电子课程设计报告 篮球竞赛30s计时器.docx
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电子课程设计报告篮球竞赛30s计时器
测控技术与仪器专业
电子课程设计报告
姓名：
__李平山__
班级：
___162001___
学号：
___103418___
教师：
_张国强、杜清珍
篮球竞赛30S计时器设计报告
一.设计要求
设计一个篮球竞赛30S计时器
基本要求：
（1）计时器为30S递减计时，计时间隔为1S。
（1）设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，启动和暂停/连续功能。
（1）计时器递减计时到零时，数码显示器闪烁，同时发出报警信号。
二.方案设计
（1）该设计主要由一个555芯片产生一个时钟脉冲，通过控制电路直接加在递减计时芯片74ls192上，通过七段译码显示电路直接译码显示。
方案一：
用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲，再将该脉冲信号加到由74LS161构即周期为1秒，接着将该信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS248把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段输出，这样加在led七段数码管上显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、报警等功能。
方案二：
用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为1Hz的脉冲，即输出周期为1秒的方波，再将该脉冲信号送到DCD_HEX芯片上，经过DCD_HEX内部译码，使LED显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、报警等功能。
方案选择：
通过原理分析和仿真实验等步骤比较后，采用方案二，更简洁、方便、易于实现和各个功能。
递减计时电路
译码显示电路
秒脉冲发生器
（2）本设计分为五个部分，脉冲震荡电路、递减计时电路、译码显示电路、报警电路、最后控制电路。
如下系统框图
秒脉冲发生器
报警电路
控制电路
1、脉冲振荡电路
该电路由一个555芯片组成：
555芯片的工作原理见下表1
表1555工作电压表
输入
输出
阈值输入1
触发输入2
复位rst
输出out
放电管
X
X
0
0
导通
<2/3VCC
<1/3VCC
1
1
截止
>2/3VCC
>1/3VCC
1
0
导通
<2/3VCC
>1/3VCC
1
不变
不变
原理图如下：
图2555脉冲发射电路
如上图所示：
555电路脉冲计算周期为：
T=（R1+2R2）C㏑2；在本图中r1=47K，r2=48k，C=0.1u。
计算下来周期大约为1s钟。
2、递减计时电路
该电路由两个74LS192芯片组成，实现30进制的递减计时功能，U2a,b,c,d以及U1c,d输入端全部接地，U174ls192a,b输入端接高电平，实现30进制计数功能。
74ls192功能表如下：
表274ls功能表
输入
输出
MR
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
×
×
d
c
b
a
d
c
b
a
0
1
1
×
×
×
×
加计数
0
1
1
×
×
×
×
减计数
单元电路图如下：
图2递减计时电路
图中U1的down端接在U2的bo端，构成30s递减计数器。
3、译码显示电路
该译码显示电路选用的是集成译码功能与七段显示功能于一体的DCD_HEX芯片，运用该芯片，使电路开机来简洁，避免了有可能出现的比必要错误。
图3译码显示电路
如上图，直接将两块数码管接在U1、U2端实现译码显示功能。
4、报警电路
报警电路主要由一个喇叭和一个555多谐振荡器组成。
原理图如下：
图4报警电路
如上图，上面三个74ls02d直接接在U1的Qc、Qd、U2的Qa、Qb、Qc、Qd输出端，当计数到零时，产生了6个低电平脉冲通过74ls02d接在74ls110上，使55rst端接受到一个高电平，助使555复位，输出脉冲，作用与喇叭并报警。
5、控制电路
控制电路由两个单刀双掷开关j4、j5和一个单刀单掷开关j1组成。
它们的功能如下：
J1开始；J4暂停、继续；J5复位清零；
图5控制电路
如上图，J1断开，U1端a、b端接上高电平，显示器上显示30并开始递减计数，
6、总原理图及元件清单
通过以上分析，得总原理图如下：
图6总体原理图
三.设计的具体实现
1、首先测试555脉冲。
将示波器接在555芯片的out端，开始仿真，并断开J1开关。
双击示波器，如下图：
图7脉冲发射端仿真效果
图8555工作稳定后的效果
脉冲周期逐渐趋与平稳，显示器开始计时，该功能正常
2、测试复位电路
当显示器正在计时时，单击开关J5，使其接上高电平，显示清零。
如图：
图9测试复位清零
3、测试暂停/继续开关
当显示器正在计时时，单击下开关J4，计时暂停；再单击下J4计时继续。
图10暂停、继续功能测试
4、报警电路测试
将示波器接在A1555out端，打开电路仿真开关，使计时30s并到零，发现out端脉冲输出有很明显的幅度变化，从零立即升为9V。
报警测试比较成功。
图11计时到零时，报警电路的电压变化
图12报警电路稳定电压图
如上图：
稳定后A1的稳定脉冲。
四．存在问题和进一步的改进意见等
由于个人能力和时间有限，未实现某些较为合理的功能，尽管还有一些小的问题没有解决，但是我们的小组成员都收获很大。
在画电路图的时候，电路布线错综复杂，很容易连错，但是经过自己细心的检查，发现电路图无任何问题等。
五．收获、建议
通过这次课程设计很好的锻炼了自己的知识实际应用能力，使自己回顾了以前学过的数模电知识，能熟练的操作Proteus,在一定程度上提高了自己的实践能力。
学以致用，实践后反思，使理论与实践相结合，加深对课本的理解，搭建电路中养成良好作风，也锻炼了个人动手能力，能够充分利用图书馆和网络查找资料，加深了对课本以外知识的了解。
六．元件明细表
表3元件清单
元件清单：
555_virtual
2个
74ls04d
3个
电阻电容
若干；
DCD_HEX
2个
74ls08d
2个
开关
74ls02d
3个
74ls20d
1个
单刀单掷
1个
74ls192d
2个
74ls110d
1个
单刀双掷
2个
七．参考资料
【1】《数字电子技术基础简明教程》（第三版）余孟尝主编高等教育出版社
【2】《数字电子技术实验教程》王维斌、仲瑞鹏编西北工业大学出版社
【3】网上查资料
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