篮球24秒倒计时器

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1、-工业大学课 程 设 计资 料 袋电气与信息工程 学院系、部 20162017学年第1学期 课程名称 电子技术课程设计指导教师黄卓冕职称讲师学生富专业班级电气工程1401学号题 目篮球比赛24秒计时器设计成 绩起止日期2016年11月14日2016年11月18日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书2课程设计说明书3课程设计图纸4总计资料56工业大学课程设计任务书2016年2017学年第 1 学期 电气与信息工程 学院系、部电气工程专业1401 班级课程名称：电子技术课程设计设计题目：篮球比赛24秒计时器设计完成期限：自2016年11月14日至2016年11月18日共1

2、周容及任务一、篮球比赛24秒计时器1设计指标1、具有24秒计时功能；2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；3、在直接清零时，要求数码显示器灭灯；4、计时器为24秒递减时,计时间隔为1秒；5、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号；6、将24秒递减计时器改为24秒递增计时器，试问电路要作哪些相应的改动。2设计要求1、画出电路原理图或仿真电路图；2、元器件及参数选择；3、列出实验数据和时序波形；4、电路仿真与调试用EWB软件。3编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。二、设计工作量电子钟电路设计说明书一份；电子钟电路原理图一份；

3、篮球比赛24秒计时器设计说明书一份；篮球比赛24秒计时器原理图一份；进度安排起止日期工作容2016.11.14讲授设计的一般步骤和方法、设计的要求、布置设计题目。2016.11.15-17学生进展设计2015.11.18学生修改、打印设计报告主要参考资料1 康华光 电子技术根底 模拟局部第五版高等教育 2007年2 欧伟明. 实用数字电子技术. ：电子工业，20123 陆应华. 电子系统设计教程. ：国防工业，20054 忠波等. 电子技术仿真与实践. ：机械工业，2004指导教师签字：年 月 日系教研室主任签字：年 月 日. z.-电子技术课程设计设计说明书篮球比赛24秒计时器设计起止日期：

4、 2016年11月14日 至 2016年11月18日学生富班级电气工程1401学号成绩指导教师(签字)电气与信息工程学院部篮球比赛24秒计时器设计设计目的及要求一、设计要求1设计指标1、具有24秒计时功能。2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。3、在直接清零时，要求数码显示器灭灯。4、计时器为24秒递减时, 计时间隔为1秒。5、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。6、将24秒递减计时器改为24秒递增计时器，试问电路要作哪些相应的改动。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路简称控制电路和报警电路等五个局部组成。其中计数器和控

5、制电路是系统的主要局部。计数器完成24秒计时功能，而控制电路是控制计时器的直接清零、启动计数和暂停/连续计数、译码显示电路的显示和灭灯等功能。为保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系：1操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。2当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP秒脉冲信号，同时计数器完成置数功能，数码显示器显示24秒字样；当启动开关断开时，计数器开场计数。3当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP，计数器处于锁存状态；当暂停/连续开关断开时，计数器继续累计计数。2设计要求1、画出电路原理图或仿真电路图；2、元器件及参数选择；3、列出

6、实验数据和时序波形。4、电路仿真与调试用EWB软件；设计任务一、计时器概述1、计时器的特点及应用在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机，还可以用来做为各种药丸、药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会的应用是相当普遍的。在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否那么就违例了。本课程设计智能篮球比赛倒计时器的设计，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间24秒限制。一旦球员的持球时间超过了24秒，它自动的报警从而判定此球员的违例。二、电路设计原理及单元模块 1、设计原理 24秒计时器的总体参

7、考方案框图如图1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路简称控制电路等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管代替。主体电路： 24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开场

8、后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开场进展倒计时，逐秒倒计到零。选取00这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲信号通过一个与门将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。2、设计方案图1、电路框图总体电路说明： 倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反应和置数实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要。由于该系统特殊的需要，到计时器到零时，通过停顿控制电路使计数器停顿计数并发出蜂鸣警报。3、单元模块3.1、所用各个芯片功能3.1.1、555定时器555定时器本钱低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉

9、冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的部电路框图如右图所示。图2、555定时器部构造它部包括两个电压比拟器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3555 定时器的功能主要由两个比拟器决定。两个比拟器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，那么电压比拟器 C1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的同相输入端的电压为VCC /3。假设触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，那么比拟器 C2 的输出

10、为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，那么 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。表61 555定时器的功能表清零端高触发端TH低触发端TRQ放电管T功能00导通直接清零101x保持上一状态保持上一状态1101截止置11001截止置11110导通清零表1 555定时器的功能表3.1.2、74LS487448是7段显示译码器,输出高电平有效的译码器。工作电压为5V，用于驱动共阴极数码管，7448除了有实现8段显示译码器根本功能的输入DCBA和输出Ya

11、Yg端外，7448还引入了灯测试输入端LT和动态灭零输入端RBI，以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出BI/RBO端。 功能或数字输入输出显示字形abcdefg灭灯00000000灭灯试灯0111111118动态灭灯10000000000000灭灯0110000111111100110001101100001210010111011012310011111110013410100101100114510101110110115610110100111116710111111100007811000111111118911001111110119101101010001101无效

12、输出111101110011001121110010100011131110111001011141111110001111151111110000000表2、74LS48功能表 3.1.3、74LS19274LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有去除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为去除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下：操作1清零00置数110加计数110减计数1110保持3.1.4、数码管数码管也称LED数码管，晶美、光电

13、、不同行业人士对数码管的称呼不一样，其实都是同样的产品。数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元，也就是多一个小数点DP这个小数点可以更准确的表示数码管想要显示的容；按能显示多少个8可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极()的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共

14、阴极()的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。LED数码管引脚定义3.2、各单元电路3.2.1、秒脉冲发生电路秒脉冲的产生由555定时器所组成的多谐振荡电路完成。电路图如下列图所示。当开关断开时，两电阻阻值设置为20K与62K，使得555定时器产生周期为1s的脉冲。3.2.2、倒计时电路24秒倒计时电路。这局部电路的主体局部在时钟脉冲的输入情况下工作，下面进展具体分析。计数器的倒计时功能。用两片74LS192分别做个位低位和十位高位的倒计时计数器，将低位的借位输出信号用作高位的时

15、钟脉冲，同时将外界时钟脉冲信号输入到个位低位的down端，实现电路的倒计时功能。将两片芯片的置数输入端分别置为2与4，当控制电路给予两芯片置数端低电平有效电平时，能使其置为24。同时将清零端接地。下列图为倒计时电路的具体电路3.2.3、控制电路停顿：我采用十位高位的借位输出端作为停顿电路的信号，当数码管显示为00，即十位高位输出均为低电平时，此时其借位输出由高电平变为低电平，将其与秒脉冲信号发生电路的输出端通过一个与逻辑，再通到个位低位的down端，此方法截断了秒脉冲信号，实现了停在00的功能。另外，当计数器正常计数时，十位高位借位输出端始终保持高电平，当其与秒脉冲信号发生电路的输出端通过一个

16、与逻辑，再通到个位低位的down端，并不影响秒脉冲的输入。 置数：利用一个开关，及一个与非门，与非门一端接高电平，另一端通过一个1k电阻再接高电平，同时接开关一段，开关另一端接地。与非门输出端与两块74LS192的置数端LOAD相连。如图当开关J2断开时，置数端为1，置数端无效，能正常计数，当开关SW3闭合时，置数端为0，置数端有效，能置为24。3.2.4、报警电路当电路显示为00时，利用十位高位的借位输出端为0加上一个非门实现发光二极管的工作。如图3.3、总电路图由555定时器输出秒脉冲与十位高位的借位输出端经过一个与逻辑输入到计数器U2的down端，作为减计数脉冲。当计数器计数计到0时，U

17、2的(13)脚输出借位脉冲使十位计数器U1开场计数。当计数器计数到00时，U1的(13)脚输出借位脉冲输出一个低电平，与555定时器输出秒脉冲通过一个与门，从而截断秒脉冲，使其停在00，同时，报警电路工作，发光二极管亮，蜂鸣器响。当SW3断开时，U1、U2置数端有效，实现复位功能，再将SW3闭合时，U1、U2置数端无效，开场正常计数。在计数过程中，SW4闭合时，使555定时器输出端输出信号通过与门U截断秒信号，从而实现暂停功能，当SW4断开时，又开场正常计数。三、 仿真过程与仿真结果利用protues电路仿真软件，连好电路，进展仿真。仿真结果符合实验要求。倒计时置0灭灯元器件清单NE5551个

18、电容10uF1个74LS482个固定电阻1k4个74LS1922个固定电阻10k1个74LS001个开关3个可调电阻62K1个74LS041个固定电阻20K1个发光二极管1个电容0.1uF1个LED数码显示管2个与门2个设计总结课程设计是一个很好的学习平台，在本次电子技术课程设计中，能够利用所学的知识设计一个实际有用的电子实物，十分具有意义，能够做到学以致用，将理论与实践结合起来，很好的提升了自我能力。1、在整个过程中，根本掌握了电路仿真软件protues的使用，能够在该软件上设计一些常用的电路。2、学会了查阅芯片手册，掌握一些常用芯片的功能，3、提高了自己的动手能力与实践。4、在设计过程中，有效的运用所学知识，认真思考以及通过查阅，讨论， 请教教师等方式解决了一个个问题，5、在检测电路的过程中，学到了不少东西，能够把握住一些常见的故障并做修改。6、通过同学之间的相互交流，讨论，能够学到很多。. z.