路和報(bào)警電路，其中計(jì)數(shù)模塊中的兩片計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)器脈沖輸入端都要接高電平，且要將低位片的借位信號(hào)加到高位片的減計(jì)數(shù)脈沖輸入端。高位片計(jì)數(shù)器

11、的借位信號(hào)控制報(bào)警信號(hào)，在進(jìn)行減計(jì)數(shù)時(shí)，借位信號(hào)一直為高，此過程報(bào)警信號(hào)不工作，當(dāng)計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)到零時(shí)，借位信號(hào)變?yōu)榈?，LED導(dǎo)通，這樣就產(chǎn)生了報(bào)警信號(hào)。這是該計(jì)時(shí)器的一個(gè)簡(jiǎn)單的工作流程。6、 元件清單1. 芯片：LM555一片 ，74LS02一片,74LS04一片，74LS11一片， 74LS48三片，74LS192三片，2. 電阻：51K一個(gè) ,49K 一個(gè)，3. 電容：970nF 一個(gè)，10nF一個(gè)4. 三極管：2N2222A1個(gè)5. 開關(guān)：?jiǎn)蔚峨p擲開關(guān) 3個(gè)5.共陰數(shù)碼管：1個(gè)6.LED：1個(gè)7、 PCB版圖 7.1原理圖 1.5 PCB原理圖 7.2印刷電路板無覆銅： 1.6 無覆銅印

12、刷電路板 小結(jié)：PCB原理圖及印刷電路板是使用Altium Designer 10設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)過程中遇到的了一些問題但是都解決了，布線比較慢。8、 設(shè)計(jì)心得課程設(shè)計(jì)需要的是活學(xué)活用所涉及的知識(shí)。在設(shè)計(jì)中，我充分應(yīng)用我們所學(xué)的知識(shí)，例如：集成電路74LS系列、三極管、二極管、整定時(shí)器555等元件的應(yīng)用。這次實(shí)踐使我受益匪淺，在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增強(qiáng)了我的實(shí)際操作能力。在讓我體會(huì)到設(shè)計(jì)電路艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂。這次設(shè)計(jì)所用的的工具是Multisim 11、Altium Designer 10 由于之前接觸過類似的軟件，所以畫圖和仿真就比較方便，使設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到了保證。在設(shè)計(jì)過程中還是遇到很多困難的，例如192芯片的置數(shù)問題需要低電平啟動(dòng)、高電平運(yùn)行；而且在最后保持00狀態(tài)時(shí)也出現(xiàn)過問題，最后利用十位數(shù)計(jì)數(shù)器的借位信號(hào)用來控制該狀態(tài)。仿真過程中用的protues軟件，該軟件還是比較簡(jiǎn)單好用的，例如可以用方波來直接代替555定時(shí)器，而且不用經(jīng)過譯碼顯示電路直接由192連接到