完整版籃球競賽24s計時器

1、電子課程設計-籃球競賽24s計時器學院：電子信息工程學院專業(yè)、班級：姓名：.學號：指導老師：_2013年12月22日目錄1 設計任務及要求32 總體框圖33 器件選擇44 模塊功能55 總體設計電路圖116 硬件調(diào)試137 設計心得14籃球競賽24s計時器一、設計任務及要求1、設計任務本設計主要能完成：在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時間不能超過24秒，否則就犯規(guī)了。本課程設計的“籃球競賽24秒計時器”可用于籃球比賽中，用于對球員持球時間24秒限制。一旦球員的持球時間超過了24秒，它就自動報警從而判定此球員的犯規(guī)。2、基本要求1 .要求電路為24秒遞減計時，每隔1秒鐘，計時器減1;2 .要有外部

2、開關，控制計數(shù)器的直接清零、復位、啟動和暫停/連續(xù)計時功能；3 .當計時器倒計時為零時，即定時時間倒，顯示為零，同時發(fā)出聲光報警信號。二、電路框圖及工作原理2.1電路框圖24秒計時器的總體方案框圖如圖2-1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和輔助時序控制電路等五個模塊組成。其中計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計數(shù)器完成24秒計時功能.而控制電路完成計數(shù)器的直接復位、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)；譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到啟動報警等功能。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號是電路的時鐘脈沖和定時標準，電路可采用555集成電路組成的多諧振蕩器構成。譯碼顯示電路四線數(shù)碼管報警電路在試

3、驗中可用蜂鳴器實現(xiàn)。控制電路報警電路外部操作信號圖2-1總體方案框圖2.2設計方案本設計中，24進制計數(shù)器是整個電路的核心部分，我選擇74LS192進行24進制同步減法、加法計數(shù)。選擇兩個四段數(shù)碼顯示管進行顯示。根據(jù)設計要求，本課程設計采用555計時器制成的多諧振蕩器，對24進制計數(shù)器進行秒脈沖的輸入。在本設計中，因為我們需要對其進行暫停、復位、加法、報警等控制，所以我們使用了三個開關來控制計數(shù)器的各功能的實現(xiàn)，從而實現(xiàn)了各種功能的。三、選擇元器件設計所需主要器件如表1所示。表1所需原器件器件名稱數(shù)量74LS19212CM55517400Nr1數(shù)碼管2燈泡1蜂鳴器1開關、電阻、電容四、模塊功能

4、4,124秒倒計時設計根據(jù)設計要求，本設計需要實現(xiàn)24進制遞減功能，所以本設計采用十進制同步減法計數(shù)，因此使用2片74LS192集成芯片來實現(xiàn)計數(shù)功能。十進制可逆計數(shù)器74LS192引腳排列及邏輯符號如圖4-1-1(a)、(b)所示，它具有雙時鐘輸入，并具有消除和置數(shù)等功能。VocPcMRTCoKuPlaPjpi間網(wǎng)扃而用阿可山團Ijj臼區(qū)固區(qū)PlQ|。0CP口CPUQ?03GhC圖4-1-174LS19215J1041114的引腳排列及邏輯符號表174LS192功能表輸入輸出MRPLc號%P3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdcbadcba011XXXx加計數(shù)01

5、1XXXX減計數(shù)在本次設計中，因為我們要實現(xiàn)24進制計數(shù)功能，所以我們首先應該對計數(shù)器進行置數(shù)，由于(24)10=(00100100)8421BCD所以要先對74LS192兩芯片進行置數(shù)，令第一塊集成塊的置數(shù)端Q3Q2Q1Q0=0010,令第二塊的為Q3Q2Q1Q0=010Oo把第二塊芯片的借位端空口與第一塊芯片的脈沖輸入端相連，從而進行實現(xiàn)借位功能。電路接線如圖4-1-3二一號MlANMG二八Ui74LS192DCuiWE。工ddz=AXM2二AU274LS1925v圖4-1-324s倒計時電路4.2秒脈沖的設計根據(jù)設計要求，本電路需要產(chǎn)生間隔為一秒的時間脈沖，完成正確的計數(shù)功能。所以選擇5

6、55定時器來設計此模塊。從而產(chǎn)生標準的秒脈沖。1 .器件特性555定時器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8腳結(jié)構，體積很小使用起來方便.只要在外部配上幾個適當?shù)淖枞菰?，就可以構成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及自激多諧振蕩器等脈沖信號產(chǎn)生與變換電路。2 .自激多諧振蕩器用555集成電路組成多諧振蕩電路為系統(tǒng)提供脈沖。R1、R2和C1為外接定時元件，高、低電平觸發(fā)輸入端項鏈并接到定時電容C1上，R1和R2的節(jié)點與放電端相連，電壓控制端不用，通常接0.01uF電容C20接通電源后，Vcc通過R1,R2對C1充電，DIS上升。開始時DIS<；Vcc,3即高電平觸發(fā)端TH<2Vcc,低電

7、平觸發(fā)TR<1Vcc,定時器置位，放電管截止。3 3隨后DIS越充越高,當DIS>2Vcc,高電平觸發(fā)端TH>2Vcc,低電平觸發(fā)端33TR>1Vcc,定時器復位，放電管飽和導通，C1通過R5放電，DIS下降。當DIS<133Vcc時，又回到高電平觸發(fā)端TH<2Vcc,定時器又置位，放電管截止，C1停止3放電而重新充電。如此反復，形成振蕩波形提供脈沖。公式：Tw1=0.7(R2+R5)C1Tw2=0.7R2C1振蕩周期計算公式：T=0.7(R2+2R5)C”1s電路接線如圖4-2-1ai12Molm4,=*-NL2丁VCC'OUT興ST-DIEi&#

8、187;IBbl»,nw-r餐工"hI11_CONGND''-圖4-2-1555電路接線圖4.3控制開關電路的設計在本次設計中，由于設計的要求，要實現(xiàn)計數(shù)器的暫停、置數(shù)和回秒控制，所以需要設計三個開關來控制電路。暫停開關，因為555產(chǎn)生秒脈沖全靠給C1充放電產(chǎn)生，所以只需中斷C1的充放電即可，所以在C1的另一端用一個開關控制接地，這就形成了暫停/連續(xù)開關。暫停開關如圖4-3-1所示R120kOhm圖4-3-1暫停開關電路圖置數(shù)開關，將兩個74LS192的LOAD端連在一起，接上一個開關，另一端連在VCC上即可。置數(shù)開關如圖4-3-2所示回秒開關，將十位上的加

9、法UP端與個位上進位輸出端CO相連，個位上的UP端連一個開關，另一端接在VCC上即可，開關每開閉一個回一秒?；孛腴_關如圖4-3-2所示圖4-3-2置數(shù)開關回秒開關電路圖4.4 報警電路的設計當數(shù)碼管顯示00的時候，即倒計時結(jié)束，燈泡和蜂鳴器會發(fā)出報警。報警電路如圖4-4-1。4.5 整機工作原理10籃球競賽24秒計時器主要是由秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、控制電路和報警電路組成?？刂齐娐分苯涌刂朴嫈?shù)器啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)、暫停后回秒等功能。SW1閉合，74LS192被置數(shù)，顯示電路出現(xiàn)數(shù)字24。啟動計時。若此時秒脈沖電路的SW3為斷開，則產(chǎn)生連續(xù)秒脈信號輸入到計數(shù)器，數(shù)碼管上的數(shù)字就會自動減1,閉

10、合SW3,秒脈沖暫停，計數(shù)遞減暫停，此時斷開閉合SW2,數(shù)碼管上數(shù)字會自動加1,這就實現(xiàn)了回秒功能。斷開SW3又恢復計數(shù)遞減，這就實現(xiàn)了暫停/連續(xù)功能。在計數(shù)遞減的同時，74LS192的4個輸出端也隨之產(chǎn)生高低電平變化來控制報警電路。當74LS192的4個出全為低電平時，換而言之，就是計數(shù)到零時，輸出低電平，從而觸發(fā)燈泡鳴器，產(chǎn)生亮光和警報聲，達到了光電報警的。五總體設計電路圖1.計時預備階段計時預備階段如圖5-1圖5-1計時預備階段112.計時階段計時階段如圖5-2所示圖5-2計時階段5-3所示。12圖5-3暫停回秒階段4.電路報警電路報警如圖5-4所示圖5-4電路報警六硬件調(diào)試實驗室里沒有

11、足夠的元器件，所以有些元件需要篩減并對主要電路進行了硬件操作驗證。下面即為本設計的核心部分24s計數(shù)器及其控制電路的硬件操作在調(diào)試中三個開關直接用高低電平控制開關來代替，按電路圖10連接一片74LS192三輸入與非門有兩輸入與非門代替并直接輸入1Hz脈沖信號，由于元件短缺未接報警電路，但是這比不影響我們對電路硬件及設計主要功能的測試。實驗具體現(xiàn)象如下：S1接低電平顯示器顯示9即計數(shù)器置數(shù)；S2接高電平顯示器顯示00即計數(shù)器清零，接低電平時計數(shù)器正常工作；S1接高電平顯示器由9開始頻率1Hz的減法計數(shù)，最后顯示00停止計數(shù)。整個實驗在硬件上能實現(xiàn)設計核心電路的預期功能。七設計心得13這次數(shù)電課程設計終于順利完成了，在設