象棋快棋赛电子裁判计时器论文.docx

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象棋快棋赛电子裁判计时器论文

编号：

（电路设计与板的制作）

实训（论文）说明书

题目：

象棋快棋赛电子裁判计时器

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

摘　　要

随着电子技术的发展，使得棋类计时器的发展日新月益。

由于需要计时的领域越来越广，所以对计时器的要求也越来越高。

但是由于本次是纯手工制作，所以显得有些简单，但是只有经过亲自动手才能更好地使用并控制机器。

本课题主要阐述了象棋竞赛计时器的实现。

象棋快棋赛由主体电路与扩展电路组成。

显示器、译码器将参赛者甲乙的输入信号再显示器上输出，用控制电路和裁判开启报警电路，以上两部分构成主题电路。

通过施密特触发器和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。

经过布线、焊接、调试等工作后象棋快棋赛电子裁判计时器成形。

关键词：

计时器、报警器、象棋、焊接

Abstract

Withthedevelopmentofelectronictechnology,thedevelopmentofthechesstimeronthecrescentbenefits.Duetothetimingofthefieldmoreandmorewidely,sothetimerareincreasinglyhighrequirements.Butbecausethisispurehandmade,sosomewhatsimple,butonlyafterpersonallyinordertobetteruseandcontrolofthemachine.

Thispapermainlyexpoundsthechesscompetitiontimerimplementations.ChessKuaiqiextendfromthemaincircuitandthecircuit.Displaydecoder,contestantsandtheinputsignaltothedisplayoutput,withthecontrolcircuitandtheopeningthealarmcircuitiscomposedoftwoparts,theabovesubjectcircuit.ThroughtheSchmidttriggeranddecodingcircuittogeneratepulsesignalsinthedisplayoutputtoachievetimingfunctions,constitutetheexpansionofthecircuit.Afterwiring,welding,testingandotherworkchessKuaiqielectronicrefereetimerforming.

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目录

引言2

1计数器基础知识2

1.1概念2

1.2主要构成：

2

1.3工作原理3

2.设计目的及要求3

2.1设计目的3

2.2设计要求3

3.工作原理及系统方框图4

4.单元电路设计4

4.1秒脉冲电路4

4.2计数器电路5

4.3译码显示电路6

4.4报警电路7

5.焊接要领7

5.1烙铁头与两被焊件的接触方式。

7

5.2焊丝的供给方法8

5.3焊接时间及温度设置8

6.调试过程8

6.1计数器调试过程8

6.2译码器调试过程9

6.3调试总结9

7.设计结论9

8设计心得与总结9

谢　　辞12

附录一13

附录二15

附录三17

参考文献18

引言

我国是棋文化的发祥地之一,上古的尧时代,围棋就在我国诞生了!

在随后的几千年长河里,我国人民不断以自己的聪明才智创造出深受人们喜爱的棋类游戏,像中国象棋,五子棋,军棋等等一直是在民间很流行的棋类项目.同时国外的棋类游戏也流传到中国,比如国际象棋,跳棋等,逐渐在国内盛行.可以说棋类游戏一直是中国人民喜闻乐见的一种休闲方式,由于棋类游戏都是比较注重智力策略的,所以从中也可以折射出我国人民的智慧.

棋类游戏规则简单,对外部要求不高,人们可以随时随地进行对弈.但是,真正能够精通棋类游戏的人却不是很多,主要是棋类游戏具有变化莫测的特点,人们经常得在棋局上深思熟虑才能找到克敌制胜的办法.因此,各种棋类游戏都具有开发智力的效能.在休闲中使自己得到真正的长进,这或许就是其倍受人们青睐的原因所在!

1计数器基础知识

1.1概念

定时器／计数器简称定时器，其作用主要包括产生各种时标间隔、记录外部事件的数量等，是微机中最常用、最基本的部件之一。

定时和计数的本质是相同的，它们都是对一个输入脉冲进行计数，如果输入脉冲的频率一定，则记录一定个数的脉冲，其所需的时间是一定的，例如，输入脉冲的频率为2MHZ，则：

计数2*106----定时1秒。

因此，使用同一个接口芯片，既能进行计数，又能进行计时，统称为计时器/计数器。

（Timer/Counter简称T/C）。

1.2主要构成：

（1）控制寄存器;决定工作模式。

（2）状态寄存器;反应工作状态（可无，如8253无此寄存器）。

（3）初值寄存器;计数的初始值。

（4）计数输出寄存器;CPU从中读出当前计数值。

（5）计数器;执行计数操作，CPU不能访问。

1.3工作原理

计数器逻辑原理如图1所示。

图1.计数器逻辑原理

对CLK信号进行“减1计数”。

首先CPU把“控制字”,写入“控制寄存器”，把“计数初始值”写入“初值寄存器”,然后，定时/计数器按控制字要求计数。

计数从“计数初始值开始，每当CLK信号出现一次，计数值减1，当计数值减为0时，从OUT端输出规定的信号（具体形式与工作模式有关）。

当CLK信号出现时，计数值是否减1（即是否计数），受到“门控信号”GATE的影响，一般，仅当GATE有效时，才减1.门控信号GATE如何影响计数操作，以及输出端OUT在各种情况下输出的信号形式与定时/计数器的工作模式有关。

2.设计目的及要求

2.1设计目的

根据象棋快棋赛的规则，红黑双方对弈时间累计均为90秒，超时判负。

2.2设计要求

●甲乙双方的计时器为一个秒时钟，双方均用2位数码管显示，预订的初始时间为90秒，采用倒计时方式，通过按钮启动，由本方控制对方，比如甲方走完一步棋后必须按一下甲方的按键，该按钮启动乙方倒计时。

同理，乙方走完一步棋后必须按一次乙方的按键，该按键启动甲方倒计时。

●超时发出报警判负。

3.工作原理及系统方框图

如图1.为总体方框图。

其工作原理为：

接通电源后，主持人通过控制开关设置计数器的初值，即倒计时累计初始值。

然后比赛开始，如果甲先走，则乙方按下按钮，甲方的计时器开始倒计时，甲方走完一步之后，甲按下按钮，甲方计时器停止倒计时，乙方计时器开始倒计时，依此进行电子倒计时；相反如果乙方先走，则过程基本是相同的。

当甲乙双方其中一个计时器倒计时到零后，蜂鸣器开始报警，则蜂鸣器报警的那一方就被判定为输。

当需要再次使用时，主持人通过开关重新对计数器置数，然后再开始比赛。

图2.电子裁判器框图

4.单元电路设计

本文主要分四大部分，秒脉冲，计数器部分，译码显示部分，报警部分。

4.1秒脉冲电路

秒信号发生电路由集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。

需要的芯片有集成电路555定时器，还有电阻和电容。

下图为其电路图：

图3.脉冲电路图

4.2计数器电路

参考电路如图2.所示。

该电路完成三个功能：

一是计数功能；二是由主持人开关控制计数器置数，设置倒计时器的初始值；三是为译码电路提供输入。

由于题目要求是倒计时，所以我们这里要选择减法计数器或者是可逆计数器，本文选用的是可逆计数器74LS192；由于是十进制的，所以需要三位数码管分别显示个位、十位、百位，显示的是计数器的输出通过译码电路出来的结果。

工作过程：

通过主持人开关对控制个位、十位、百位的计数器进行置数，控制个位的计数器置数端都接低电平，控制十位的置数端低三位接低电平，高位接高电平，控制百位的计数器最低位接高电平，高三位接低电平。

这样经过译码显示电路之后显示出来的分别就是“0”、“8”、“1”。

图中QA,QB,QC,QD接译码部分的7448输入端。

最后一个计数器的BON端接报警电路。

图4.计数器

4.3译码显示电路

参考电路如图3.所示。

该部分主要功能是提供译码及显示。

选择器件是七段数码管和7448七段共阴数码管译码电路，7448将计数器输出的bcd码转换成七段数码管中显示的相应的数字。

abcdefg分别为数码管的7段，其与输入ABCD的关系如表1.电路图中每一个数码管对应着一个7448译码电路。

图5.译码器

表1.7448译码输入输出对应关系表

输入

输出

数码管显示

LTN

RBIN

BIN

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

1

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0

0

0

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1

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2

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3

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0

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5

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0

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1

1

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1

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1

0

1

9

4.4报警电路

参考电路如图4.所示。

该部分主要功能是报警。

选择的器件为有源蜂鸣器，输入接计数器的BON端。

蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，计数器输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大电路。

实验通过一个三极管来放大驱动蜂鸣器。

同时还加上一个LED发光二极管，当蜂鸣器响的同时二极管发光。

图6.报警电路

5.焊接要领

5.1烙铁头与两被焊件的接触方式。

接触位置：

烙铁头应同时接触要相互连接的2个被焊件（如焊脚与焊盘），烙铁一般倾斜45度，应避免只与其中一个被焊件接触。

当两个被焊件热容量悬殊时，应适当调整烙铁倾斜角度，烙铁与焊接面的倾斜角越小，使热容量较大的被焊件与烙铁的接触面积增大，热传导能力加强。

如LCD拉焊时倾斜角在30度左右，焊麦克风、马达、喇叭等倾斜角可在40度左右。

两个被焊件能在相同的时间里达到相同的温度，被视为加热理想状态。

接触压力：

烙铁头与被焊件接触时应略施压力，热传导强弱与施加压力大小成正比，但以对被焊件表面不造成损伤为原则。

5.2焊丝的供给方法

焊丝的供给应掌握3个要领，既供给时间，位置和数量。

供给时间：

原则上是被焊件升温达到焊料的熔化温度是立即送上焊锡丝。

供给位置：

应是在烙铁与被焊件之间并尽量靠近焊盘。

供给数量：

应看被焊件与焊盘的大小，焊锡盖住焊盘后焊锡高于焊盘直径的1/3既可。

5.3焊接时间及温度设置

A、温度由实际使用决定，以焊接一个锡点4秒最为合适，最大不超过8秒，平时观察烙铁头，当其发紫时候，温度设置过高。

B、一般直插电子料，将烙铁头的实际温度设置为（350~370度）；表面贴装物料（SMC）物料，将烙铁头的实际温度设置为（330~350度）

C、特殊物料，需要特别设置烙铁温度。

FPC，LCD连接器等要用含银锡线，温度一般在290度到310度之间。

D、焊接大的元件脚，温度不要超过380度，但可以增大烙铁功率

5.4焊接注意事项

A、焊接前应观察各个焊点（铜皮）是否光洁、氧化等。

B、在焊接物品时,要看准焊接点，以免线路焊接不良引起的短路

6.调试过程

6.1计数器调试过程

如图5.计数器74LS192接线图，编译成功后，进行仿真，ABCD输入端给0，当LDN端为0时，此时计数器置数，输出都为零，然后在clk的下一个时钟周期，计数器开始正常计数。

同理，我们用同样的方式调试控制十位和百位的计数器。

图7.控制个位显示的计数器的调试图

6.2译码器调试过程

如图9.为译码电路调试接线图，编译成功后，进行仿真，让计数器正常工作，也就是LDN给1，CLR给0，x给1，然后观察送给七段数码管相关位的电平。

图8.译码电路图

6.3调试总结

当前两部分调试成功后，我们几部分电路组合在一起在仿真中观察结果。

7.设计结论

通过运用4片74ls192，4片7448数码管驱动芯片，4个数码管构成了甲乙两人的电子裁判计时器，比赛开始，对计数器置数，使得两人计数初值为90秒，然后其中一个按下按键，己方的计时器停止计数，对方的计时器开始倒计时，当有人计时器记到0时，蜂鸣器报警。

通过简单的数字逻辑电路，完成了我们需要的电子裁判计时器功能。

8设计心得与总结

为期三周的制作象棋快棋赛裁判计时器实训已经画上了句号，其中的点点滴滴却仍然历历在目。

尤其是实习过程中大家互助合作，认真思考的过程，将会是我难以忘怀的记忆财富。

虽然时间很短，只接触了画原理图、画PCB、焊接做板、调试等基本操作。

但我还是深深感受到了电子这门学科的魅力。

实训开始是定课题，老师要求全班不能有雷同的课题，这着实把我们郁闷了一番，但是我们为了公平起见，于是我们采用抽签的形式，很快我们就定下了自己的实训课题。

接下来我们就忙死了，一边复习即将到来的期末考试，一边又要忙着上网搜索与自己课题有关的资料。

从这开始，我们的实训战斗就开始了！

总的来说，这次的实习内容包括了电路的设计，印制电路板，电路的焊接。

本次实习的目的主要是使我们对电子电路板制作工艺有一定的感性和理性认识；对电子信息技术等方面的专业知识做进一步的理解；培养和锻炼我们的实际动手能力，使我们的理论知识与实践充分地结合，作到不仅具有专业知识，而且还具有较强的实践动手能力，能分析问题和解决问题的高素质人才，为以后的顺利就业作好准备。

虽然过程较短，但我尽心尽力地圆满完成了这次尝试。

虽然我是个女孩，但从小就对这种小制作很感兴趣，那时不懂焊接，却喜欢把东西给拆来装去，因为不明白原理，在享受乐趣的过程中拆坏了很多东西。

现在电工电子实习课正是学习如何把东西“装回去”。

每次完成一个步骤，我都像孩子那样高兴，并且很有“成就感”。

另外，电子实训是以学生自己动手，掌握一定操作技能并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。

它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神。

作为信息时代的大学生，作为国家重点培育的高技能人才，仅会操作鼠标是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。

我从中学到了很多宝贵的经验和知识。

通过这次电子工艺实习，我深刻的认识到了，理论知识和实践相结合是教学环节中相当重要的一个环节，只有这样才能提高自己的实际操作能力，并且从中培养自己的独立思考、勇于克服困难。

这次实习我真的很高兴，主要是自己亲自完成了一块板。

虽然不是第一次自己亲手做实验，但是我在这次实习中认识到，只有自己亲手做了，才会明白其实很多事是很简单的，只要你敢做，就没有你做不到的事。

让我感触很深的还有在这个过程中同学们的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。

因为我对电路知识不是很清楚，可以说是模糊。

但是当我有什么不明白的地方去向其他同学请教时，即使他们正在忙于思考，也会停下来帮助我，消除我得盲点。

当我有什么想法告诉他们的时候，他们也会认真采纳我的建议。

同时，我很感谢老师们对我们的细心指导，从他那里我学会了很多书本上学不到的东西，教我们怎样把理论与实际操作更好的联系起来，这些东西无论是在以后的工作还是生活中都会对我起到很大的帮助。

实训非常短暂，但却给越来越不思进取的心增添了很多斗志，更让我深刻理解了“学而不思则罔，思而不学则殆”，让我有了改正以往那些陋习的觉悟。

虽然实训期只有短短的三周，在我们大学生活中它只是小小的一部分，却是十分重要的一部分，对我们来说，它是很难忘记的，毕竟是一次真正的体验生活。

现在想想过去的这段难忘时光，其中滋味，只有亲身经历的人才能体会得到。

通过本次实验，学会了实用的数字逻辑电路的方法，掌握了maxplus2以及produes等仿真软件的使用，了解了几种计数器芯片的功能和使用方法。

本次实验虽说没有尽善尽美，但是基本完成了要求实现的功能，作为初学者，通过本次实验还是收获非常大的。

我的收获：

一.遇到什么疑惑的问题应该首先自己独立地解决，而不是未加思考就随便问，这样不仅无法切实的提高思考能力，而且也是一种消极态度的反映。

在实习的过程中，我们当然要仔细聆听老师们的见解，可是自己的领悟更重要，只有这样才可以真正地理解各种机械的操作机理和传动原理。

理解机械之中的各个部件的联系和运作过程里的相互关联。

而这些独立领悟的东西才是真正深入到我们的思维习惯和思维特性中去的内核部分。

二.在焊接板的操作过程中要高度集中注意力，不应该心猿意马，三心二意。

这样极为容易造成操作事故，或者造成人身伤害。

这样就很得不偿失。

在操作过程中一定要集中注意力，不能将注意力倾注到其他的地方。

这次实训有苦也有乐.“天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，方成大任也!

”这句古人的话用来形容我们熬夜做板是再好不过了!

我尝过了，我走过来了，我也算是成功！

以后，我会更加小心，更加认真，更加努力。

我相信我们一定行！

！

谢　　辞

经过差不多一个星期的网上和到图书馆搜寻资料，又经过不断地询问老师和同学，再加上自己不断地思考尝试终于把图画出来了，也顺利地仿真成功了，虽然在调试的时候出现了很多的问题，但是在自己、同学、老师的努力下，最终我基本实现了课题上的要求，我感到无比的开心快乐。

看着自己亲自通过自己的知识和努力完成的计时电路，心里是很欣慰的，因为我从这次课程设计不仅仅只是得到了一个自己的产品，还学到了很多，例如面对问题要保持冷静，特别是在调试写这一块，要找出电路板的错误一定要有一个冷静的头脑，否则很难发现错误甚至是越改越错。

另外我还认识到与他人合作的重要性，虚心向别人学习。

说实话，真的非常的感谢学校给我们这次实训动手的机会，如果不是这一次，我们就只能纸上谈兵，再多的大道理也比不上一次动手强，虽然我们也只是接触到了实际技术的一点外表的皮毛，但是我们却学到了很多很多。

也非常的感谢老师，谢谢老师每一次都不辞辛劳的陪我们，还有经常帮助我的同学们。

总之，我是非常非常珍惜这一次机会的，真的谢谢你们了。

你们辛苦了。

附录一

表2.总体器件表

器件名称

数量

74LS192

4

7448

4

7段共阴数码管

4

555

1

电阻

6

电容

2

开关

2

LED

2

NPN三极管

2

蜂鸣器

2

表3.74LS192功能表

CLR

LDN

DN

UP

模式

1

*

*

*

清零

0

0

*

*

置数

0

1

1

1

保持

0

1

上升沿

1

加计数

0

1

1

上升沿

减计数

图9.74LS192管脚分布

表4.7448功能表

输入

输出

数码管显示

LTN

RBIN

BIN

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

2

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

3

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

4

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

5

1

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

6

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

0

0

7

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1

1

0

0

0

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1

1

1

1

1

1

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1

1

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0

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1

1

1

1

0

1

9

图10.7448引脚分布

附录二

总体设计图

PCB图

附录三

实物图

参考文献

[1]阎石.《数字电子计数基础》第四版.高等教育出版社

[2]Wang1jin《带你从零学单片机》第六章：

蜂鸣器部分

[3]张肃文.《高频电子线路》.4版.北京：

高等教育出版社.2004

[4]樊昌信.《通信原理》.北京：

国防工业出版社.2001

[5]黄永定.《电子线路实验与课程设计》.北京：

机械工业出版社.2005

[6]阳昌汉.《高频电子线路学习指导》.北京：

高等教育出版社,2006

[7]《全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选》.北京理工大学出版社.2003

[8]《全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编》.北京理工大学出版社.2004

[9]张友德.《单片微型机原理、应用与实验》.复旦大学出版社.2003

[10]何小艇.《电子系统设计》.浙江大学出版社.2004

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

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所呈交的毕业