篮球定时30秒电路设计.docx
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篮球定时30秒电路设计
篮球定时30秒电路设计
1技术指标
1.1初始条件
直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等备工具
1.2技术要求
设计篮球30秒定时电路，要求可以由人触发，定时30秒钟之后发出报警声或者发出告警信号，要求定时时间可以进行调节。
1.3555秒脉冲发生器
由NE555构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容C1被充电，VC上升，当VC上升到2/3VCC时，触发器被复位，此时V0为低电平，电容C通过R2和T放电，使VC下降，当下降至1/3VCC时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。
当C放电结束时，VCC将通过R2和R3向电容器充电，VC由1/3VCC上升到2/3VCC。
当VC上升到2/3VCC时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：
f=1.43/[（R3+2R2）C]。
取R3=100，R2=1.8K，C1=100n，C2=10u达到要求。
图1555秒脉冲发生器
1.4发光二极管报警电路
发光二极管由二极管的导通和截止来控制灯的亮灭.当输入端（in）输入高电平时，二极管截止，当输入端低电平时，二极管导通，灯亮，实现报警。
图2发光二级管报警器
2方案设计及其比较
2.1方案一
此方案有2个74LS192构成减计数，2个74LS48完成显示，一个发光二极管完成报警，由信号发生器提供1HZ的方波信号。
计数原理是：
CPU加计数时钟输入端，CPD减计数时钟输入端，LD预置输入控制端，异步预置。
CR为复位输入端，高电平有效，异步清零，当CPU输入高电平，CPD输入时钟脉冲，LD输入高电平，CR端输入低电平时，计时器执行减计数功能。
当高低位计数器全处于零，且低位没有脉冲输入时，置数端LD=0,计数器完成并行置数，在低位有时钟输入的情况下，计数器再进行下一次减计数。
由输出端ABCD输入74LS48输入端来完成显示，当减计数到0时，BQ端发出借位下跳脉冲。
当BQ端为低电平时发光二极管导通，灯亮。
实现报警。
因为周期是30秒，所以在30秒循环后，灯正好发光。
完成报警功能。
当30秒后开始下一次循环。
图3
2.2方案二
该方案与方案一的电路图基本相同。
就是提供信号源的信号发生器变成555秒脉冲。
其他的电路的基本功能是一样的。
并且都可以完成清零和启动的功能。
方案二的电路图
图4
2.3方案比较
方案一是由信号发生器提供的方波信号，稳定而且频率调节容易。
但是方案二是由555提供的方波信号，不稳定而且频率很难调节，因为它的频率要手动调节电阻R与电容C的大小来控制频率。
所以我们选用第一种实验方案作为实现方案。
3实现方案
3.1方案原理
计数电路选用两片集成电路74LS192进行减计数。
74LS192构成预置数的三十进制递减计数器，计数器十位接成三进制，计数器个位接成十进制，置数端D1、D2、D3、D4通过开关接高低电平，若LD接高电平可进行其他置数；此计数器预置数为（00110000）=（30）10，只有当个位端发出错位脉冲，十位计数器才做减计数。
左边74LS192构成1秒减计数电路（即个位）
实验电路图
图5
它的计数原理是：
使CPU输入高电平，计数脉冲输入个位74LS192引脚CPD脚，当减计数到零时，个位74LS192的BO端发出错位脉冲，使十位计数器开始减计数，当十位计数器减计数到零时，十位的BO端发出借位下跳脉冲，并使LED亮。
当高、低位计数器处于全零时，个位CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下次循环减计数。
30秒减计数器ABCD输出端输入译码器74LS48的输入端。
在由显示器共同完成显示。
暂停可以由信号的接入与断开来实现。
当完成30秒一次循环时十位的BQ端发出一个错位脉冲，发光二极管导通，灯亮。
但错位脉冲结束时。
开始下一次循环。
以此往复。
图6
3.2器件说明
图774LS192引脚图图874LS192逻辑图
输出
输入
MR
LD
CPU
CPD
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
X
X
X
X
X
X
X
0
0
0
0
0
0
X
X
d
c
b
a
d
c
b
a
0
1
↑
1
X
X
X
X
加计数
0
1
1
↓
X
X
X
X
减计数
图974LS192功能表
CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
LD为预置输入控制端，异步预置。
CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。
CO为进位输出：
1001状态后负脉冲输出，
BO为借位输出：
0000状态后负脉冲输出
图1074LS48的引脚图图1174LS48逻辑表达式
图12所示为七段显示译码器7448功能表
输入端A3、A2、A1和A0接收四位二进制码，输出a～g为高电平有效，可直接驱动共阴极显示器，三个辅助控制端LT、BI/RBO、RBI，以增强器件的功能，扩大器件应用
.
4调试过程及结论
4.1实验步骤
1根据第一种方案电路图，在面包板上连接好电路，并确定正负极以及开关的位置。
在用万能表检测各部件。
2检测完后接上电源，调整信号发生器，输出1HZ方波，输入个位74LS192的CPU端，将启动键关闭。
将清零键置入低电平。
4.2调试
实接入脉冲后，发现显示器上从30减到0,然后发光二极管灯亮。
然后显示器重新显示30。
再次循环。
调节信号发生器的方波频率使一次循环的周期为30秒。
4.3实验结论：
设计电路可以完成30秒减计功能，并在30秒都使发光二极管发光。
说明该电路满足设计方案要求，本实验设计完成任务要求，设计方案成功。
5心得体会
这次实验设计从设计到调试共用一个星期，在此期间我们分成若干小组共同完成任务，虽然本实验的任务不多，但到各个元器件的设计及功能大家都是第一次去设计和查阅，走不少弯路，在其中也学习到了一些查阅资料的技巧，也充分利用了图书馆中的资料。
并且熟练掌握了各个器件的功能及使用方法。
在这个星期中，记忆最深刻的就是设计电路的连接，一次在面包板在做这种中规模的实验，接线布局的问题大家都是第一次遇到所以要接错好多线，再重新接，在这个过程中我懂得在接线前先想好布局的问题，尽量避灭重新接的局面。
由于是第一次做这样的规模设计性试验，经验不足，不过通过这次设计性实验，让我学到了不少的知识，体会也颇多，具体如下。
1在实验前一定要仔细分析实验要求，脑海中初步拟定方案，列出实验所需要的器件。
然后到网上或图书馆查阅相关知识，最后整理资料，写出自己的方案，并且初步检测可行性。
2在实验的实现阶段，我们要认真布线，看上去容易，但是要真正的做好，却也不容易，接线的有序性，合理性，及其电路调试时各种问题的分析，检测以及解决方案的提出，都需要经过一个探索，尝试的过程。
虽然在这个过程中枯燥乏味，但是实践是最好的学习过程，在实验中我们会学习到很多，包括对芯片功能应用的了解，电路检测的一些方法。
这些平时看来都需要苦记的东西，在实验不知不觉就学会了。
这次实验对我们以后实验打下了基础。
3让我体会到了设计性试验的严谨性，学习过程中的每一步都有各自的方法和目的。
每一个环节都有特定的内容和规范的步骤。
本实验也锻炼我们的独立思考能力，思维的创造能力。
让我们熟悉设计性试验的规范，并且按照它的模式来完成设计性试验的设计任务。
让我们接受了一次系统的训练。
总之，本次专业课程设计随让比较辛苦，但是我在当中收获了不少知识与经验。
为我学习相关内容打下基础。
非常期待下一次的课程设计。
6参考文献
[1]伍时和·<<数字电路技术基础>>·清华大学出版社·2002
[2]吴友宇·<<电路技术基础>>·清华大学出版社·1998
[3]姚福安·<<电子电路设计与实践>>·山东科学技术出版社·2005
[4]康华光·<<数字电子基础>>·高等教育出版社·2002
[5]蔡惟铮·<<数字电子线路基础>>·哈尔滨工业大学出版·2003
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