NBA籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器

1、 課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課 程：電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì) 題 目：NBA籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器院 系：電氣工程學(xué)院班 級(jí)：電氣105姓 名：金生鑫學(xué) 號(hào)：1017024158指導(dǎo)老師：帥春江完成地點(diǎn)：501樓 時(shí) 間：2012.6.25-2012.7.600任務(wù)書(shū)一、任務(wù)及要求要求:設(shè)計(jì)一個(gè)24秒計(jì)時(shí)器顯示報(bào)警系統(tǒng):1、電路啟動(dòng)后開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)間隔為1s，并要求由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生周期為1s的脈沖信號(hào)，2、作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖, 二位7段顯示秒,倒計(jì)時(shí)至0秒時(shí)，電路報(bào)警。3、報(bào)警聲持續(xù)3S,顯示器不能滅燈.4、計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能利用外部開(kāi)關(guān)控制。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖 根

2、據(jù)給定設(shè)計(jì)任務(wù)及要求,確定系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。圖中,計(jì)數(shù)器完成24秒倒計(jì)時(shí)功能, 控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)時(shí),譯碼顯示電路的顯示與熄滅、定時(shí)時(shí)間到報(bào)警功能。圖1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖三、參考資料數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書(shū)實(shí)驗(yàn)四及實(shí)驗(yàn)六 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)資料1陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告18前言數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是數(shù)字電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是將理論知識(shí)和實(shí)踐能力相統(tǒng)一的一個(gè)環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生能力的一個(gè)環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計(jì)是脈沖數(shù)字電路的簡(jiǎn)單應(yīng)用，設(shè)計(jì)了籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器。此計(jì)時(shí)器功能齊全，可以直接清零、啟動(dòng)、暫停和連續(xù)以及具有光電報(bào)警功能，同時(shí)應(yīng)用了七段數(shù)碼

3、管來(lái)顯示時(shí)間。此計(jì)時(shí)器有了啟動(dòng)、暫停和連續(xù)功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)計(jì)時(shí)功能，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，會(huì)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。本設(shè)計(jì)完成的中途計(jì)時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)了在許多的特定場(chǎng)合進(jìn)行時(shí)間追蹤的功能，在社會(huì)生活中也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 此計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下3個(gè)組成，即計(jì)時(shí)模塊、控制模塊、以及譯碼顯示模塊。在設(shè)計(jì)此計(jì)時(shí)器時(shí)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)起來(lái)更加簡(jiǎn)單、方便、快捷。此電路是一時(shí)鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，譯碼顯示為主要功能，在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個(gè)部分。目錄課 程：電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)0前言2第一章 計(jì)時(shí)器概述41.1計(jì)時(shí)器概述41.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求41.2.

4、1 基本要求41.2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)41.2.3 主要參考器件5第二章 主要芯片與單元模塊62.1 主要芯片簡(jiǎn)介62.1.1 74LS192集成計(jì)數(shù)器62.1.2 555定時(shí)器62.1.3 74LS76JK觸發(fā)器72.1.4 74LS48及七段顯示器72.2 單元模塊設(shè)計(jì)82.2.1 控制電路82.2.2 標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生電路92.2.3 計(jì)數(shù)器及譯碼顯示電路102.2.4 報(bào)警電路112.3 總體電路圖13第三章 安裝與測(cè)試143.1 電路的安裝143.2 電路的調(diào)試14第四章 心得體會(huì)15第五章 總結(jié)16附錄17參考資料17原件清單17第一章 計(jì)時(shí)器概述1.1計(jì)時(shí)器概述隨著信息時(shí)代的到來(lái)，

5、電子技術(shù)在社會(huì)生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，運(yùn)用模電和數(shù)電知識(shí)設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品成為社會(huì)生活不可缺少的一部分，特別是在各種競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中，定時(shí)器成為檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)員成績(jī)的一個(gè)重要工具。在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時(shí)間不能超過(guò)24秒，否則就犯規(guī)了。本課程設(shè)計(jì)的“籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器”，可用于籃球比賽中，用于對(duì)球員持球時(shí)間24秒限制。一旦球員的持球時(shí)間超過(guò)了24秒，它自動(dòng)的報(bào)警從而判定此球員的犯規(guī)。本設(shè)計(jì)主要能完成：顯示24秒倒計(jì)時(shí)功能；系統(tǒng)設(shè)置外部操作開(kāi)關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能；在直接清零時(shí)，數(shù)碼管顯示器滅燈；計(jì)時(shí)器為24秒遞減計(jì)時(shí)其計(jì)時(shí)間隔為1秒；計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不滅

6、燈，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)等。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.2.1 基本要求 要求:設(shè)計(jì)一個(gè)24秒計(jì)時(shí)器顯示報(bào)警系統(tǒng):1、電路啟動(dòng)后開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)間隔為1s，并要求由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生周期為1s的脈沖信號(hào)，2、作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖, 二位7段顯示秒,倒計(jì)時(shí)至0秒時(shí)，電路報(bào)警。3、報(bào)警聲持續(xù)3S,顯示器不能滅燈.4、計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能利用外部開(kāi)關(guān)控制。1.2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)（1） 根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能； 4（2） 熟悉電路中所用到的各集成塊的管腳及其功能； （3） 進(jìn)行電路的裝接、調(diào)試，直到電路能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求； （4） 寫(xiě)出完整、詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)報(bào)

7、告。1.2.3 主要參考器件555定時(shí)器74LS4874LS7674LS192BCD-七段顯示數(shù)碼管（共陰極）第二章 主要芯片與單元模塊2.1 主要芯片簡(jiǎn)介2.1.1 74LS192集成計(jì)數(shù)器(1)74LS192引腳圖如下圖2-1 74LS192管腳圖(2)74LS192功能表 輸入輸出LD RD CU CD D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q3 Q40 0 × × d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d31 0 1 × × × ×加計(jì)數(shù)1 0 1 × × × ×減計(jì)數(shù)1 0 1 1

8、× × × ×保持× 1 × × × × × ×0 0 0 0表2-1 74LS192功能表2.1.2 555定時(shí)器555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字電路混合的集成電路。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、使用靈活，在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。 目前生產(chǎn)的定時(shí)器有雙極型和 CMOS 兩種類(lèi)型.通常，雙極型定時(shí)器具有較大的驅(qū)動(dòng)能力，而 CMOS 定時(shí)器具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)。 555 定時(shí)器工作的電源電壓范圍很寬，并可承受較大的負(fù)載電流。 圖2-2 5

9、55定時(shí)器管腳圖2.1.3 74LS76JK觸發(fā)器圖2-3 74LS76管腳圖2.1.4 74LS48及七段顯示器74LS48用于驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管，其輸出端與七段顯示器相連，七段顯示器用于顯示數(shù)字和字符。它由 7 條發(fā)光二極管（ag）和 1 個(gè)點(diǎn)狀發(fā)光二極管 (h) 組成。是共陰極器件（陰極接地），給 ag 高電平，相應(yīng)的二極管發(fā)光。圖2-4 74LS48管腳圖 圖2-5 數(shù)碼管管腳2.2 單元模塊設(shè)計(jì)2.2.1 控制電路籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器功能控制由外部操作開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)，如圖2-8所示。置零端通過(guò)開(kāi)關(guān)與低電平連接實(shí)現(xiàn)，按下則可置零。置數(shù)端與高調(diào)平通過(guò)反向器連接，開(kāi)關(guān)與反向器并聯(lián)，按下可將反向

10、器短路，實(shí)現(xiàn)置數(shù)。暫停則通過(guò)與非門(mén)和非門(mén)以及T觸發(fā)器的反轉(zhuǎn)控制脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)。 圖2-6 控制電路2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生電路 標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生電路如圖2所示, 它是由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器。定時(shí)元件R1 為630k, R2 為400k, C為1F,產(chǎn)生1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)。計(jì)算公式如下:充電時(shí)間為 （ ） Cln2 0.7 （ ） C 放電時(shí)間為 Cln2 0.7 C 振蕩周期為 T 0.7 （ 2 ） C 振蕩頻率為 圖2-7 標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生電路2.2.3 計(jì)數(shù)器及譯碼顯示電路計(jì)數(shù)器采用74LS192同步可逆雙時(shí)鐘計(jì)數(shù)器,其管腳引線排列圖如圖2-1所示。74LS192的UP、DOWN端分別

11、是加/減計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端。在置數(shù)控制端LOAD = 1、清零端CLR = 0的情況下,若DOWN = 1, 計(jì)數(shù)脈沖加入到UP端,則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成加計(jì)數(shù), CO端發(fā)出進(jìn)位負(fù)跳變脈沖;若UP = 1, 計(jì)數(shù)脈沖加入到DOWN端,則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成減計(jì)數(shù),當(dāng)減計(jì)數(shù)到0時(shí), BO借位輸出端發(fā)出借位負(fù)跳變脈沖。LOAD為異步并行置數(shù)控制端,當(dāng)LOAD= 0時(shí),計(jì)數(shù)器置數(shù),LOAD = 1時(shí),計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。計(jì)數(shù)器及譯碼顯示電路如圖4所示。用兩片74LS192設(shè)計(jì)成二十四進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器,由74LS48譯碼,七段碼顯示器顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。計(jì)數(shù)器個(gè)位預(yù)置成4,置數(shù)端A、B、D均接低電

12、平“0”，C接高電平“1”。計(jì)數(shù)器十位預(yù)置成2，A、B兩置數(shù)端接高電平“1”, C、D端接低電平“0”。計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)接入個(gè)位計(jì)數(shù)器的DOWN減脈沖輸入端(UP端接高電平) 。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到零時(shí)應(yīng)停止計(jì)數(shù),為此,將十位計(jì)數(shù)器的BO借位端與脈沖信號(hào)源通過(guò)與門(mén)聯(lián)接,使計(jì)數(shù)到零時(shí),BO2= 0,封鎖CP信號(hào),計(jì)數(shù)器保持零狀態(tài)不變,控制電路圖2-8 計(jì)數(shù)器級(jí)譯碼顯示電路2.2.4 報(bào)警電路利用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來(lái)控制三秒的報(bào)警，脈沖由高位74LS192的借位輸出端提供。電路如圖所示。圖2-9 報(bào)警電路2.3 總體電路圖圖2-10 總電路圖第三章 安裝與測(cè)試3.1 電路的安裝電路安裝

13、要注意幾個(gè)原則：1.先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊的等；2.布線盡量使電源線和地線靠近實(shí)驗(yàn)電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用；3. 最好分模塊安裝等等。3.2 電路的調(diào)試調(diào)試時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，電路安裝完畢后，首先應(yīng)檢查電路各部分的接線是否正確，檢查電源、地線、信號(hào)線、元器件的引腳之間有無(wú)短路，器件有無(wú)接錯(cuò)。再接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無(wú)異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。第四章 心得體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)是我在覺(jué)得在大學(xué)里有啟蒙意義也是收獲頗大的一次實(shí)踐過(guò)程。身為電氣工程學(xué)院的學(xué)生，以后走向工作崗位，設(shè)計(jì)是我們需要的技能。在這里這次課設(shè)給我們提

14、供了一個(gè)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)。從通過(guò)參閱資料的設(shè)計(jì)，到確定具體方案，再到安裝實(shí)際電路，最后到調(diào)試電路、成型。整個(gè)過(guò)程都需要我充分利用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行思考、借鑒?？梢哉f(shuō)，這次課設(shè)是針對(duì)前面所學(xué)的模電和數(shù)電知識(shí)進(jìn)行的一次比較綜合的檢驗(yàn)。依自己能力來(lái)看，這次課設(shè)有很大難度，問(wèn)題是既然學(xué)校安排了，它就有依據(jù)，是為了讓我們能更好的適應(yīng)以后的工作吧。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，正確的思路是很重要的，確保設(shè)計(jì)思路正確，那你的設(shè)計(jì)才能邁出第一步。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)前必須做好充分的準(zhǔn)備，查找課設(shè)所需的資料，為我們?cè)O(shè)計(jì)做好提前準(zhǔn)備。在本次設(shè)計(jì)中，我負(fù)責(zé)的是電路的計(jì)數(shù)及控制部分，其中，我覺(jué)得最難得是控制計(jì)數(shù)，這涉及到用減法計(jì)數(shù)器，與數(shù)

15、字電子技術(shù)基礎(chǔ)緊密聯(lián)系，要求我們對(duì)計(jì)數(shù)器的功能，引腳都十分熟悉；接著有挑戰(zhàn)的部分就是三個(gè)控制開(kāi)關(guān)，置數(shù)，暫停，清零。開(kāi)始設(shè)計(jì)的單刀雙擲開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)室不能提供，僅有簡(jiǎn)單的單向開(kāi)關(guān)，這只適合置數(shù)和計(jì)數(shù)控制，因此再后來(lái)我們又對(duì)置零和暫停開(kāi)關(guān)進(jìn)行了修改，置零開(kāi)關(guān)用了將反向器短路的方法實(shí)現(xiàn)，暫停開(kāi)關(guān)則在老師的提示下用了JK觸發(fā)器接成T觸發(fā)器，用它的翻轉(zhuǎn)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)暫停開(kāi)始的控制。前面電路的理論設(shè)計(jì)是考驗(yàn)?zāi)闼季S邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)，推理的正確性，那么安裝、調(diào)試過(guò)程則是嚴(yán)謹(jǐn)與恒心并重的過(guò)程，對(duì)電路的安裝、分析、調(diào)試要分步來(lái)，不能急躁。如，在仿真中高電平，底線的安排，只要連接就行，在實(shí)物的連接中，你的合理安排，不然你將會(huì)面臨

16、到處是通路的情形。因?yàn)槭窃诜抡孳浖陷^理論上還是存在一定的差距，仿真能出來(lái)結(jié)果的在實(shí)際電路不一定就能出來(lái)，這就需要我們有耐心，尋找一個(gè)比較正確的調(diào)試方法。要做好本次的課程設(shè)計(jì)，熟練地掌握課本上的理論知識(shí)是前提。這樣就能對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行有序、可行的分析和解決。當(dāng)然能完成本次設(shè)計(jì)，與老師指導(dǎo)十分緊密，總之，感謝老師的指導(dǎo)！第五章 總結(jié)本設(shè)計(jì)主要通過(guò)模塊化思想，逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所需達(dá)到的功能要求：時(shí)鐘模塊為減計(jì)數(shù)提供一個(gè)頻率為1Hz的脈沖信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)間隔為1秒鐘；計(jì)數(shù)、譯碼顯示模塊主要是為了達(dá)到能顯示減計(jì)數(shù)功能；報(bào)警模塊是為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)減計(jì)數(shù)到零時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)；控制模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)、直接清零和暫停/連續(xù)功能，其中在直接清零時(shí)，由外控制開(kāi)關(guān)控制譯碼器消隱端，從而可以實(shí)現(xiàn)顯示譯碼器滅燈；通過(guò)暫停/連續(xù)開(kāi)關(guān)