篮球倒计时课程设计.docx
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篮球倒计时课程设计
篮球倒计时课程设计-
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ﻩ
河南科技学院机电学院
电子课程设计报告
题目：
篮球板倒计时设计
专业班级：
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姓 名：
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时 间：
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指导教师:
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完成日期：
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篮球倒计时电路设计任务书
1.设计目的与要求
设计出一个篮球倒计时牌。
准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：
（1）设计的倒计时牌能直接显示“分”,“秒”;
（2）实现1分钟暂停倒计时,中场10分钟暂停倒计时;
（3）终场和暂停的声音提示;
（4）注意３种倒计时之间的相互逻辑。
２．设计内容
（1）画出电路原理图,正确使用逻辑关系；
（2）确定元器件及元件参数;
（3）进行电路模拟仿真;
（４）ＳCH文件生成与打印输出；
（5）PＣB文件生成与打印输出；
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。
4．答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
ﻩ
１引言………………………………………………………………………………………ﻩ１
２总体设计方案……………………………………………………………………………1
2.１设计思路………………………………………………………………………………ﻩ1
２.2总体设计框图…………………………………………………………………………2
3设计原理分析……………………………………………………………………………ﻩ３
3．1 元件的选择……………………………………………………………………………ﻩ3
３．2倒计时电路的工作原理………………………………………………………………３
3.3 停止及控制电路工作原理……………………………………………………………ﻩ5
3.4驱动显示电路…………………………………………………………………………5
3．5脉冲产生电路…………………………………………………………………………5
4总结与体会………………………………………………………………………………５
参考文献……………………………………………………………………………………6
附录１电路仿真图…………………………………………………………………………ﻩ7
附录２ SCＨ电路图…………………………………………………………………………ﻩ8
附录3PCB电路图…………………………………………………………………………ﻩ9
篮球倒计时电路
摘要:
本系统电路通过555与组成的多谐振荡器产生一定频率的脉冲信号，经分频器分频输出标准的秒脉冲信号，送往倒计时电路,计时电路的秒计时、分计时。
输出则送往译码显示电路，显示出当前时间。
此外电路还有报警电路，停止控制电路,报警和显示电路组成。
系统能完成15分钟,10分钟和1分钟倒计时,以及倒计时停止时的警报功能。
关键词：
篮球；计时器；数码管 ；译码器;5５5电路；显示器
1引言
随着世界篮球水平的提高，对计时的准确度及可靠性的要求也越来越高，所以篮球倒计时牌也就应用而生。
他是篮球比赛的重要设施,也是不可缺少的部分,同时也是数字电路的重要应用，所以我们就当熟悉它的工作原理。
设计一个篮球倒计时器,主要解决的问题是实现倒计时功能。
首先利用55５定时器组成的多谐振荡器产生稳定度较高的高频方波信号，然后经分频电路，将高频方波分频为1HＺ的秒脉冲波形，也可以直接产生１HZ的秒信号,只是稳定度不高。
将秒信号输入到六十进制的秒计数器。
秒计数器和分计数器都是有一个个位十进制和十位六进制的倒计数器，将秒脉冲波形输入到秒钟计时器,当秒计数器的十位在倒计时到零时也向分六十进制的计数器个位发一个脉冲使分计数器减1，当分计数器的十位在递减到零时,输出信号到警报电路警示人们,再切换到其他功能。
并将分,秒计数器的输出端分别接上译码器和显示器。
２总体设计方案
2.1设计思路
篮球比赛包括：
单节１5分钟计时，６0秒钟暂停,中场10分钟和计时结束警报提示。
用四块十进制同步加/减计数器4029bp来实现篮球计时的分钟和秒部分的倒计时，用转换开关来实现1分钟的短暂计时,用三链开关实现10分钟及15分钟的切换，以减少芯片的数量，使电路的效率提高。
电路由以下五部分电路组成。
利用５5５定时器及其外围电阻和电容等元件组成的多谐振荡器产生稳定度较高的高频方波信号，然后经分频电路,将高频方波分频为1ＨZ的秒脉冲波形。
15/10分钟倒计时：
这部分完成1５/１0分钟倒计时的功能,因为他有分秒两部分电路组成,所以运用了四块4０29BP芯片。
低位即秒钟的个位不需要任何的反馈电路而直接应用４0２９的减计数功能:
时钟信号传送到cp端,U/Ｄ端接低电平而使芯片实现减计数功能。
秒钟十位,则接受个位TC端传来的时钟信号,每当个位由９到0实现减计数一个循环，十位就减一个数，至此两位数的倒计数器就做成了。
最后再通过对他们的预置位的初始设计，使个位满足十循环，而使十位实现六循环。
分钟部分则的设计思路和秒钟部分相似，不同的是分钟的个位和十位都要进行预置数设置。
而且还要实现两钟数据的转换，所以在转换的同时还要考虑到所以电路的复位功能,而这一部分功能则可通过将40２9的CI端来实现。
输出二进制数据通达74ls47转换后送到显示管显示。
比赛开始时通过开关复位使屏幕上显示15:
00/１0:
００的字样,倒计时开始逐步倒计时到0０：
00.循环用ＰE端来实现，即在电路走到00时,各信号通过与非门电路送到ＰＥ端实现自动循环。
而这一模块不同计时数制的转换则用键链开关来实现功能的切换，开关的使用虽说比不得自动控制稳定,却是贵在简单而且易矛操作。
１分钟倒计时暂停要求从60秒倒计时开始，主要设计思路和上面的秒钟部分相似，不同点在于他们不同时工作，而是呈互补的关系即交叉轮流工作。
他在实现６０到0的循环同时还可实现一个功能，那就是不管他走到几时只要停止工作，他都会由现态转换到初态即显示“6０”的字样，自动实现复位功能。
同样在输出二进制数据通达74ｌs４7转换后送到显示管显示。
在电路开始时屏幕上显示60字样，暂停时从60到00逐步递减。
这部分同样以4029实现,循环用PE端来实现,即在电路走到０0时,各信号通过与非门电路送到ＰE端实现自动循环。
译码及显示电路:
译码电路采用７4ls４7实现,74ls47是BCD码与二进制数转换与驱动芯片,可实现将４位二进制数据变成七位驱动显示信号并传送到七段显示管显示数据,驱动数码管显示相应的数码。
警示提示:
当计数器计时到00:
0０时,在门电路作用下将这个低电平信号转换成高电平信号并将一路传送回循环操作,另一路送到警示电路,给出提示音及灯光提示。
在本电路中，提示音用蜂鸣器来实现，灯光用发光二极管来作用。
2．2总体设计框图
总电路说明：
倒计时功能主要是利用4０29ｂｐ计数芯片来实现,同时利用反馈和置数来实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要。
由于该系统特殊的需要,到各计时器到0０:
0０时,通过控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。
以后可由手动实现各种数值间的切换,及控制。
如图1所示:
15分钟/10分钟倒计时分钟部分电路装置
时钟脉冲装置
15分钟/10分钟倒计时秒钟部分电路装置
1分钟倒计时部分
图１总设计框图
３设计原理分析
3.1元器件的选择
六块计数器4029bp，用来实现倒计时功能;六块七段译码器和六个数码管用来实现显示功能;为了使电路更简单用键链开关代替芯片来实现电路控制功能,选用发光二极管和小蜂鸣器实现电路的到时警报功能。
为了便于分析这里把4029bp的功能表罗列出如表1所示:
表14029功能表
PL
BIN／DEＣ
UP／ＤＮ
CE
CＰ
MＯDＥ
１
╳
╳
╳
╳
parａlｌelｌoad（pn→ｏn）
0
╳
╳
1
╳
Ｎｏcｈange
0
0
0
0
Couｎt-doｗn.ｄecade
0
0
１
0
Count-up．decａde
0
1
0
０
Cｏuｎｔ－down．biｎary
０
1
１
０
Ｃoｕnt-ｕｐ．ｂinary
１ = ＨIGHｓtate （tｈemｏrepoｓｉtivｅvoltａｇｅ）
0 =LOＷ staｔe（tｈｅ leｓｓｐosiｔivevoiｔage）
╳=sｔaｔe isｉmmaterｉaｌ
=positive-gｏinｇｃlocｋpulseeｄｇe
3．2倒计时电路的工作原理
（1）秒钟部分工作原理:
运用二块４02９实现６0秒倒计时功能。
如图2所示
图2 秒钟部分
右边的芯片为个位数时钟脉冲cp端引入,反饱馈信号从ｔｃ传送到下一级的cp。
而且，在第二级的输入端P0，Ｐ1接高电平表示数值5的二进制数,确保二者倒计数从5９到00的循环。
在电路开始工作时先将开关置于1端实现复位,开关置于3端开始倒计数并且由于C3的与非关系当输出值都为0时,可传送高电平信号到ｐe端实现复位循环计数。
（2）分数部分工作原理：
同秒部分一样也用4029来实现。
如下图３所示
图３ 分钟部分
显示及计数功能和秒部分相似。
不同的地方在于该电路要实现15和１0两个循环功能,为了电路结构简单我采用键链开关,以D开关来实现15的初始值，以E来确定10的初始值。
用两个开关来实现1５及10的换并确保初始复位等功能。
（3）1分钟倒计时则和以上的秒钟部分相似只是少了循环功能，因为它每一次走到0０时就要提示报警，而不是一直循环。
所以,只要将秒钟部分的控制循环的线除掉就可以了。
3．3停止及控制电路工作原理
该系统电路实现1５，１０及1分种倒计时，不管是哪一种数值当倒计时到00:
０0时,就会从与非门电路输出一个高电平信号使得报警电路报警。
具体就是一个二极管和一个蜂鸣器构成的电路,这时可手动切换开关以达到各种计数目的。
3.４驱动显示电路的工作原理
这部分电路的作用只是显示计数时的数据,所以相对较于简单，它只是将40２9芯片中的计数信息通过７4系列的译码器将四们二进制数据转换成可供七段显示管用用的七们数信号，再送给显示管，最后以显示管显示出来即可。
3．5秒脉冲产生电路的工作原理
秒钟脉冲产生电路由５５5定时器和外接元件R1,R2,C构成多谐振荡器,输出脉冲频率为
f＝１/（ｔ1+t2），f=0.７（R1+2R２）C
得出ｆ=１Hｚ，即1秒钟。
电路如图４所示：
图4 脉冲产生电路
４总结与体会
这次的课程设计使我从不同的地方学到了更多的东西。
通过这次实习,使我深刻的体会到了自身的不足,无论是理论上,还是实践上，都差得很远。
而我做的多功能数字时钟，还只是多功能时钟里较简单。
开始时毫无头绪，于是我自己上网查看资料,当看到一些电路和参考文献时，慢慢的理清了思路，又查看课本等。
开始把整体思路给画了出来，另外还要考虑它的可行性,实用性等等。
于是开始使用Ｍuｌtiｓｉｍ软件对电路进行参数设置和调节，意义确实不小。
首先,就是学以致用。
平时也学了不少的数字电路，但是却没有什么实质性的体验。
而这次的设计让不单让我初步的了解了数字电路的作用和效用,也使我更深入一步地了解了这次所用的几个芯片的作用。
更难得的是通过去图书馆或是上网的查阅资料,以及自己的分析问题设计并运用这些东西,既巩固了自己的知识也提高了自己的能力。
另外在这次实习当中，我更加熟练地应用protel２0０４绘图,Word排版,和学会使用EWB的升级版Ｍulｔｉsｉm等，让我对电脑绘图有了更深刻的理解。
也使我对专业有了新的认识,看到了未来的发展前途。
其次,就是锻炼自己了。
想这么一个小电路我还要经过那么几次的选材调试，并且还是错误不断，这不能不让我意识到自己的不足之处如此之多。
这还只是个小电路,若是更大的我就不也想象能如何下手，这也算是个“艰难”的开端吧。
最后，就是解决问题的能力了。
开始时我遇到的最大的问题就是选用什么样的元件了，看着这个也能用、却也不会用，再看那个也是如此。
可是经过几次的试验才发现同一个元件不同种用法会更简单，这也许是对其更深入的了解吧。
我记得最深的就是用4０29时，以前也用过不同的元件来实现计时,可是从来不知道初端如何用。
所以，一开始就难住了我，我想过用门电路来实现，可是那要用十多个门电路才可以实现。
通过更深入对这个元件的了解我才知道初始置位端的用处，并且同时也对另外的置位端有了了解。
总之，通过这次实习，不仅使我对所学的知识有了新的认识,而且提高我考虑问题和分析问题的全面性以及动手操作的能力,使我的综合能力有了一个很大的提高。
这所有的提高都离不开各位老师的耐心辅导以及同学们的热心帮助，我忠心的感谢各位老师和同学们！
参考文献
［1]杨帮文．新编CMOＳ４00０系列集成电路实用手册[Ｍ].机械工业出版社.
[2]科林，孙人杰.TTL，高速CMOS手册.电子工程系列丛书[Ｍ].电子工业出版社.
［３］ 康华光，邹寿彬，秦臻.电子技术基础数字部分（第五版）［M］.高等教育出版社.
[4]邵锋.数字电子技术实验指导[Ｍ］．河南科技学院.200９.
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