数电课程设计报告.docx

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数电课程设计报告

课程设计

资料袋

目录清单

序号

材料名称

资料数量

备注

1

课程设计任务书

4

2

课程设计说明书

2

3

课程设计图纸

5

张

4

总计资料

11

5

6

课程设计任务书

2012年～2013学年第1学期

课程名称：

电子技术课程设计

设计题目：

篮球比赛24秒计时器设计

完成期限：

自2012年12月24日至2012年12月28日共1周

内

容

及

任

务

一、篮球比赛24秒计时器

（1）设计指标

1、具有24秒计时功能；

2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；

3、在直接清零时，要求数码显示器灭灯；

4、计时器为24秒递减时,计时间隔为1秒；

5、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号；

6、将24秒递减计时器改为24秒递增计时器，试问电路要作哪些相应的改动。

（2）设计要求

1、画出电路原理图（或仿真电路图）；

2、元器件及参数选择；

3、列出实验数据和时序波形；

4、电路仿真与调试（用EWB软件）。

（3）编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

三、设计工作量

篮球比赛24秒计时器设计说明书一份；

篮球比赛24秒计时器原理图一份；

进

度

安

排

起止日期

工作内容

2012年12月24日

讲授设计的一般步骤和方法、设计的要求、布置设计题目。

2012.12.25-2012.12.27

学生进行设计

2012.12.28

学生修改、打印设计报告

主

要

参

考

资

料

（1）康华光电子技术基础模拟部分（第五版）高等教育出版社2007年

（2）康华光电子技术基础数字部分（第五版）高等教育出版社2007年

（3）许小军数字电子技术实验与课程设计指导东南大学出版社2010年

（4）汤山俊夫著数字电路设计科学出版社2006年

指导教师（签字）：

年月日

系（教研室）主任（签字）：

年月日

电子技术课程设计

设计说明书

电子钟设计

篮球赛24秒计时器

起止日期：

2012年12月25日至2012年12月29日

学生姓名

班级

学号

成绩

指导教师（签字）

篮球比赛24秒计时器设计

设计目的及要求

一、篮球比赛24秒计时器

（1）设计指标

1、具有24秒计时功能；

2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；

3、在直接清零时，要求数码显示器灭灯；

4、计时器为24秒递减时,计时间隔为1秒；

5、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号；

6、将24秒递减计时器改为24秒递增计时器，试问电路要作哪些相应的改动。

（2）设计要求

1、画出电路原理图（或仿真电路图）；

2、元器件及参数选择；

3、列出实验数据和时序波形；

4、电路仿真与调试（用EWB软件）。

（3）编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

二、设计工作量

篮球比赛24秒计时器设计说明书一份；

篮球比赛24秒计时器原理图一份；

设计任务

1.设计思路

外部操作开关

报警电路

控制电路

数码管显示

计数器

秒脉冲发生器

（1）、24秒计时器总体参考方案框图如图2所示。

图224秒计时器总体参考方案框图

它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路等五个部分组成。

其中计数器和控制电路是系统的主要部分。

计数器完成24秒计时功能，而控制电路是控制计时器的直接清零、启动计数和暂停/连续计数、译码显示电路的显示和灭灯等功能。

为保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系：

1．操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。

2．当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（秒脉冲信号），同时计数器完成置数功能，数码显示器显示24秒字样；当启动开关断开时，计数器开始计数。

3．当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP，计数器处于锁存状态；当暂停/连续开关断开时，计数器继续累计计数。

2.电路各个功能部分设计

2.0.脉冲信号产生

脉冲产生电路秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。

由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。

振荡器:

通常用555定时器与RC构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz脉冲。

555定时器的工作原理：

555定时器的功能主要由上、下两个比较器Ｃ1、Ｃ2的工作状况决定。

比较器的参考电压由分压器提供,在电源与地端之间加上ＶＣＣ电压,且控制端ＶＭ悬空,则上比较器Ｃ1的反相端“-”加上的参考电压为2/3ＶＣＣ,下比较器Ｃ2的同相端“+”加上的参考电压为1/3ＶＣＣ。

若触发端Ｓ的输入电压Ｖ2≤1/3ＶＣＣ,下比较器Ｃ2输出为“1”电平,ＳＲ触发器的Ｓ输入端接受“1”信号,可使触发器输出端Ｑ为“1”,从而使整个555电路输出为“1”;若阈值端Ｒ的输入电压Ｖ6≥2/3ＶＣＣ,上比较器Ｃ1输出为“1”电平,ＳＲ触发器的Ｒ输入端接受“1”信号,可使触发器输出端Ｑ为“0”,从而使整个555电路输出为“0”。

控制电压端ＶＭ外加电压可改变两个比较器的参考电压,不用时,通常将它通过电容（0.01μＦ左右）接地。

放电管Ｔ1的输出端Ｑ′为集电极开路输出,其集电极最大电流可达50ｍＡ,因此,具有较大的带灌电流负载能力。

若复位端ＲＤ加低电平或接地,可使电路强制复位,不管555电路原处于什么状态,均可使它的输出Ｑ为“0”电平。

只要在555定时器电路外部配上两个电阻及两个电容元件,并将某些引脚相连,就可方便地构成多谐振荡器

555定时器

参数选择过程

（1）.标准秒脉冲发生电路如图所示,它是由555定时器组成的多谐振荡器。

定时元件R1为48kΩ,R2为48kΩ,C为10μF,产生1Hz的标准脉冲信号。

（2）计算公式如下:

（3）充电时间为

＝（

＋

）Cln2≈0.7（

＋

）C

（4）放电时间为

＝

Cln2≈0.7

C

（5）振荡周期为T＝

＋

≈0.7（

＋2

）C

（6）振荡频率为

2.1元器件清单

型号

功能

备注

74HC192

二-十进制加减计数器

两片

555定时器

产生时间延迟和多种脉冲信号

一片

电阻

48kΩ2个

LED显示器

两块

电键

两个

电容

0.01uF1个,10uF1个

2.2.显示电路

通过数码管显示计数、红灯表示计数停止，绿灯闪烁表示计数状态、绿灯想说明计数暂停。

2.3.74192加减计数器的功能介绍：

A、B、C、D为置数输入端；

QA、QB、QC、QD：

为计数输出端；

DOWN：

为减计数脉冲输入端；

UP：

为加计数脉冲输入端；

CLR:

为清零端，高电平有效；

BO为借位端，低电平有效；

CO为进位端，低电平有效；

LOAD为置数端，低电平有效；

74HC192功能表：

输入

输出

CR

LOAD

UP

DOWN

D

C

B

A

QD

QC

QB

QA

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

2.4.二十四进制减计数器

计数器采用74LS192同步可逆双时钟计数器,其管脚引线排列图如图。

74LS192的UP、DOWN端分别是加/减计数器的时钟输入端。

在置数控制端LOAD=1、清零端CLR=0的情况下,若DOWN=1,计数脉冲加入到UP端,则计数器在预置数的基础上完成加计数,CO′端发出进位负跳变脉冲;若UP=1,计数脉冲加入到DOWN端,则计数器在预置数的基础上完成减计数,当减计数到0时,BO′借位输出端发出借位负跳变脉冲。

LOAD为异步并行置数控制端,当LOAD′=0时,计数器置数,LOAD=1时,计数器处于计数状态。

用两片74LS192设计成二十四进制减法计数器,由74LS48译码,七段码显示器显示计时时间。

计数器个位接成十进制,置数端A、B、C、D均接低电平“0”。

计数器十位接成三进制,A、B两置数端接高电平“1”,C、D端接低电平“0”。

计数脉冲信号接入个位计数器的DOWN减脉冲输入端（UP端接高电平）。

根据设计要求,计数器计数到零时应停止计数,为此,将十位计数器的BO′借位端与脉冲信号源通过与门联接,使计数到零时,BO2′=0,封锁CP信号,计数器保持零状态不变,控制电路发出报警声信号,使报警电路工作,信号灯亮。

 在百进制基础上，采用反馈置数法即可组成二十四进制计数器。

左边芯片置2即B端接高电平，右边芯片置4即C端接高电平。

计数范围为0~23，24为过渡状态，当高位计数至2、低位计数至4时，计数器归零。

2.5.控制电路

2.6.完整仿真电路图

2.7二十四进制加计数器的构成

即把在减计数器的基础上把BO接DOWN的线去掉，BO重新接高电平，DOWN悬空；

同时把原来连在高电平上的CO（进位端）连接到UP提供进位脉冲构成一百制加计数器用与门连接左边芯片的QB和右边芯片的QC接到CR（清零端），这部分完成的功能是但加计数到24时反馈清零重新计数从而构成二十四进制计数器。

这个过程都需要把LOAD置数端置高电平，因为这个方案用的是反跨清零法没有用置数法。

3.设计总结

此次设计让我获益匪浅，使我尝到了将所学的知识用于实践的喜悦和成就感。

我将课本理论知识与实际应用联系起来，按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先分析研究此次设计的任务和要求，然后分析选出方案做出设计，再进一步完善设计。

在其中遇到一些不解和疑惑的问题时首先自己分析，再认真向老师询问请教，和老师一起探讨解决，最终完成了此次设计。

此设计制作的篮球竞赛24秒计时器是一个实用性设计。

设计的成功不仅为所学的专业课程打下了坚实的基础，提高了我们对分析与解决问题的能力，也在研究与电子爱好追求上做了一个很好的起步。

在这个设计中，我学到了学习理论时学不到的东西，不但锻炼我的动手能力而且巩固我们所学的理论知识，这样实践与理论相结合就可以更快而有效地掌握知识。

同时非常的感谢在设计与制作的过程中热心指导与帮助我的老师和同学们。

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。

在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套仿真电路原理，和芯片上的选择。

这个方案总共使用了74192两个，74160六个，555定时器各一个。

在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。