24秒計時器課程設(shè)計

1、<p><b>　　電子課程設(shè)計</b></p><p>　　籃球24秒計時器 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　序言3 </b></p><p>　　一、設(shè)計任務(wù)及要求3</p><p><b

2、>　　二、總體框圖3</b></p><p><b>　　三、選擇器件4</b></p><p><b>　　四、功能模塊8</b></p><p>　　五、總體電路設(shè)計12</p><p><b>　　六、參考文獻14</b></p>

3、<p><b>　　七、心得體會14</b></p><p><b>　　序言</b></p><p>　　籃球比賽中除了有總時間倒計時外，為了加快比賽的節(jié)奏，新的規(guī)則還要求進攻方在24秒內(nèi)有一次投籃動作，否則視為違例。本人設(shè)計了一個籃球比賽計時器，可對比賽總時間和各方每次控球時間既是。該計時器采用按鍵操作，LED顯示，非常實用，此

4、計時器也可作為其他球類比賽的計時器。 </p><p><b>　　籃球24秒計時器</b></p><p><b>　　一、設(shè)計任務(wù)與要求</b></p><p>　　有顯示24秒的計時功能</p><p>　　置外部操作開關(guān)，控制計時器的直接清零，起碇和暫停

5、連續(xù)功能</p><p>　　計時器喂24秒遞減計時器，其間隔為1秒</p><p>　　計時器遞減計時到0時，數(shù)碼顯示器不能滅燈 應(yīng)發(fā)出光電報警信號</p><p><b>　　總體框圖</b></p><p>　　1秒脈沖發(fā)生器： 秒脈沖信號發(fā)生器需要產(chǎn)生一定精度和幅度的矩形波信號。實現(xiàn)這樣矩形波的方法很多，可以由

6、非門和石英振蕩器構(gòu)成，可由單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成，可以由施密特觸發(fā)器構(gòu)成，也可以由555點哭構(gòu)成等。</p><p>　　不同的電路隊矩形波頻率的精度要求不同，由此可以選用不同電路結(jié)構(gòu)的脈沖信號發(fā)生器。本實驗中由于脈沖信號作為計數(shù)器的計時脈沖，其精度直接影響計數(shù)器的精度，因此要求脈沖信號有比較高的精度。一般情況下，要做出一個精度比較高的 頻率很低的振蕩器有一定的難度 工程上解決這一問題的辦法就是先做一個頻率比較高的矩形波

7、震蕩器，然后將其輸出信號通過計數(shù)器進行多級分項，就可以得到頻率比較低 精度比較高的脈沖信號發(fā)生器，其精度取決于振蕩器的精度和分級項數(shù)。</p><p>　　2．24秒減法計數(shù)器： 24秒減法計數(shù)器采用74LS192設(shè)計，74LS192是十進制同步加法|減法計數(shù)器，采用8421BCD碼編碼，具有直接清零 異步置數(shù)功能。</p><p>　　74LS192的邏輯功能表如下：</p>

8、;<p>　　3.控制電路 按照系統(tǒng)的要求，電路應(yīng)該完成以下4個功能；</p><p>　　1）當(dāng)操作直接清零按鍵時，要求計數(shù)器清零。</p><p>　　2）當(dāng)啟動按鍵閉合時，控制電路應(yīng)封鎖時鐘信號CP（秒脈沖信號），同時計數(shù)器完成置數(shù)功能，顯示器顯示24秒字樣。當(dāng)啟動按鍵釋放時，計數(shù)器開始減法計數(shù)。</p><p>　　3）當(dāng)暫停連續(xù)開關(guān)處于暫停

9、狀態(tài)時，控制電路封鎖計數(shù)脈沖，計數(shù)器停止計數(shù)，顯示器顯示原來的數(shù)，而且保持不變，當(dāng)暫停連續(xù)開關(guān)處于連續(xù)狀態(tài)時，計數(shù)器正常計數(shù)，另外，外部操作開關(guān)都應(yīng)該采取消抖措施，以防止機械抖動造成電路工作不穩(wěn)定。</p><p>　　4）當(dāng)計數(shù)器遞減到零時，控制電路輸出報警信號，計數(shù)器保持狀態(tài)不變。</p><p><b>　　三、選擇器件</b></p><p

10、>　　555組成的多諧振蕩電路</p><p>　　兩個74ls組成的減法計數(shù)器</p><p>　　3、非門74LS04</p><p><b>　　4.電阻</b></p><p><b>　　5。發(fā)光二極管 </b></p><p><b>　　6.開關(guān)

11、</b></p><p>　　74LS192的邏輯符號</p><p>　　其邏輯功能表上面可見。74LS192為可預(yù)置的同步十進制雙時鐘加減法計數(shù)器，它具有上升沿有效地加計數(shù)時鐘端UP和減計數(shù)時鐘端DOWN；該計數(shù)器具有異步清零端，當(dāng)清零信號CLR為高電平時，實現(xiàn)清零功能；該計數(shù)還有異步置數(shù)功能，當(dāng)置數(shù)信號LOAD為低電平時，實現(xiàn)預(yù)置數(shù)；當(dāng)計數(shù)器加計數(shù)，且計數(shù)值為9時，進位端

12、CO輸出寬度等于加計數(shù)脈沖UP的低電平脈沖，當(dāng)計數(shù)器減計數(shù)，且計數(shù)值為0時，借位端BO輸出寬度等于減計數(shù)脈沖DOWN的低電平脈沖</p><p><b>　　電容</b></p><p><b>　　74LS00 </b></p><p><b>　　74LS10</b></p><

13、;p><b>　　7段LED顯示器</b></p><p><b>　　四、功能模塊</b></p><p>　　1.秒脈沖發(fā)生器的工作原理</p><p>　　它由比較器1和比較器2非門G1G2組成的SR鎖存器和放電三極管Q1組成。比較器1的反相端是閾值輸入端；若是同相端不外接控制信號，則是電阻分壓得到的參考電壓三

14、分之二Vcc。比較器2的同相端是觸發(fā)端；反相端是電阻分壓得到的參考電壓三分之一Vcc。當(dāng)放電晶體管導(dǎo)通時，放電端于地相連。</p><p>　　在復(fù)位端加低電平信號，鎖存器復(fù)位，可以使輸出Vo低電平。正常工作時，復(fù)位端應(yīng)該加高電平?？刂贫怂与妷嚎梢愿淖儽容^器1同相端，比較器2反向端的電壓值，因此也就改變了比較器1反相端的閾值電壓和比較器2同相端觸發(fā)電壓。若是控制端不外接電壓，則比較器1同相端的電壓為三分之二Vc

15、c，比較器2反相端的電壓為三分之一Vcc。</p><p>　　為了提高電路的負(fù)載能力，輸出端設(shè)置了緩沖器G4。雙極性定時器555的電源電壓范圍是5～16V，最大負(fù)載電流達(dá)200mA，CMOS型定時器555的電源范圍是3～18V，最大負(fù)載電流為4mA。</p><p>　　定時器555的輸出高電平近似等于電源電壓，低電平近似等于10V。</p><p>　　用 55

16、5定時器構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p>　　555定時器主要是通過外接電阻R和電容器C構(gòu)成充.放電電路，并由兩個比較器來檢測電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和開關(guān)管的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)10分的延時電路，以及多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器等脈沖波形產(chǎn)生和整形電路。</p><p>　　用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器電路如下圖，電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，也不需要外

17、加觸發(fā)信號，利用電源Vcc通過R1和R2向電容C充電，使Uc逐漸升高，升到三分之二Vcc時，Uo跳變到低電平，放電端導(dǎo)通，這時，電容器C通過電阻R2和D端放電，使Uc下降，降到三分之一Vcc時，Uo跳變到高電平，D端截止，電源Vcc又通過R1和R2向電容C充電。如此循環(huán)，振蕩不停，電容器C在三分之一Vcc和三分之二Vcc之間充電和放電，輸矩形如下圖 </p><p>　　2.24秒減法計數(shù)器的工作原理</p

18、><p>　　由上述74LS192功能表看出，當(dāng)LD=1時，CR=0，CPD=1時，如果有時鐘脈沖加到CPU端，則計數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上進行加法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到9（1001），CO端輸出進位下降沿跳變脈沖；當(dāng)LD=1，CR=0，CPU=1時，如果有時鐘脈沖加到CPD端，則計數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上進行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到0（0000）時，BO端輸出借位下降沿跳變脈沖。由此設(shè)計出三十進制減法計數(shù)器，預(yù)置數(shù)位N=（001001

19、00）=（24）,當(dāng)?shù)臀挥嫈?shù)器的借位輸出端BO輸出借位脈沖時，高位計數(shù)器材進行減法計數(shù)。當(dāng)計數(shù)到高 低位計數(shù)器都為0時，高位計數(shù)器的借位輸出端BO輸出借位脈沖，使N3置數(shù)端LD=0,則計數(shù)器完成置數(shù)置零，在CPD端輸入脈沖的作用下，進行下一循環(huán)的減法計數(shù)。</p><p>　　3．控制電路的工作原理</p><p>　　把S2撥向清零端時，74LS192的CR=1時，計數(shù)器清零；當(dāng)s2撥向

20、工作端時，CR=0，計數(shù)器進入工作狀態(tài)，這時，若按下啟動按鍵S1計數(shù)器置數(shù)，若釋放S1，則計數(shù)器在置數(shù)的基礎(chǔ)上開始遞減計數(shù)。當(dāng)S3撥向連續(xù)端時，G4輸出為高電平，此時如果BO=1，則將G2打開，秒脈沖進入計數(shù)器，計數(shù)器進行連續(xù)計數(shù)，當(dāng)S3撥向暫停端時，G4輸出低電平，將G2封鎖，計數(shù)器沒有計數(shù)脈沖送入，暫停計數(shù)。當(dāng)計數(shù)器滿24個脈沖，高位計數(shù)器N5的BO端輸出低電平，一方面將G2封鎖，另一方面點亮發(fā)光二極管，發(fā)出報警信號。需要說明的是，

21、當(dāng)N5計數(shù)到0時輸出的借位信號持續(xù)時間很短，為了使得報警狀態(tài)持續(xù)足夠的時間，可用鎖存器將借位脈沖鎖存起來，也可以單穩(wěn)態(tài)電路將借位脈沖的寬度展到足夠?qū)挾日沟阶銐驅(qū)挘缓笥面i存或者展寬后的信號控制報警電路。</p><p><b>　　五、總體設(shè)計電路圖</b></p><p><b>　　實驗內(nèi)容；</b></p><p>

22、　　按照實驗要求設(shè)計電路，確定元器件型號和參數(shù)；按圖在實驗板上搭建電路，檢查無誤后，通電調(diào)試；檢查功能是否符合要求，指示是否正確；對測試結(jié)果進行詳細(xì)分析，得出實驗結(jié)論。</p><p>　　實驗初步達(dá)到預(yù)定效果，經(jīng)過調(diào)試頻率，24秒計數(shù)器漸漸得到所要目標(biāo)。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　畢滿清主編.電子技

23、術(shù)試驗與課程設(shè)計.第三版.機械工業(yè)出版社</p><p><b>　　七、實驗心得和體會</b></p><p>　　對于原理圖的分析 </p><p>　　畫原理圖的時候一步步的來。</p><p>　　1.首先實現(xiàn)基本的置數(shù)然后24秒遞減的功能。置數(shù)功能的實現(xiàn)并不難。將～LOAD置低電平就可以實現(xiàn)。</p&

24、gt;<p>　　2.實現(xiàn)計數(shù)到零之后停止計數(shù)并且報警。</p><p>　?、偈紫雀闱宄嫈?shù)到零的標(biāo)志是什么。當(dāng)然是十位的借位端出現(xiàn)借位信號（到達(dá)00后個位向十位借位，十位不夠，向跟高位借位，因此十位的借位端出現(xiàn)低電平）。</p><p>　　設(shè)計的時候需要考慮，十位的～BO平時是高電平，clk能夠作用。到零后～BO是低電平，clk不能夠作用。這個太簡單了，不用分析。應(yīng)該想

25、到將十位的～BO和CLK相與之后送給個位的CPD。</p><p>　?、趯崿F(xiàn)暫停功能的原理其實和到零后自動停止是差不多的。應(yīng)該想到到零后自動停止是十位的～BO給信號，暫停時開關(guān)給信號而已。所以這樣就很簡單了。只需要將此開關(guān)的輸出和十位的～BO還有CLK相與就可以實現(xiàn)了。</p><p>　　實際實驗中容易出現(xiàn)問題的地方 </p><p>　　其他的倒沒有什么，本人

26、做實驗的時候因為開關(guān)是撥動的那種。所以往往暫停，開始，暫停，開始這樣重復(fù)撥動的時候就會出現(xiàn)抖動情況，也就是在這樣撥動的過程中會出現(xiàn)數(shù)字亂跳的情況。通過緊固連線還有小心的撥動開關(guān)不能從根本上解決問題，只是減小幾率。</p><p>　　在本次的課程設(shè)計中通過自己選題，找材料、分析、設(shè)計等，掌握了一些軟件的操作方法，這為以后的學(xué)習(xí)做了鋪墊。整個設(shè)計實現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實際問題的轉(zhuǎn)變。通過本次的課程設(shè)計，我最大

27、的收獲就是提高了自身的動手能力，培養(yǎng)了我的尋求解決問題的能力和團隊精神，也增強了我其它方面的能力。在設(shè)計中，我充分應(yīng)用所學(xué)的知識，例如，集成電路74LS系列，三極管，二極管，整定時器555等元件的應(yīng)用。這次實踐使我受益匪淺，在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增強了我的實際操作能力。在讓我體會到設(shè)計電路艱辛的同時，更讓我體會到了成功的喜悅和快樂。</p><p>　　課程設(shè)