課程設(shè)計(jì)-簡易籃球比賽計(jì)時(shí)器

1、<p><b>　　簡易籃球比賽計(jì)時(shí)器</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是脈沖數(shù)字電路的簡單應(yīng)用，設(shè)計(jì)了籃球競賽24秒和12分鐘倒計(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)以及具有報(bào)警功能，同時(shí)應(yīng)用了七段數(shù)碼管來顯示時(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

2、能，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　本電路主要有五個(gè)模塊構(gòu)成：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?？刂齐娐分苯涌刂朴?jì)數(shù)器啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示等功能。當(dāng)控制電路的置數(shù)開關(guān)閉合時(shí)，在數(shù)碼管上顯示數(shù)字24，每當(dāng)一個(gè)秒脈信號(hào)輸入到計(jì)數(shù)器時(shí)，數(shù)碼管上的數(shù)字就會(huì)自動(dòng)減1，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出光電報(bào)警與蜂鳴信號(hào)。</p><p

3、>　　關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器 24秒倒計(jì) 譯碼顯示電路 控制電路 報(bào)警電路</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章、總體設(shè)計(jì)思路、基本原理 ……………………………………………… 1</p><p>　　一、設(shè)計(jì)思路 ……………………………………………………………………… 1</p><p>

4、;　　二、基本原理 ……………………………………………………………………… 1</p><p>　　第二章、單元電路設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 1</p><p>　　一、秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 1</p><p>　　二、秒、分倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) ………………………………………………… 2

5、</p><p>　?。ㄒ唬?、24秒倒計(jì)時(shí)電路 ………………………………………………………… 2</p><p>　　（二）、12分鐘倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì) ………………………………………………… 3</p><p>　?。ㄈ?、譯碼和顯示器的設(shè)計(jì) …………………………………………………… 4</p><p>　　第三章、總設(shè)計(jì) ……………

6、……………………………………………………… 5</p><p>　　第四章、總結(jié) ……………………………………………………………………… 5</p><p>　　第五章、參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………… 6</p><p>　　附錄一、元件清單 ………………………………………………………………… 7</p><p

7、>　　附錄二、各集成電路管腳圖和功能表 …………………………………………… 8</p><p>　　第一章、總體設(shè)計(jì)思路、基本原理</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　籃球比賽計(jì)時(shí)器的主要功能包括： 12分鐘倒計(jì)時(shí)、進(jìn)攻方24秒倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)暫停，重新開啟和結(jié)束警報(bào)提示。該計(jì)時(shí)系統(tǒng)由以下四個(gè)電路模塊組成：&

8、lt;/p><p>　　1秒時(shí)基產(chǎn)生器：由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。</p><p>　　12分鐘倒計(jì)時(shí)：這部分電路完成12分鐘倒計(jì)時(shí)的功能，比賽準(zhǔn)備開始時(shí)，屏幕上顯示12：00字樣。當(dāng)比賽開始時(shí)，倒計(jì)時(shí)從12：00開始逐秒遞減到00：00。這一模塊主要利用雙向計(jì)數(shù)器54LS192的減計(jì)數(shù)功能來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　攻方24秒倒

9、計(jì)時(shí)：這部分電路與12分鐘倒計(jì)時(shí)功能類似，當(dāng)比賽準(zhǔn)備開始時(shí)，屏幕上顯示24秒字樣，當(dāng)比賽開始后，倒計(jì)時(shí)從24逐秒倒數(shù)到00。這一模塊主要也是利用雙向計(jì)數(shù)器54LS192來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　警報(bào)提示：當(dāng)兩個(gè)計(jì)數(shù)器中任一個(gè)計(jì)時(shí)到零時(shí)，TCD端出現(xiàn)低電平。通過和蜂鳴器作用，蜂鳴器鳴響，起到報(bào)警作用。</p><p><b>　　二、基本原理</b></p&g

10、t;<p>　　主體電路：即倒計(jì)時(shí)部分。包括12分鐘和24秒倒計(jì)時(shí)。12分鐘倒計(jì)時(shí)的基本原理：比賽處于準(zhǔn)備開始階段，閉合開關(guān)S1使倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器相應(yīng)的置數(shù)或清零端有效，顯示設(shè)定的時(shí)間12：00，當(dāng)主裁判拋起球，比賽開始，斷開S1，倒數(shù)計(jì)時(shí)器開始工作（相應(yīng)的置數(shù)、清零端無效），計(jì)時(shí)器逐秒進(jìn)行倒計(jì)顯示。當(dāng)有球員犯規(guī)，裁判吹哨，整個(gè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的倒計(jì)時(shí)暫停，這個(gè)功能通過閉合暫停開關(guān)S4截?cái)鄷r(shí)鐘脈沖的傳輸來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)?shù)箶?shù)計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)到零時(shí)，

11、選取“00：00”這個(gè)狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截?cái)嘈盘?hào),讓其與時(shí)鐘脈沖在與非門中將時(shí)鐘脈沖截?cái)?，從而?jì)時(shí)器在計(jì)數(shù)到零時(shí)停住。24秒計(jì)數(shù)芯片的置數(shù)端由開關(guān)S3控制，閉合S3置數(shù)，斷開S3啟動(dòng)。</p><p>　　警報(bào)提示：當(dāng)12分倒計(jì)時(shí)和24秒倒計(jì)時(shí)任意一個(gè)到零時(shí)，蜂鳴器鳴響報(bào)警。</p><p>　　第二章、單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　一、秒脈沖發(fā)生器的設(shè)

12、計(jì)</p><p>　　由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算：</b></p><p>　　R5=1.5KΩ R6=6.3KΩ C2=10μF </p><p>　　則555所產(chǎn)生的脈沖的為:f=1.43/[(R1+2*R2)

13、C2] =1.014Hz,而設(shè)計(jì)要求為1Hz,因此其誤差較小,在精度要求不是很高的時(shí)候可以使用。</p><p>　　二、秒、分倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)</p><p>　?。ㄒ唬?、24秒倒計(jì)時(shí)電路</p><p>　　計(jì)數(shù)器的倒計(jì)時(shí)功能。用兩片54LS192分別做個(gè)位（低位）和十位（高位）的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，由于本系統(tǒng)只需要從開始時(shí)的“24”倒計(jì)到“00”然后停止，所以可以

14、直接運(yùn)用十進(jìn)制的54LS192進(jìn)行減計(jì)數(shù)。</p><p>　　因?yàn)轭A(yù)置的數(shù)不是“00”，所以我選用置數(shù)端LD來進(jìn)行預(yù)置數(shù)。低位的借位輸出信號(hào)用作高位的時(shí)鐘脈沖。</p><p>　　24秒倒計(jì)時(shí)電路如圖：</p><p>　?。ǘ?2分鐘倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)</p><p>　?、?2分鐘倒計(jì)時(shí)秒部分。運(yùn)用兩片可逆計(jì)數(shù)器54LS192來構(gòu)成6

15、0進(jìn)制的減計(jì)數(shù)器。這個(gè)計(jì)數(shù)器的低位即個(gè)位，不需要搭接任何反饋電路而直接運(yùn)用54LS192芯片的減計(jì)數(shù)功能：時(shí)鐘脈沖接到down端，置數(shù)、清零端無效，即可以實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能。</p><p>　　該計(jì)數(shù)器的高位即十位，與低位的計(jì)數(shù)進(jìn)制不相同。由于時(shí)間的分和秒都是60進(jìn)制，所以這里的計(jì)數(shù)芯片54LS192必須要接成六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。這里，我選用反饋置數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。</p><p&

16、gt;　　考慮到54LS192芯片的置數(shù)端LD是異步置數(shù)，并且是低電平有效的，所以我根據(jù)54LS192芯片減計(jì)數(shù)的特點(diǎn)并綜合以上兩點(diǎn)特性，就將54LS192芯片的輸出端輸出9時(shí)，即僅Q3和Q0輸出為高電平（二進(jìn)制數(shù)1001）。從Q3引腳引出高電平信號(hào)，并通過非門作用后形成低電平反饋信號(hào)，送入54LS192芯片的置數(shù)端LD使之實(shí)現(xiàn)置數(shù)動(dòng)作。置數(shù)時(shí)，輸出的數(shù)是與輸入的數(shù)是一樣的，所以我設(shè)置的數(shù)是5（二進(jìn)制0101），這樣，當(dāng)計(jì)數(shù)器從0變到9

17、時(shí)，由于進(jìn)行了異步置數(shù)，9就在瞬間變成了5，計(jì)數(shù)輸出的結(jié)果就變?yōu)?→5→4→3→2→1→0，實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制的功能。</p><p>　?、?2分鐘倒計(jì)時(shí)分部分。也是運(yùn)用兩片可逆計(jì)數(shù)器54LS192來構(gòu)成減計(jì)數(shù)器。在兩片計(jì)數(shù)器的連接上，與秒部分一樣。也是把低位的借位信號(hào)作為高位的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行連接。而低位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖則是用秒部分高位計(jì)數(shù)器的借位輸出信號(hào)來充當(dāng)?shù)摹?lt;/p><p>　　運(yùn)用以上

18、兩個(gè)計(jì)數(shù)器組合，就在低位計(jì)數(shù)器從0變到9或從0變到5的瞬間，在它的借位輸出端出現(xiàn)一個(gè)借位信號(hào)，從而使高位的計(jì)數(shù)器倒倒計(jì)一個(gè)數(shù)。實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能。</p><p>　　12分鐘倒計(jì)時(shí)電路如下：</p><p>　　三、譯碼器和顯示器的設(shè)計(jì)</p><p>　　譯碼電路的功能是將“秒”、“分”計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。本次驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器，我選

19、用了MC14558，與LED七段共陰極顯示數(shù)碼管相互連接。</p><p><b>　　第三章、總設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　整體電路圖：</b></p><p>　　開關(guān)S1為12分倒計(jì)時(shí)的置數(shù)，啟動(dòng)開關(guān)。開關(guān)S2為24秒倒計(jì)時(shí)的清零開關(guān)。開關(guān)S3為24秒倒計(jì)時(shí)的置數(shù)啟動(dòng)開關(guān)。開關(guān)S4為系統(tǒng)的暫停啟動(dòng)開關(guān)。

20、</p><p><b>　　第四章、總結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。</p><p>　　回顧起此次課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在一個(gè)星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)

21、到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過

22、的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對(duì)基本理論知識(shí)掌握的不好……</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問題，最后在老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助下，終于游逆而解。同時(shí)，對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！</p><p><b>　　第五章、參考文獻(xiàn)</b></p><

23、p>　　【1】 康華光、鄒壽彬，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版），高等教育出版社，2000年6月</p><p>　　【2】 徐國華，模擬及數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程，北京航空航天大學(xué)出版社，2004年8月</p><p>　　【3】 王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月</p><p>　　【4】 姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)

24、出版社，2001年10月</p><p>　　【5】 徐國華、孫東、王新金，電子綜合技能實(shí)訓(xùn)教程，北京航空航天大學(xué)出版社，2010年6月</p><p><b>　　附錄一：元件清單</b></p><p>　　附錄二：各集成電路管腳圖和功能表</p><p>　　54LS192管腳圖：</p><p