湖南城市学院数电课程设计完美符合要求.docx
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湖南城市学院数电课程设计完美符合要求
数字电子技术课程设计报告书
课题名称
篮球竞赛24秒计时器设计
姓名
范聃
学号
1212401-04
学院
通信与电子工程学院
专业
通信工程
指导教师
周来秀
2014年06月23日
一、设计任务及要求：
设计任务：
设计一个篮球竞赛24秒计时器
要求：
（1）显示24秒计时功能
（2）控制计时器直接清零、启动、暂停/连续功能
（3）计时器为24秒递减计时器
（4）递减计时器到零时，显示器不能灭灯，同时发出光电警报
指导教师签名：
年月日
二、指导教师评语：
指导教师签名：
年月日
三、成绩
验收盖章
年月日
篮球竞赛24秒计时器
1设计任务及目标
（1）依照原理图分析各单元电路的功能
（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能
（3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求
（4）写出完整、详细的课程设计报告
2设计思路
设计一个数码显示器上显示24数字，并具有倒数的功能的电路，且数码显示器都为零时，要有报警功能。
有清零、置数、暂停/持续等功能。
3设计进程
方案论证
篮球运动员执球的时刻为24秒，那么从24秒到0秒为止。
到0秒时，通过警报来提示运动员时刻到了，在运球进程中可能会显现状况，因此要求计时器具有暂停/持续，从头开始（置数）等功能。
整体设计框图
24秒计时器由秒脉冲发生器、计数器、译码显示器、报警电路和辅助时序操纵电路等五个模块组成。
其中计数器和操纵电路是系统的要紧模块。
计数器完成24秒计时功能，而操纵电路完成计数器的直接清零、启动技术、暂停/持续技术、译码显示电路与灭灯、定不时刻到报警等功能。
其原理框图如图1所示。
图1篮球竞赛24秒计时器原理框图
要紧元器件及介绍
（1）74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列逻辑如图2所示。
（2）555按时器能够组成的多谐振振荡器，电接通电源后，通过555按时器的功能会形成一个周期性的矩形波。
通过调剂555按时器能够形成必然频率的振荡电路。
其振荡频率为f=（R5+2R6）C，选R6=68K,C1=10Uf,通过调剂R5是振荡器的输出频率为1HZ。
如此它就具有形成秒脉冲源等功能，其逻辑电路图如图3所示。
图274LS192引脚图图3秒脉冲信号发生器
单元电路设计
8421BCD码递减计数器
计数器选用汇总规模集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加锁计数器，它采纳8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。
该电路有两个74LS192计数器组成。
CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
LD为预置输入操纵端，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。
那么74LS192的功能表如表1所示。
表174LS192功能表
输入
输出
MR
PL
CPu
CPd
A
B
C
D
QA
QB
QC
QD
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
在该设计中，利用芯片的减计数功能，即时钟脉冲从CPd输入，而CPu接高电平。
采纳两片芯片级连的方式，低位的借位信号作为高位的时钟信号。
高位的借位信号通过与非门操纵地位的CP输入，从而当倒计时为00时达到停止计数的目的。
置数采纳8421BCD码，24转化为8421BCD码为00100100。
电路接线如图4所示。
图4倒计时电路图
其预置数为N=（00100100）B=（24）D
它的计数原理是：
只有当低位BO端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。
当高、低位计数器处于全零，且CPD为0时，置数端
，计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。
且开关J1具有暂停持续功能，J2具有置数功能，J3具有清零功能。
3.4.2由555按时器组成的多谐振荡信号
用555按时器组成的多谐振荡电路图如上图2所示，接通电源后，电容C1被充电，当vc上升到2/3Vcc时，使v0为低电平，同时放电三极管T导通，现在电容C1通过R6和T放电，使vc下降。
当vc下降到1/3Vcc时，v0翻转为高电平。
电容器C1放电所需的时刻为tpl=R6Cln2=2C。
当放电终止时，T截止，Vcc将通过R5,R6向电容器C1充电，vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需的时刻为tph=（R5+R6）Cln2=（R5+R6）C。
当vc上升到2/3Vcc时，电路又翻转为低电平。
如此周而复始，于是，在电路的输出端就取得一个周期性的矩形波。
电路图如上图2所示。
其振荡频率为f=1/（tpl+tph）=（R5+2R6）C。
设定R6=68K,C1=10uF。
通过调剂R5是多谐振荡电路的发出信号为1HZ。
知足设计要求。
3.4.3报警信号
电路设计设中要求计时器到零时，就有报警功能，因此同过设计一个或非门和与门组成的逻辑电路实现报警功能。
其电路图如图5所示。
图5报警信号逻辑电路图
篮球竞赛24秒计时器整体设计图
整体设计图如图6所示：
其工作原理包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示器、报警电路和辅助时序操纵电路（简称操纵电路）等五个模块组成。
其中计数器和操纵电路是系统的要紧模块。
计数器完成24秒计时功能，而操纵电路完成计数器的直接清零、启动技术、暂停/持续技术、译码显示电路的显示灭灯、定不时刻到报警等功能。
秒脉冲发生器产生的信号是电路时钟脉冲和按时的标准，故电路能够采纳555集成电路组成的多谐振荡器组成。
图6篮球竞赛24秒计时器整体电路图
4系统仿真与结果
计时器开始时显示24字样和启动功能
计时器刚开始时，接通电源数码显示器上显示24字样和通过开关J2启动倒计时功能。
当开关J2断开时，开始倒计时。
其仿真电路图如图7所示。
图7计时器开始时的电路截图
计时器的清零功能
通过调剂开关J3来实现数码显示器上的数字清零功能。
其仿真电路图如图8所示。
图8计时器的清零功能电路截图
计时器的持续/暂停功能
计时器通过调剂J1来实现持续/暂停功能，当J1闭合时，计数器暂停，当J1又断开时，计时器那么持续计数（不从头开始）。
其仿真电路图如图9所示。
图9计时器的暂停功能截图
计时器到零时具有报警功能
当计时器从24递减到00时，电路图上的灯泡会变亮，说明计时器具有按时报警功能。
其仿真电路图如图10所示。
图10计时器到00时具有报警功能
5要紧仪器与设备
软件：
Multisim10
集成电路：
74LS192D两片；74LS02D三片；74LS10N一片；74LS04D一片；74LS08J两片；小灯泡等。
6设计体会与建议
通过这次对篮球竞赛24秒计时器的设计，让我对设计电路有了初步的了解，和对仿真软件的应用。
第一我感觉设计电路最重要的是设计思路，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半，因此咱们应该在设计前做好充分的预备。
第二是使我学到书本上不能学到的东西。
同时也锻炼了我的动手的能力，也使我真正的明白要自己真的做成一件事必然要有恒心和永不舍弃的精神。
通过这次课程设计，我对电子技术中的诸多知识有了更深层次的了解，也初步学会了如何将理论知识有机地与实际结合加以运用。
这是一次获益匪浅的实习。
最后，我希望学校多给咱们亲自动手的的机遇，有些东西只有自己亲自去实践才能完全的弄懂它，使咱们把理论与实践联系起来。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，1999
[2]彭华林等编.数字电子技术[M].长沙：
湖南大学出版社，2004
[3]金唯香等编.电子测试技术[M].长沙：
湖南大学出版社，2004
[4]侯建军.数字电路实验一体化教程[M].北京：
清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005
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