课程设计篮球竞赛计时系统.docx

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课程设计篮球竞赛计时系统

课程设计

课程名称数字电子技术

课落款称篮球竞赛计时系统

专业电气工程及其自动化

班级电气

学号

姓名

指导教师

2009年10月21日

设计内容与设计要求

一．设计内容：

设计制作一个篮球竞赛计时系统：

1、具有显示每节12分钟比赛时间的倒计时功能；具有显示24S倒计时功能：

用四个数码管分别显示分、秒，其计时间隔为1S。

并用四个LED分别自动指示比赛节数

2、设置启动键和暂停/继续键，分别控制两个计时器的直接启动计数，暂停/继续计数功能。

3、设置复位键：

按复位键可随时返回初始状态，时间显示电路显示分别为12.00和24S。

4、计时器递减计数到‘’时，计时器停止工作，并给出报警信号。

5、功能扩展（自选）；

二．设计要求：

1．设计思路清晰，给出整体设计框图；

2．设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；

3．总电路设计；

4．安装调试电路；

5．写出设计报告；

主要设计条件

1.提供直流稳压电源、信号源、示波器等仪器；

2.提供各类TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接件等元器件。

3.提供电子综合实验装置。

说明书格式

1、课程设计封面；

2、课程设计任务书；

3、说明书目录；

4、设计总体思路，基本原理和框图；

5、单元电路设计（各单元电路图）；

6、总电路设计（总电路图）；

7、安装、调试步骤；

8、故障分析与电路改进；

9、总结与设计调试体会；

10、附录（元器件清单）；

11、参考文献；

12、课程设计成绩评分表。

注意：

课程设计报告说明书要求用A4纸打印！

进度安排

第一周：

星期一上午安排任务、讲课。

星期一~星期二：

查资料、设计

星期三~星期四：

设计仿真〈四楼现代设计实验室〉

星期四：

领元件〈四楼电子综合实验室〉

星期四~星期五调试电路；

第二周：

星期一~星期四安装调试电路；〈四楼电子综合实验室〉

星期五写总结报告,答辩；

参考文献

《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编

　《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社

《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编　华中理工出版社。

4、大体框架图..............................................................3

四、安装与调试..............................................................8

八、参考文件................................................................11

电气信息学院课程设计评分表....................................12

一系统设计

1.1设计内容

设计并制作一个篮球竞赛计时系统，具有单节12分钟倒计时、节数记次和进攻方24秒倒计时功能，具体设计要求如下：

一、具有显示每节12分钟竞赛时刻的倒计时功能：

用四个数码管别离显示分、秒，其计时刻隔为1S。

2、具有节数记次功能，用一个数码管自动指示竞赛节数，单节计时器返回到12：

00时自动递增计数一次。

3、具有显示进攻方24S倒计时功能：

用两个数码管显示，其计时刻隔为1S。

4、别离设置启动键和暂停/继续键，操纵两个计时器的直接启动计数，暂停/继续计数功能。

五、别离设置复位键：

按复位键可随时返回初始状态，单节计时器返回到12：

00；进攻方计时器返回到24S。

六、各计时器递减计数到‘’时，计时器停止工作（进攻方24S倒计时器停止工作时单节计时器暂停/继续），并给出报警声。

1.2设计的整体思路

篮球竞赛计时系统要用7个数码管显示，计时模块完成4节、12分钟、60秒的计时功能和竞赛规那么所要求的24秒制倒计时功能；由于篮球计时是一个倒计时，咱们便想到用74LS192（十进制可逆计数器）来实现一个个模块的倒计时，每两块芯片就组成一个倒计时模块，如24秒倒计时功能。

各个计时模块既是彼此独立又是彼此关联的，起连通作用的是操纵模块，可用74LS32和74LS04来实现他们中间的联系。

电路中还需要设置启动键和暂停/继续键，可用开关操纵时钟信号的输入，如此便能实现操纵两个计时器的直接启动计数，暂停/继续计数功能。

别离又设置了复位键，复位键的实现是通过对各芯片的置数端的操纵来实现使系统随时返回初始状态的功能，单节计时器返回到11：

60，进攻方计时器返回到24S。

电路在24秒和12分钟计时完毕显示00或00：

00后自动暂停，并给出报警声。

1.3设计的大体原理

1.3.124秒计时

24秒计数芯片的置数端和12分的置数、清零端共用一个开关，竞赛开始后，24秒的置数端也无效，24秒的倒数计时器与12分的倒数计时器同时开始进行倒计时，逐秒倒计到零。

一样也是选取“00”那个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

1.3.212分倒计时电路设计

预备时期，扳动启动开关使倒计时计数器相应的置数或清零端有效，显示设定的时刻11：

60；

开始时期：

扳动开关，倒数计时器开始工作（相应的置数、清零端无效），计时器逐秒进行倒计显示；

暂停时期：

那个功能通过暂停开关S截断时钟脉冲的传输来实现。

重赛时期：

扳动开关使置数、清零端从头有效，预备进行下一节竞赛。

从右边起第一片74192芯片主若是操纵秒的个位数，它的4号管脚与脉冲相连，当有脉冲输入时开始减数，D0D1D2D3别离接0000用以显示数字0，Q0Q1Q2Q3Q4别离接显示数码管的四个相应管脚，14号管脚MR接地，13号管脚接到第二片74192芯片的4号管脚，当秒的个位数减为零时会向其发送一个低电平使其秒的十位数减一，第二片74192芯片主若是操纵秒的十位数，D0D1D2D3别离接0110用以显示数字6，Q0Q1Q2Q3Q4别离接显示数码管的四个相应管脚，14号管脚MR接地，两个芯片的13号管脚接到标号为U3：

A7432或门两个引脚上，其输出端接在两块芯片的11号管脚，当计数器减到00时，11号管脚会置为低电平，现在两块74192实现从头置数

第三片74192芯片主若是操纵分的个位数，4号管脚接到第二片74192芯片的13号管脚，当秒的十位数减为零时会向其发送一个低电平使其分的个位数减一，D0D1D2D3别离接0001用以显示数字1，Q0Q1Q2Q3Q4别离接显示数码管的四个相应管脚，14号管脚MR接地，13号管脚接到第四片74192芯片的4号管脚，当分的个位数减为零时会向其发送一个低电平使其十位数减一，第四片74192芯片主若是操纵分的十位数，D0D1D2D3别离接0001用以显示数字1，Q0Q1Q2Q3Q4别离接显示数码管的四个相应管脚，14号管脚MR接地，两个芯片的13号管脚接到标号为U3：

B7432或门两个引脚上，其输出端接在两块芯片的11号管脚，当计数器减到00时，11号管脚会置为低电平，现在两块74192实现从头置数

1.3.3节数电路

第五片74LS192芯片是操纵竞赛节数，4号管脚（减计时信号输入端）接高电平，5管脚（加计时器）通过一个74LS04接第四片74LS192U1的13管脚，当分计时减到零时，会给其发一个低电平信号是节数加1，14管脚MR接地。

U6的6管脚通过一个反相器和U1的13管脚再连接到一个74LS32，输出端接到U1和U6的11管脚，当分计时减到零时，会向U6发送一个低电平信号，实现U6从头置数。

1.4框架图

二单元电路设计

2.124秒倒计时显示模块

具有24秒倒计时功能。

当减数功能减到零以后会自动复位为24秒。

通过输入信号后，U9和U10别离置成2和4，随着时钟信号的输入，U9和U10便作自减计数。

接线如下，U9的D1接高电平，D0D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接显示灯，U9的4管脚（减计时器信号输入端）接U10的13管脚（非同步借位输出端），14管脚（清零端）接地；U10D2接高电平，D0D1D3接地，Q0Q1Q2Q3接显示灯，4管脚接信号输入，14管脚接地；U9和U10的13管脚通过一个或门别离接各自的11管脚（置数端）。

24秒倒计时电路

2.260秒倒计时显示模块

具有60秒倒计时功能。

低电平有效减到零以后会自动复位为60秒。

通过输入信号后，U4U5别离置成6和0，U4的D1D2接高电平，D0D3接地，Q0Q1Q2Q3接显示灯，U4的4管脚（减计时器信号输入端）接U5的13管脚（非同步借位输出端），14管脚（清零端）接地；U5的D0D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接显示灯，4管脚接信号输入，14管脚接地；U4和U5的13管脚通过一个或门别离接各自的11管脚（置数端）来实现对芯片的预置数。

60秒倒计时电路

2.312分钟倒计时显示模块

此单元是12分钟倒计时功能。

当来一个时钟信号时，U1U2都置成1，此单元启动后，当60秒减到零时，此单元会自动减一直到零终止一节竞赛，按复位键或来一个预置数信号时又回到11。

U1的D0接高电平，D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接显示灯，U1的4管脚（减计时器信号输入端）接U2的13管脚（非同步借位输出端），14管脚（清零端）接地；U2的D0接高电平，D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接显示灯，4管脚接信号输入，14管脚接地；U1和U2的13管脚通过一个或门别离接各自的11管脚（置数端）来实现对芯片的预置数。

12分钟倒计时电路

2.4竞赛节数显示模块

此单位是用来显示竞赛节数的，会自动记录竞赛节数。

每次12分钟减到零以后此模块会自动加1，直到加到4竞赛终止为止。

U6的D0接高电平，D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接显示灯，4管脚（减计时器信号输入端）接高电平，5管脚（加计时器）接74LS04的输出端，而输入端那么是U1的13管脚（非同步借位输出端）；U6和U1的13管脚通过一个或门别离接各自的11管脚（置数端）。

竞赛节数电路

整个电路分为以上几个大体模块电路，要紧都是用74LS192芯片（可逆十进制计数器）及74LS04，74LS32等来实现各模块的功能，在此基础上，又加入连入一些开关，便能实现整个电路的功能及对整个电路的操纵。

三总电路设计

总电路图

此电路有24秒倒计时功能、60秒倒计时功能和12分钟倒计时功能，还有显示竞赛末节数功能。

而且还能够随时暂停竞赛时刻，并设计了分钟总开关和24秒倒计时的开关。

为竞赛计时提供了方便。

四安装与调试

在Proteus上仿真成功后，记下所需要的元器件，到教师处领取后就能够够实行安装电路；其步骤为如下所示。

第一开电源，看是不是有电；再检测导线是不是导通，接着就得测试集成芯片是不是能够正常工作，做好一系列的预备工作以后就正式开始安装电路。

先按图安装24秒脉冲电路，完毕后就用两个显示器测试是不是产生了脉冲，是不是能正常工作，如产生脉冲，那么证明线路无误；没有产生，那么检测线路；犹如上面所示，依次接好60秒，12分钟脉冲电路；然后把三个脉冲信号通过两个或门合成一条线来作为加减计数器的加减脉冲输入端，再按7404工作的原理接好线路，再接通显示器即可；全数接好以后就能够够进行调试，调试无误，那么设计完成。

整体步骤是如此，安装仍是没什么问题的，可是在调试进程中并无想象中的那么轻松。

有时就算连线时正确的，但显示的仍是与正确结果有所差距，几经检查，才发觉有些接线口是松的，必需从头排线与调试。

也正是一次次排查和调试让咱们对整个电路有了更深的了解和把握。

因此这次课程设计也提示了咱们，做什么事都要很细心，还要有认真的态度，不然只会事倍功半。

五故障分析与电路改良

在实际连线进程中，显现故障几乎是不可幸免的。

其中接线错误确实是第一个一个难以幸免的困难。

另外一个让人头疼的缘故是实验板与芯片接触不良，致使形成软型故障，难以准确找出故障点。

在查找故障时，必需具有耐心和细心。

同时要开动脑筋，进行认真的分析和判定。

在不通电的情形下，通过目测，对照电路原理图和装配图，检查每一块片是不是正确，极性有无接反，管脚有无损坏，连线有无接错（包括漏错线、短路和）通电后，通过类比法，高低电平比较法等方式一一找出故障点。

在安装进程中，咱们要紧碰着了以下故障。

1：

芯片不能正常工作

可能缘故：

1芯片本身确实是坏的；2未给芯片通电，接电源和接地处的导线显现断路；3芯片未插好，在安装芯片进程中将管脚折断或扭曲；4接线错误，如将输入端和输出端接反；5芯片边缘管脚孔接触不良。

2：

通电后导线发烧并冒烟

可能缘故：

该故障比较严峻要及时断电避免烧坏芯片与元件，最有可能是显现短路，重点检查接地是不是良好，还有可能是所加电压太大

3:

数码管灯不亮

可能缘故：

1数码管本来确实是坏的；2通电情形不行，电源未接通，接地未接好；3接线错误，接线进程中显现短路、断路

4：

数码管能显示但输入脉冲后不能倒计时

可能缘故：

1连接脉冲输入的导线显现断路；2脉冲未接在芯片74192的4号管脚；3芯片74192的5号管脚未接高电平、11号管脚的连线未接好。

5：

数码管能正常工作但显现乱跳现象

可能缘故:

1芯片74192输出端Q0Q1Q2Q3未接好，导线接触不良;2重点检查芯片74192的4号、5号、11号、13号管脚的连线是不是正确；3芯片74LS32与74LS04的管脚是不是连接正确等。

电路改良：

几经调试以后，发觉调试结果与实际情形有所差入，在调试中，几乎碰到了所有的问题，如导线是坏的，费了专门大劲才排查出。

以后又是芯片显现了问题，还好及时的换了芯片。

连接完后，发觉显示灯不亮，已经排除导线和芯片的缘故，那么确实是芯片的工作环境了，即芯片在面板上的插孔，测试之下，发觉面板果然是有问题的，于是又找教师换了块面板。

改换以后再调试，发觉有两个灯显示不对，便又疑心显示灯有问题，咱们将那两个芯片的输出端与另外的指示灯连接起来，发觉指示灯与输入的信号完全一致，便证明了那两个显示灯是有问题的。

解决这些问题后，咱们又在考虑怎么样才能使整个接线显得美观，若是将导线束理清楚，接电源线尽可能统一用红线，地线统一用黑线；在接显示管的四个输入端时导线依次用红橙黄绿，以便排查故障时方便检查；导线尽可能不要交叉，尽可能用短线；同类芯片在安装时要接在电路板的同一行避免犯错。

六总结与心得体会

在学习数字电路的进程中，上课都是些理论上的东西，而且实验也是在书本上给出设计好的电路下进行的，只需要咱们连接好线路就好了，一直没有真正运用自己所学的知识来设计一个电路。

这次课程设计，真正让咱们通过自己的知识和尽力，通过查阅资料，自己分析解决问题，自己安装调试，来实现所给课题的要求，既巩固了理论知识，又提高了实践能力。

学会分析解决设计上的问题。

在设计课题中，没一步都要自己去分析解决问题，通过量次的尝试改良来解决问题，有时一点微小的错误都会阻碍结果的正确与否，而许多的设计细节问题又是超级难以冲破的，因此需要学会认真分析问题，尽力解决问题。

提高实践动手能力。

大学中许多的时刻都是在学习理论知识，很少参与时刻中去，课程设计给咱们提供了一个宝贵的机遇，理论用语实践，从设计，仿真，安装调试，没一步的进行，都会带来受益非浅的实际操作训练，许多的实践体会是咱们在讲义上学不到的，必需通过如此严格的自己动手，才会从中体会出设计功效的喜悦。

理论知识老是要用于实践中才得以升华，咱们应该更多的参与实践，以增强咱们对电子专业的爱好。

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。

知道如何安装调试电路。

设计电路，关键步骤还在于解决实境碰到的问题，安装调试出正确的结果，这一步是最重要的也是最为困难的，许多时候，理论分析正确，却不必然会调试出正确的结果，这关键在于调试进程中的正确与否，咱们必需遵循一些安装调试步骤，先单个调试，然后再整体调试，先部份再全数，切不可一次安装后调试，如此很难查犯错误所在。

整体步骤是如此，安装仍是没什么问题的，可是在调试进程中并无说的那么轻松，就算那时的电路连接是正确的，可是有些线或接口的接触不是专门好的话，好多时候都不出来正确的显示，因此要老是排错或从头接线，因为没有找到缘故因此要加倍警惕的连线，因此这次课程设计也提示了咱们，做什么事都要很细心，还要有认真的态度，不然只会事倍功半。

七附录（元器件清单）

四2输入或门74LS324片

六非门74LS042片

十进制可逆计数器74LS1927片

综合实验技术箱1个

导线假设干

面包板1个

八参考文件

1.《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编

2.《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社

3.《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编华中理工出版社。

电气与信息工程系课程设计评分表

项目

评价

设计方案的合理性与创造性

硬件制作或软件编程完成情况*

硬件制作测试或软件调试结果*

设计说明书质量

设计图纸质量

答辩汇报的条理性和独立见解

答辩中对所提问题的回答情况

完成任务的情况

独立工作能力

组织纪律性（出勤率）

综合评分

指导教师签名：

_____________

日期：

_____________

注：

表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填类容；

此表装订在课程设计说明书的最后一页。

课程设计说明书装订顺序：

封面、任务书、目录、正文、平分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。