課程設(shè)計(jì)報(bào)告---籃球競(jìng)賽30s計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　題 目: 籃球競(jìng)賽30s計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)</p><p>　　1 要求完成的主要任務(wù):</p><p>　　用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示30秒的倒計(jì)時(shí)，要求如下：</p><p>　　1. 具有顯示30s的計(jì)時(shí)功能；</p>&l

2、t;p>　　2. 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/繼續(xù)功能；</p><p>　　3. 計(jì)時(shí)器為30s遞減計(jì)時(shí)時(shí)，其計(jì)時(shí)間隔為1s；</p><p><b>　　2 時(shí)間安排：</b></p><p>　　時(shí)間： 第1-12周理論設(shè)計(jì)，軟件仿真，第15-18周實(shí)驗(yàn)室焊接、安裝調(diào)試。</p><p&g

3、t;　　地點(diǎn)： 理工樓E604實(shí)驗(yàn)室</p><p>　　學(xué)生簽名： 年 月 日</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　籃球競(jìng)賽30s計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要3&

4、lt;/b></p><p>　　Abstract4</p><p><b>　　1系統(tǒng)原理框圖5</b></p><p>　　2方案設(shè)計(jì)與論證6</p><p>　　2.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路6</p><p>　　2.2時(shí)間計(jì)數(shù)器電路8</p><p>　　

5、2.3譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路9</p><p>　　2.4控制電路10</p><p>　　2.5總電路圖11</p><p>　　3仿真結(jié)果及分析12</p><p>　　3.1結(jié)果仿真12</p><p><b>　　3.2時(shí)序圖12</b></p><p>

6、;　　3.3測(cè)試結(jié)果分析12</p><p><b>　　4心得與體會(huì)13</b></p><p><b>　　5參考文獻(xiàn)13</b></p><p>　　附錄1元件清單14</p><p><b>　　附錄2實(shí)物圖14</b></p><p>

7、;<b>　　摘 要</b></p><p>　　電子課程設(shè)計(jì)是電子技術(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)。 </p><p>　　在許多領(lǐng)域中計(jì)時(shí)器均得到普遍應(yīng)用，諸如在體育比賽，定時(shí)報(bào)警器、游戲中的倒時(shí)器，交通信號(hào)燈、紅綠燈、行人燈、交通纖毫控制機(jī)、還可以用來(lái)做時(shí)間提醒設(shè)備等等，由此可見(jiàn)計(jì)時(shí)器在現(xiàn)代社會(huì)

8、是何其重要的。</p><p>　　籃球作為一項(xiàng)全民健身項(xiàng)目，已有一定的歷史。在中國(guó)，籃球很盛行，籃球比賽也日趨職業(yè)化?；@球比賽中有一項(xiàng)違例時(shí)間要用倒計(jì)時(shí)器，目前多數(shù)采用的是24秒制，但隨著籃球制度的改革將會(huì)采用30秒制。該款計(jì)時(shí)器是在原來(lái)的基礎(chǔ)上把24秒制改為30秒制。該計(jì)時(shí)器要有遞減計(jì)時(shí)及報(bào)警功能。以符合比賽中違例判罰的需要。 </p><p>　　在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時(shí)間不

9、能超過(guò)30秒，否則就犯規(guī)了。本課程設(shè)計(jì)的“籃球競(jìng)賽30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30秒限制。一旦球員的持球時(shí)間超過(guò)了30秒，它自動(dòng)的報(bào)警從而判定此球員的犯規(guī)。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)主要能完成：顯示30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)碼管顯示器全部顯示為“0”；計(jì)時(shí)器為30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)，

10、數(shù)碼顯示器不滅燈，同時(shí)發(fā)出光電聲報(bào)警信號(hào)等。</p><p>　　電路的設(shè)計(jì)借助于Multisim 10.0.1仿真軟件和數(shù)字邏輯電路相關(guān)理論知識(shí)，并在Multisim 10.0.1下設(shè)計(jì)和進(jìn)行仿真，得到了預(yù)期的結(jié)果。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Electronic course design

11、 of electronic technology is very important in the study of a link, is the theoretical knowledge and practical ability of the unification of a link, is really exercise the students' ability of a link.</p><

12、p>　　In many fields are the timer used widely, such as in sports, timing alarm, the game down the traffic signal lights, and when the traffic lights, traffic lights, control machine, also can be used to do time remind

13、equipment and so on, thus timer in the modern society is how important.</p><p>　　Basketball as a national fitness program already had some history. In China, the very popular basketball, basketball game has

14、become more and more professional. Basketball game is a violation of time to use counter-down, currently most use is 24 seconds is made, but with the reform of the system of basketball will use 30 seconds system. The tim

15、er is in the original basis and 24 seconds system instead of 30 seconds. The timer to have digressive timing and alarm function. To meet the need of unaut</p><p>　　In the basketball game, set the ball player

16、 shall not exceed 30 seconds, time or it's a foul. This course of the design "basketball competition 30 seconds timer", and can be used in the basketball game, used to ball players 30 seconds limit time. On

17、ce the player more than 30 seconds holding time, it automatically alarm and determine the players foul.</p><p>　　This design main can finish: display 30 seconds countdown function; External operation switch

18、system Settings, control the timer directly reset, start, and pause/continuous function; In the direct reset, digital tube display all show is "0"; The timer for 30 seconds, the time interval time diminishing f

19、or 1 second; The timer to the zero hour, diminishing time digital monitor doesn't destroy lamp, also issued photoelectric sound alarming signal.</p><p>　　The design of the circuit by Multisim 10.0.1 simu

20、lation software and digital logic circuit related theory knowledge, and in Multisim 10.0.1 design and simulation under, got the expected results.1系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　30秒計(jì)時(shí)器的原理框圖如圖1.1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路，報(bào)警電路和

21、輔助時(shí)序控制電路(簡(jiǎn)稱(chēng)控制電路)等五個(gè)部分組成。其中，計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器完成30秒計(jì)時(shí)功能，而控制電路具有直接控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。</p><p><b>　　圖1.1原理框圖</b></p><p>　　為了滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)的時(shí)序關(guān)系。在操作直接清零開(kāi)關(guān)時(shí)，

22、要求計(jì)時(shí)器清零，數(shù)碼顯示器滅燈。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)CP，同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示30s字樣；當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停/繼續(xù)開(kāi)關(guān)撥在暫停位置上時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停/繼續(xù)開(kāi)關(guān)撥在繼續(xù)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。另外，外部操作開(kāi)關(guān)都應(yīng)采取去抖動(dòng)措施，以防止機(jī)械抖動(dòng)造成電路工作不穩(wěn)定。</p><p>　　秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)是電路的時(shí)鐘脈沖和定時(shí)標(biāo)

23、準(zhǔn)，電路采用555集成電路組成的多諧振蕩器構(gòu)成。 譯碼顯示電路用SEVEN_SEG_COM_K共陰數(shù)碼顯示管。報(bào)警電路用發(fā)光二極管和蜂鳴器。</p><p><b>　　2方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　2.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　方案一：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&

24、gt;<p>　　圖 2.1 555與RC組成的多諧振蕩器圖</p><p>　　方案二:振蕩器是計(jì)時(shí)器的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。石英晶體振蕩器的作用是產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。因此，一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過(guò)分頻得到這一時(shí)間脈沖信號(hào)。</p><p>　　圖 2.2 石英晶體振蕩器圖</p>&l

25、t;p>　　方案三：由集成邏輯門(mén)與RC組成的時(shí)鐘源振蕩器。</p><p>　　圖 2.3 門(mén)電路組成的多諧振蕩器圖</p><p>　　用555組成的脈沖產(chǎn)生電路: R1=300Ω，R2=3KΩ，C2=220μF ，則555所產(chǎn)生的脈沖的為:f=1.43/[(R1+2*R2)*220*10-6]=0.969Hz,而設(shè)計(jì)要求為1Hz,因此其誤差為3.1%,在精度要求不是很高

26、的時(shí)候可以使用。</p><p>　　石英晶體振蕩電路:采用的32768晶體振蕩電路,其頻率為32768Hz,然后再經(jīng)過(guò)15分頻電路可得到標(biāo)準(zhǔn)的1Hz的脈沖輸出.R的阻值,對(duì)于TTL門(mén)電路通常在0.7～2KΩ之間;對(duì)于CMOS門(mén)則常在10～100MΩ之間。</p><p>　　由門(mén)電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期不僅與時(shí)間常數(shù)RC有關(guān)，而且還取決于門(mén)電路的閾值電壓VTH，由于VTH容易受到溫

27、度、電源電壓及干擾的影響，因此頻率穩(wěn)定性較差，只能用于對(duì)頻率穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。</p><p>　　綜上分析，選擇方案一，由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器能夠作為最經(jīng)濟(jì)適用的信號(hào)源。</p><p>　　2.2時(shí)間計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序邏輯部件，它不僅可以用來(lái)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，還常用做數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)

28、行數(shù)字運(yùn)算以及其他特定的邏輯功能。本次課程設(shè)計(jì)中選用74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)要求的減法計(jì)數(shù)功能。圖2.4是74LS192的管腳圖。</p><p>　　圖2.4 74LS192管腳圖</p><p>　　74LS192具有下述功能：</p><p>　?、佼惒角辶悖篗R=1，Q3Q2Q1Q0=0000 。（此功能可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的清零）</p><p&

29、gt;　?、诋惒街脭?shù)：MR=0， =0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 。</p><p>　　③保持： MR=0，=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原態(tài)</p><p>　?、芗佑?jì)數(shù)：CR=0, =1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法規(guī)律計(jì)數(shù)</p><p>　?、轀p計(jì)數(shù)：CR=0, =1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1

30、Q0按減法規(guī)律計(jì)數(shù)</p><p>　　按照課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，需要計(jì)時(shí)30s，并且顯示到1s，因此該設(shè)計(jì)中需要用到一個(gè)三進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)器和一個(gè)十進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)器。我們可以用二片74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)這二個(gè)計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)模塊中的二片計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)器脈沖輸入端都要接高電平，且要將低位片的借位信號(hào)加到高位片的減計(jì)數(shù)脈沖輸入端。高位片計(jì)數(shù)器的借位信號(hào)控制報(bào)警信號(hào)，在進(jìn)行減計(jì)數(shù)時(shí)，借位信號(hào)一直為高。30秒倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)電路可以按

31、照?qǐng)D2.5連接。</p><p>　　圖2.5 30秒倒計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)電路</p><p>　　2.3譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路</p><p>　　譯碼電路的功能是將“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有4511BD。4511BD是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，其輸出是OC門(mén)輸出且低電平有效，專(zhuān)用于驅(qū)動(dòng)L

32、ED七段共陽(yáng)極顯示數(shù)碼管。由4511BD和LED七段共陽(yáng)數(shù)碼管組成的一位數(shù)碼顯示電路如圖 2.6 所示。若將計(jì)數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。</p><p>　　圖2.6 譯碼及驅(qū)動(dòng)顯示電路圖</p><p><b>　　2.4 控制電路</b></p><p><b>　　報(bào)警電路<

33、/b></p><p>　　任務(wù)要求在計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)在倒計(jì)時(shí)到0秒時(shí)發(fā)出高聲警報(bào)和光電報(bào)警，因次我們可以將192的輸出端按照下圖連接，當(dāng)計(jì)時(shí)到0秒時(shí)最高位192的借位BO會(huì)由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑澍Q器和發(fā)光二極管導(dǎo)通，這樣就產(chǎn)生了報(bào)警信號(hào)。因此，按照?qǐng)D2.5也可以使蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。</p><p>　　暫停、置位、清零控制電路</p><p>　　暫停/連續(xù)

34、可以通過(guò)在將借位信號(hào)和暫停/連續(xù)控制信號(hào)和時(shí)序脈沖信號(hào)加到一起相與之后作用到1/10位計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)脈沖輸入端，即實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)到零時(shí)，顯示器不滅燈。連接電路如圖2.5的“暫?！保?dāng)開(kāi)關(guān)打到低電平時(shí)計(jì)時(shí)器暫停，當(dāng)開(kāi)關(guān)打到高電平時(shí)計(jì)時(shí)器正常計(jì)時(shí)。</p><p>　　啟動(dòng)置位 可通過(guò)192的 異步置數(shù)：MR=0 =0時(shí)，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 來(lái)使計(jì)時(shí)器置位啟動(dòng)。LCAD（即）端的置位功能連接如圖

35、2.5。 </p><p>　　清零 可以通過(guò)192的 異步清零：MR=1時(shí)，Q3Q2Q1Q0=0000 來(lái)使計(jì)時(shí)器清零。CLR（即MR）端的清零功能的電路連接如圖2.5。</p><p><b>　　2.5總電路圖</b></p><p>　　圖 2.7 電路總圖</p><p><b>　　3仿真結(jié)果及

36、分析</b></p><p>　　仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)要求是一樣的。</p><p><b>　　3.1結(jié)果仿真</b></p><p><b>　　圖3.1結(jié)果仿真圖</b></p><p><b>　　3.2時(shí)序圖</b></p><p>　　

37、圖 3.21秒鐘個(gè)位時(shí)序圖</p><p><b>　　3.3測(cè)試結(jié)果分析</b></p><p>　　經(jīng)測(cè)試之后，電路可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，可以實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)器的基本功能，比如計(jì)數(shù)，同時(shí)多功能模塊暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)功能和歸零報(bào)警都可以使用?；诜抡娼Y(jié)果可以認(rèn)定，此次籃球競(jìng)賽30s計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)是成功的。</p><p><b>　　4心得與體會(huì)&

38、lt;/b></p><p>　　這次電子電路課程設(shè)計(jì)是本專(zhuān)業(yè)的第一次課程設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)仿真電路到測(cè)試電路芯片再到電路的連接，歷時(shí)兩個(gè)月，在這次設(shè)計(jì)中，我們學(xué)到了很多東西，也遇到了很多困難，但是在最后我們成功的做出了30計(jì)時(shí)器，嘗試到了辛勤付出后得到成功的那份喜悅。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了很多困難，比如說(shuō)開(kāi)始我們對(duì)于很多芯片的功能都是不知道的，于是我們通過(guò)上網(wǎng)或

39、者問(wèn)同學(xué)和老師，才慢慢對(duì)芯片的功能有了了解，在連接仿真圖的過(guò)程中，計(jì)時(shí)器從計(jì)時(shí)跳到00時(shí)，計(jì)數(shù)器不保持，跳到99繼續(xù)計(jì)數(shù)，對(duì)這個(gè)問(wèn)題分析了很久，最終才發(fā)現(xiàn)是與非門(mén)那里有些問(wèn)題，又如在實(shí)物接線的過(guò)程中，秒脈沖發(fā)生器一直不成功，檢測(cè)了很久才發(fā)現(xiàn)是有兩個(gè)引腳短路了，接好后又發(fā)現(xiàn)脈沖并非是一秒，只好拿電阻和電容一次又一次的去試，最終還是調(diào)出了1.16s/s成績(jī)，讓我和諶兵都非常高興。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)了很

40、多，包括怎樣怎樣用錫接線，怎樣對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)試和對(duì)許多芯片的了解。也學(xué)到做課程設(shè)計(jì)必須有耐性，切忌急躁，對(duì)于錯(cuò)誤，我們要有信心和耐性去解決，本次設(shè)計(jì)雖然困難很多，包括手都燙傷了，但是最后成功了，感覺(jué)一切都很值，也非常有成就感。</p><p><b>　　5參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 《電子技術(shù)基礎(chǔ)·數(shù)字部分》康華光 主編 高等教育出版社