下棋定時鐘設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　下棋定時鐘設(shè)計 </b></p><p>　　學(xué)生：XX 指導(dǎo)教師：XX</p><p>　　內(nèi)容摘要：下棋定時鐘設(shè)計是在下棋比賽過程中，兩人下棋時對雙方的每一步行棋時間設(shè)定一個倒計時。本設(shè)計采用CD4060分頻實現(xiàn)秒脈沖，可逆十進制計數(shù)器74LS192實現(xiàn)倒計時，LED數(shù)碼管顯示剩余時間。此設(shè)計應(yīng)用十分廣泛，可

2、用于下棋比賽或者是平常的對羿中限定時間等。經(jīng)過小小的改動，此設(shè)計還可用于其它倒計時，例如：籃球比賽中的24秒進攻倒計時，交通燈電路的設(shè)計等。本設(shè)計還有很多優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，便于空閑時個人制作。</p><p>　　關(guān)鍵詞：下棋 分頻 倒計時 LED顯示 </p><p>　　Chess set clock design</p><p>　　Abst

3、ract: The timing design of playing chess is that when two people play chess in playing chess competition process, a time countdown is set up to the both sides to limit the time of each foot. The design uses the CD4060 to

4、 divide frequency to gain the second of pulse, reversible decimal system counter 74LS192 to realize the countdown of time, and the LED numerical code to demonstrate the remaining time. The application of this design is v

5、ery broad, it may be used to play chess prescribing a ti</p><p>　　Keywords: Play chess Frequency division Time countdown LED display</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><

6、;b>　　前言1</b></p><p>　　1 下棋倒計時系統(tǒng)設(shè)計介紹2</p><p>　　2 下棋倒計時整體電路設(shè)計2</p><p>　　2.1 選手按鍵部分的設(shè)計2</p><p>　　2.1.1 RS觸發(fā)器的特點3</p><p>　　2.1.2 按鍵部分的實現(xiàn)3&

7、lt;/p><p>　　2.2 秒脈沖的設(shè)計4</p><p>　　2.2.1 4060的特點4</p><p>　　2.2.2 4013的功能5</p><p>　　2.3 倒計時的設(shè)計6</p><p>　　2.3.2 秒倒計時的實現(xiàn)7</p><p>　　2.4 顯示部分

8、的設(shè)計8</p><p>　　2.4.1 數(shù)碼管的選擇8</p><p>　　2.4.2 顯示部分的實現(xiàn)8</p><p>　　2.5 報警部分8</p><p>　　2.5.1 蜂鳴器工作原理8</p><p>　　2.5.2 報警電路的實現(xiàn)9</p><p>　　2.6

9、 電源部分電路設(shè)計9</p><p>　　3 設(shè)計總電路圖10</p><p>　　4 方案局部仿真11</p><p>　　4.1 按鍵部分11</p><p>　　4.2 秒脈沖部分11</p><p>　　4.3 倒計時部分11</p><p>　　4.4 顯示時部分

10、12</p><p><b>　　5 元件清單12</b></p><p><b>　　6 結(jié)束語13</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p><b>　　下棋定時鐘設(shè)計</b></p><p

11、><b>　　前言</b></p><p>　　為使用方便，下棋定時鐘總體上只設(shè)計了兩個按鍵，一個撥動開關(guān)和兩個撥碼開關(guān)，撥動開關(guān)用于開始或暫停，兩個按鍵用于選手，以上每個器件配備一個指示燈，哪位選手按鍵的指示燈亮就表示對這位選手進行倒計時，開始開關(guān)指示亮表示開始，未亮則表示暫停，撥碼開關(guān)用于設(shè)定倒計時時間。</p><p>　　過程說明：下棋倒計時器通電后，所

12、有指示燈熄滅，用撥碼開關(guān)進行倒計時時間設(shè)定，撥動開關(guān)導(dǎo)通后，開始指示燈亮，可進行倒計時，甲乙中某方首先出棋，如甲方出棋后按下其按鍵，則乙的指示燈亮（甲的指示燈不亮 ），且同時對乙進行倒計時，乙方必須在倒計時結(jié)束前行棋并按下其對應(yīng)的按鍵，此時甲的指示燈亮，對甲進行倒計時，如此循環(huán)，某一方在設(shè)定時間內(nèi)未行完棋的，即未在倒計時到零前按下選手鍵的，蜂鳴器將報警。</p><p><b>　　主要技術(shù)指標：<

13、;/b></p><p>　　▲ 應(yīng)用數(shù)字電路設(shè)計一個下棋定時數(shù)字鐘；</p><p>　　▲ 限定時間為0～60秒；</p><p>　　▲ 兩人使用，停止本方計時，啟動對方計時；</p><p><b>　　▲ 超時報警；</b></p><p>　　▲ 功耗低，體積小，重量輕，交直流兩

14、用。</p><p>　　1 下棋倒計時整體電路設(shè)計</p><p>　　按照系統(tǒng)設(shè)計的要求，系統(tǒng)由6個模塊組成：電源、秒脈沖、倒計時、選手操作、倒計時顯示、超時報警。電源部分主要提供較穩(wěn)定的5V直流電源；選手操作部分是要實現(xiàn)停止本方計時，啟動對方計時；秒脈沖部分是要實現(xiàn)1Hz的脈沖信號，為倒計時部分提供信號源，下棋倒計時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示。</p><p>

15、;　　圖2-1 下棋倒計時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 </p><p>　　1.1 選手案件部分的設(shè)計</p><p>　　按鍵部分要求甲方按下其按鍵時，乙的指示燈亮，甲的指示燈不亮；乙方按下其按鍵時，甲的指示燈亮，乙的指示燈不亮。因此可以采用RS觸發(fā)器對電路進行轉(zhuǎn)換，具體設(shè)計如下：</p><p>　　1.1.1 RS觸發(fā)器的特定</p><p&

16、gt;　　基本 RS 觸發(fā)器具有置“ 0 ” 和置“1” 的功能，這種功能是由觸發(fā)信號決定的。RS觸發(fā)器的真值表如圖1.1.1-1，它由兩個或非門組成，為高電平觸發(fā)，此設(shè)計采用的是由四或門CMOS器件CD4001組成RS觸發(fā)器[1]。</p><p>　　圖1.1.1-1 觸發(fā)器真值表 </p><p>　　1.1.2案件

17、部分的實現(xiàn)</p><p>　　如圖1.1.2-1連接按鍵部分后，當按鍵A被按下時，Q端輸出高電平B方指示燈亮，端輸出低電平，A方指示燈不亮；當按鍵B按下時，Q端輸出低電平B方指示燈不亮，端輸出高電平，A方指示燈亮。從而可以實現(xiàn)停止本方計時，啟動對方計時的要求。圖中限流電阻R31 和R32阻值參數(shù)計算如下[2]：</p><p>　　門電路輸入信號為高電平，輸出為低電平，故有：</p

18、><p>　　(1.1.2-1) </p><p>　?。ㄆ渲袨長ED的電流，為LED的正向壓降，為門電路的典型輸出低電平電壓）</p><p>　　由于=5mA，=2.2V，=5V，=0.5V，所以可得：</p><p>　?。?80Ω (1.1.2-2)</p>

19、;<p>　　可取常用值470Ω。</p><p>　　下拉電阻R33和R34是為了保證門電路沒有懸空狀態(tài)，阻值選擇1kΩ。</p><p>　　圖1.1.2-1 按鍵部分的設(shè)計</p><p>　　1.2 秒脈沖的設(shè)計</p><p>　　脈沖源是倒計時器的心臟，它能自動不停地產(chǎn)生脈沖信號，以供計時之用，其的穩(wěn)定性和準確性

20、對計時器起著至關(guān)重要的作用。由于整個電路需要1Hz的脈沖，采用將32768Hz的晶振用CD4060進行14級分頻，分頻后可得到2Hz的脈沖，再用4013進行一次分頻，就可得到1Hz的脈沖。</p><p>　　1.2.1 4060的特點</p><p>　　CD4060在數(shù)字集成電路中可實現(xiàn)的分頻次數(shù)較高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。CD4060計數(shù)為14級2進

21、制計數(shù)器，可以將32768Hz的信號分頻為2Hz，圖4的電路為常用的石英振蕩電路，外接小容量電容和石英晶體與內(nèi)部電路形成振蕩，振蕩頻率有很高的穩(wěn)定度和精度，Q5~Q14輸出的是分別除以……的頻率，Cb用于微調(diào)頻率。</p><p>　　圖1.2.1-1 CD4060常用電路圖</p><p>　　1.2.2 13的功能</p><p>　　用雙D觸發(fā)器4013

22、構(gòu)成T＇觸發(fā)器，實現(xiàn)二分頻。</p><p>　　1.2.3 秒脈沖的實現(xiàn)</p><p>　　由CD4060和4013組成的秒脈沖部分電路如圖5，設(shè)計中C4選取15pF的瓷介電容，C5選30pF的微調(diào)電容。秒脈沖部分總電路如圖1.2.3-1所示。</p><p>　　圖1.2.3-1 秒脈沖部分總電路圖</p><p>　　在4013的

23、信號輸出端和兩塊74LS192計數(shù)脈沖進入端之間加入一個撥動開關(guān)S3（見總電路圖），作為開始或暫停鍵使用。再加入發(fā)光二極管做指示燈，為保證其正常工作，采用與按鍵指示燈相同的接法，電阻采用同樣大小的470Ω。</p><p>　　1.3 倒計時的設(shè)計</p><p>　　要實現(xiàn)倒計時，除了秒脈沖之外，還需要倒計時計數(shù)器，此處可采用74LS192實現(xiàn)，因為74LS192是異步置數(shù)，同步可逆十

24、進制計數(shù)器，且輸出為BCD碼。</p><p>　　1.3.1 74LS192的特點</p><p>　　選用74LS192是因為要求一開始顯示的值為0～60秒中預(yù)選的數(shù)，而74LS192是可以預(yù)置的，其功能簡介如下：</p><p>　　▲ CR是異步清零端，且高電平有效；</p><p>　　▲ 是并行置數(shù)端，低電平有效，且在CR＝0時

25、有效；</p><p>　　▲ CPU和CPL是兩個時鐘脈沖，當CPL＝1時，時鐘脈沖由CPU端接入，并且CR＝0，＝1時，74LS192處于加計數(shù)狀態(tài)；當CPL＝1脈沖從CPD端輸入，且CPL＝CPU =1時，計數(shù)器處于保持狀態(tài)。當CPL＝1脈沖從CPD端輸入，且CR＝0，＝1計數(shù)器處于減計數(shù)狀態(tài)。</p><p>　　▲ 是非同步進位輸出端，是非同步借位輸出端。</p>

26、<p>　　74LS192的視圖及管腳簡介如圖1.3.1-1，其真值表如1.3.1-1。</p><p>　　圖1.3.1-1 74LS192引腳圖</p><p>　　表1.3.1-1 74LS192的真值表</p><p>　　1.3.2 秒倒計時的實現(xiàn) </p><p>　　電路設(shè)計：由于一個74LS192只能實現(xiàn)十以

27、內(nèi)進制的倒計時，要實現(xiàn)0～60進制都可進行的倒計時，必須由兩個74LS192組成可以實現(xiàn)0～99進制的倒計時器。具體設(shè)計如圖1.3.2-1。</p><p>　　圖2.3.2-1 由兩個74LS192組成99進制倒計時</p><p>　　1.4 倒計時過程描述</p><p>　　▲ 在甲選手按鍵按下前，乙選手兩個74LS192的CR＝0，＝0，CPL和CPD

28、為任意值時為置數(shù)狀態(tài)，兩個74LS192輸出數(shù)據(jù)為預(yù)先設(shè)定的0～60中的數(shù)；甲選手按鍵按下后對甲方兩個74LS192置數(shù)，乙方兩個74LS192的＝1，CR＝0，＝CPL＝1，CP接高電平，計數(shù)脈沖由減計數(shù)端CPD輸入，進行減計數(shù)。</p><p>　　▲ 減計數(shù)時，計個位數(shù)的74LS192計數(shù)到0時借位輸出端輸出低電平，輸入到計十位數(shù)的74LS192，計十位數(shù)的74LS192計數(shù)減少一位。</p>

29、<p>　　▲ 若乙方按下按鍵，則又對甲方倒計時；當某方兩個74LS192的數(shù)據(jù)都減少到0時，選手還未按下按鍵，計十位數(shù)的74LS192的端就會發(fā)出低電平驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲。</p><p>　　▲ 控制置數(shù)部分由兩個撥碼開關(guān)控制。</p><p>　　1.4.1 顯示部分的設(shè)計</p><p>　　由于倒計數(shù)部分輸出的是BCD碼，采用74LS48譯

30、碼，譯碼之后可直接用共陰極的數(shù)碼管顯示。</p><p>　　1.4.2 74LS48的特點</p><p>　　74LS48是較常用的譯碼器，它能將BCD碼轉(zhuǎn)換為和七段數(shù)碼管相對應(yīng)的信號輸出，其譯碼對應(yīng)表如表1.4.2-1所示。</p><p>　　表1.4.2-1 譯碼器74LS48的功能表</p><p>　　1.4.3 數(shù)碼管的

31、選擇</p><p>　　七段LED數(shù)碼顯示管由8個發(fā)光二極管組成，通常構(gòu)成字形“日”。各段光二極管由74LS48驅(qū)動，74LS48控制二極管導(dǎo)通，則相應(yīng)的一個筆畫或一個點就發(fā)光，由此就能顯示出對應(yīng)字符。通常將各段發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為公共端。將各段發(fā)光二極管陽極連在一起的叫共陽極顯示器，用低電平驅(qū)動；將陰極連在一起的叫共陰極顯示器，用高電平驅(qū)動。此處選用常用的發(fā)紅光共陰極數(shù)碼管BS202 [5]。&

32、lt;/p><p>　　1.4.4 顯示部分的實現(xiàn)</p><p>　　將74LS48和共陰極數(shù)碼管用電阻連接就可實現(xiàn)譯碼顯示，電阻阻值選取與按鍵發(fā)光二極管相同的470Ω,選取顯示部分電路如圖2.4.3-1所示。</p><p>　　圖2.4.3-1 顯示部分電路</p><p><b>　　1.5 報警部分</b>&

33、lt;/p><p>　　報警控制電路使用電磁式蜂鳴器發(fā)出報警聲，用三極管的開關(guān)、放大作用對蜂鳴器發(fā)出的聲音進行控制。</p><p>　　1.5.1 蜂鳴器工作原理</p><p>　　電磁式蜂鳴器內(nèi)部的線圈（音圈）在通電之后產(chǎn)生的磁場與喇叭磁鐵所產(chǎn)生的永久磁場相互作用,于是線圈振動從而帶動與其黏結(jié)在一起的振膜振動而發(fā)出聲音。電磁式蜂鳴器的線圈與膜片并不是黏結(jié)在一起,

34、而且線圈是固定不能移動[6]。</p><p>　　1.5.2 報警電路的實現(xiàn)</p><p>　　當某放選手的限時到00時，計十位的74LS192的端發(fā)出借位信號（低電平），該信號先通過一個非門，再通過一個限流電阻（通常選擇1kΩ）與8050三極管的基極相連接。通過三極管的電壓發(fā)生變化時，三極管將工作于飽和狀態(tài)。從而使壓電蜂鳴器發(fā)出聲音。電路圖如圖1.5.2-1所示。</p>

35、;<p>　　圖1.5.2-1 報警工作電路</p><p>　　1.6 電源部分電路設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計中多使用TTL74系列（電源電壓范圍+4.75V～+5.25V）和C4000系列（電源電壓范圍+3V～+12V）的器件，可見這兩種系列的電壓要求都是可用5V的直流電，因此可采用常用的集成直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　穩(wěn)壓器選用

36、7805，整流部分采用常用的二極管橋式整流，二極管選用1N4001，變壓器的參數(shù)以及濾波電容的電容值計算如下：</p><p>　　1.6.1 變壓器的參數(shù)計算[7]：</p><p>　　▲ 保證穩(wěn)壓器在電網(wǎng)電量低時仍處于穩(wěn)壓狀態(tài)，要求：</p><p>　　(1.6.1-1) </p><p>　　式中，是穩(wěn)壓器的最小輸

37、入輸出壓差，典型值為3V。按一般電源指標的要求，當輸入交流電壓220V變化10%時，電源應(yīng)穩(wěn)壓。所以穩(wěn)壓電路的最低輸入電壓：</p><p>　　(1.6.1-2) </p><p>　　由于V，所以有，取值9V。</p><p>　　▲ 另一方面，為保證穩(wěn)壓器安全工作，要求：</p><p><b>　　(1.6

38、.1-3)</b></p><p>　　式中是穩(wěn)壓器的最大輸入輸出壓差，典型值為35V，可見9V在所需范圍內(nèi)。</p><p>　　▲ 由于A，以變壓器副邊P4.5W，變壓器的效率η＝0.7，則原邊功率P6W，由以上分析可見，輸出電壓為9V，輸出電流1A，功率為9W的變壓器。</p><p>　　▲ 濾波電容C要求滿足：</p><p

39、>　　～ （1.6.1-4） </p><p>　　（式中T為輸入交流信號周期；RL為整流濾波電路的等效負載電路）</p><p>　　因此有µF （1.6.1-5）</p><p>　　選取C1=2200µF，接入電容C2（0

40、.33µF）用于在輸入線較長時抵消其電感效應(yīng)，以仿產(chǎn)生自激振蕩；C3（0.1µF）用于消除電路的高頻噪聲，改善負載瞬態(tài)效應(yīng)[8]。</p><p>　　為便于隨處可使用該器件，制作干電池提供電源的設(shè)計，具體設(shè)計如圖1.6-1所示。</p><p>　　圖1.6-1 電源部分電路圖</p><p><b>　　2 設(shè)計總電路</

41、b></p><p>　　圖2-1 設(shè)計總電路</p><p><b>　　3 局部PCB板</b></p><p>　　圖3-1 按鍵部分PCB版</p><p>　　圖3-2 秒脈沖部分PCB板</p><p><b>　　4 元件清單</b></p&

42、gt;<p><b>　　5 結(jié)束語</b></p><p>　　我在這一次下棋定時器設(shè)計中，收獲了許多，每走一步都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，這也是在大學(xué)期間獨立完成的項目之一，我開始了獨立的學(xué)習(xí)和實驗，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一次又一次的完善起來，每一次改進都是我學(xué)習(xí)的收獲，雖然我的論文作品還不算完善，但我可以自豪的說，這里面的一切一

43、切，都是我自己勞動學(xué)習(xí)的收獲，我相信其中的酸甜苦辣最終會化為甜美的甘泉，這次做論文的經(jīng)歷也使我終生受益，我感受到做論文是要真真正正的用心去做一件事情，是真正自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后的學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)進步，在我十幾年的求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成學(xué)業(yè)，懷一顆感恩的心，在以后的奮斗路上。最后，我要特別感謝XX老師，是他在我的本次設(shè)計給了

44、我巨大的幫助，使我能夠順利完成這次設(shè)計，在此衷心的感激，老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論都使我受益匪淺。無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)，幫助我解決了很多問題，使這個論文更加完善，這里我表示非常真誠的</p><p>　　附錄1:交流電源部份</p><p>　　附錄2:直流電源部分</p><p><b>

45、　　附錄3:按鍵部分</b></p><p><b>　　附錄4:秒脈沖部分</b></p><p><b>　　附錄5:倒計時部分</b></p><p><b>　　附錄6:顯示時部分</b></p><p><b>　　參考文獻：</b>

46、</p><p>　　[1] 康華光: 電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）,北京高等教育出版社，1999.9,P130-136</p><p>　　[2] 康華光: 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）,北京高等教育出版社，1999.10,P50-55</p><p>　　[3] 卿太全: 李蕭．常用數(shù)字集成電路原理與應(yīng)用,北京人民郵電出版社，1998.7,P82-89</p>

47、;<p>　　[4] 劉正科: 集成電路簡介,北京電子工業(yè)版社，2002.10,P45-47．</p><p>　　[5] 高吉祥: 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計,北京電子工業(yè)版社，2002.2,P103-108．</p><p>　　[6] 廖先蕓: 電子技術(shù)實踐與訓(xùn)練, 北京高等教育出版社，2000.5,P56-60．</p><p>　　[7] 陳

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49、工藝及電子工程設(shè)計,北京北京航空航天大學(xué)出版社，1999.3,P125-159.</p><p>　　[11] 吳中?。嚎删幊绦蚩刂破髟砑皯?yīng)用，北京電子工業(yè)出版社，2008.8, P52-P57.</p><p>　　[12] 王移之：大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程，北京高等教育出版社，2004,9, P78-P128.</p><p>　　[13] 楊振山：大學(xué)計算機文化，

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