24秒倒计时器课程设计报告Word文档格式.docx

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2013年6月28日—2013年7月3日

课程设计标题

篮球比赛24秒倒计时器

1、课程设计目的

1、在本次设计中，主要对74LS00、74LS192、555等芯片加深了解，和巩固了对它们的使用，以及对于数字电路的综合运用有更深一步的理解，为以后的电路分析和设计奠定一定的基础。

2、提高实践动手能力。

大学中许多的时间都是在学习理论知识，很少参与到实践中去，课程设计给我们提供了一个宝贵的机会，理论用于实践，从设计、仿真、调试，每一步的进行，都会带来受益非浅的实际操作训练，许多的实践经验是我们在课本上学不到的，必须经过这样严格的自己动手，才会从中体会出设计成果的喜悦。

理论知识总是要用于实践中才得以升华，我们应该更多的参与实践，以增强我们对电子专业的兴趣。

同时，从开发设计一些小规模产品去体会学习开发设计电子产品的设计思路，为以后的工作打下基础。

二、课程设计任务

设计一个篮球比赛24秒倒计时器的电路，此电路能完成数次篮球进攻的24秒倒计时功能，当计时结束后自动恢复为24秒计时的初始状态。

另外，此倒计时器能够手动复位，即当运动员投篮不进或者进球后进行手动复位，使比赛时间重新回到24秒继续进行计时；

在比赛开始时可启动计数，当有运动员犯规或者叫暂停等原因时可手动暂停比赛时间，结束暂停后能继续从暂停时刻的显示时间计数；

当有运动员持球过多或其他原因，在24秒结束后仍没有投篮，即计数器计到00时刻灯会被点亮，以提醒运动员及裁判24秒违例，从而实现报警等功能。

要求：

1、能完成精确的24秒倒计时功能。

2、完成计数器的复位、启动计数、暂停并继续计数、光报警等功能。

3、能显示任意时刻的剩余时间。

三、篮球比赛24秒倒计时器的设计与实现

经过对电路功能的分析，整个24秒倒计时电路可由秒脉冲信号发生器、计数器、显示电路、报警电路和辅助控制电路组成。

1、秒脉冲信号发生器

秒脉冲产生电路，由555定时器和外接元件滑动变阻器RW、电容C构成多谐振荡器。

如下图所示。

其中RW即RV1为10K滑动变阻器，电容C1为100uf，C2为0.1uf，C3为100uf。

（需要具体调试）

下图为在Proteus软件中555的图形：

2、计数器电路

计数器电路由两片74LS192同步十进制可逆计数器构成。

74LS192引脚排列及逻辑符号如下图所示（a）（b）。

下表为74LS192的功能表：

由上表可知74LS192有如下主要功能：

（1）异步清零功能。

（2）异步置数功能。

（3）计数功能。

计数器级联时，需将12引脚与13引脚依次与相邻高位的5引脚与4引脚相连。

下图为74LS192在Proteus中的图形，其对应数字的引脚功能与上相同。

本设计为利用减计数器端输入秒脉冲信号，进行减法计数，也就是倒计时。

这时计数器按8421BCD码递减进行减计数。

利用借位输出端13引脚与下一级74LS192的4引脚连接，实现计数器之间的级联。

24循环的设置为十位片的D3D2D1D0=0010，个位片的D3D2D1D0=0100。

计数器电路如下：

3、显示电路

显示电路由74LS192直接输出给4线输入的8421BCD数码管进行显示，这样构成的电路相对简单。

如下图：

虽然4线输入的七段数码管构成的电路简单，但是市场上很难买到4线输入的七段数码管，所以在实际制作电路板时应利用74LS48显示译码器作为译码器，连接七段共阴（或共阳）极数码管显示。

4、报警电路及其他辅助电路

控制电路用来完成计数器的复位、启动计数、暂停并继续计数、光报警等功能。

如下图所示，

（1）开关SW1控制秒脉冲信号发生器的输出，在仿真运行开始时，将开关断开，此时计数器不进行倒计时，显示为24秒，闭合开关后，计数器开始倒计时。

在计数过程中断开开关，计数器停止计时，显示为断开开关时刻的时间，闭合开关后，继续计时。

（2）连接U1A

的逻辑电平输出为复位端，当为低电平时计数器不进行倒计时，显示为初设值即24秒，当为高电平时计数器开始倒计时。

（3）在两片74LS192输出端连接OR_8八输入或门---非门---发光二极管---接地，当计数器倒计时到00000000时，发光二极管会被点亮一秒左右，从而起到报警功能。

下图为报警电路：

篮球比赛24秒倒计时器仿真电路如下图所示：

4、测试

如上图所示，利用Proteus软件进行电路的连接，并设置好相应元器件的属性和参数。

在测试运行过程中，由于在秒脉冲信号发生器电路中滑动变阻器及电容的参数不准确，脉冲信号变化过快，导致显示器数字变化过快。

可适当调整电容的大小及滑动变阻器的阻值大

小，从而使脉冲信号趋近于秒脉冲信号。

断开开关SW1可停止倒计时，显示为初设值24秒，开关闭合后继续计时：

5、总结

在此次数字电路设计中，我们将课本的理论知识与实际应用联系起来。

按照书本上的知识和老师所讲授的方法，首先分析研究了此次数字电路设计的任务和要求，然后又根据网络查询和EDA老师认真讲解、自己细心学习Proteus软件的使用方法，并按照分析的结果进行实际电路设计，以及电路图的连接操作，检测和校正，再进一步完善电路。

在其中遇到一些不解和疑惑的地方，我和同学也进行了认真的分析与讨论，然后对讨论出的结果进行检测校正，最终成功仿真出了令人满意的结果。

通过此次数字电路设计，我加深了对课本知识的认识与理解，对电路设计方法和电路连接也有了一定的掌握。

在本次课程设计中，我对74LS00、74LS192、555等芯片加深了了解，和巩固了对它们的使用，对于数字电路的综合运用有了更深一步理解，为以后的电路分析和设计奠定了一定的基础。

我也提高了实践动手能力。

大学中许多的时间都是在学习理论知识，很少参与到实践中去，数字电路设计给我们提供了一个宝贵的机会，理论用与实践，从设计、仿真、调试，每一步的进行，都会带来受益非浅的操作训练，许多的实践经验是我们在课本上学不到的，必须经过这样严格的设计训练，才会从中体会出设计成果的喜悦。

参考文献

（1）Proteus从入门到精通100例胡启明葛祥磊编著电子工业出版社

（2）数字电子技术基础杨志忠卫华林主编高等教育出版社

（3）数字电子技术基础实验书宁夏师范学院物理与信息技术系