篮球竞赛s计时器的设计方案.docx
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篮球竞赛s计时器的设计方案
京北职业技术学院
课程设计
<说明书）
篮球竞赛24s计时器的设计
班级/学号118621112
学生姓名王立柱
指导教师李转芳
京北职业技术学院
课程设计任务书
课程名称数字电路课程设计
院<系）电子信息工程学院专业电子信息工程
班级211学号118621112姓名王力柱
课程设计题目篮球竞赛24s计时器的设计
课程设计时间:
2018年1月13日至2018年1月26日
课程设计的内容及要求：
一、设计说明与技术指标
设计一个篮球竞赛24s计时器电路，技术指标如下：
①具有显示24s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计时器为24s递减计时器，其计时间隔为1s；
④计时器递减计时到零时，发光电报警信号。
二、设计要求
1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图<元器件标准化，电路图规范化）。
三、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。
2．进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料
1.童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：
高等教育出版社，2006年
2.陈光明等主编．电子技术课程设计与综合实训．[M]北京：
北京航空航天大学出版社，2007年
3.戴伏生主编．基础电子电路设计与实践．[M]北京：
国防工业出版社，2002年
4.谭博学主编．集成电路原理与应用．[M]北京：
电子工业出版社，2003年
5.华满清主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：
机械工业出版社，2005年
6.阎石主编．数字电子技术基础．[M]北京：
高等教育出版社，2008年
7.谢自美主编．电子线路设计·实验·测试．[M]武汉：
华中科技大学出版社，2006年
五、按照要求撰写课程设计报告
指导教师年月日
负责教师年月日
学生签字年月日
成绩评定表
评语、建议或需要说明的问题：
指导教师签字：
日期：
成绩
一、概述
篮球竞赛中规定球员得球后，必须在24s内将球投出，否则将被判犯规，设计篮球竞赛24s计时器是用于自动测量时间，时间超出24s报警器发出警报，比赛双方发球后，计时器开始倒计时，当比赛暂停时，可控制开关暂停计时，开始后又可以接着原来的时间倒计时，当一方投球后，计时器重新从24s计时，几时过程通过数码管显示，提醒球员剩余时间，通过该计时器能为比赛计时提供方便。
二、方案分析
该系统的设计主要由直流稳压源，脉冲信号发生电路，计时器电路，译码器显示电路，报警电路和外部控制电路组成。
其中计时器电路和外部控制电路是系统的主要部分，当这两部分电路解决了，其余的问题就迎刃而解了。
计时器电路负责完成24s计时，控制电路负责启动计数、直接清零、暂停/连续功能、这些功能主要由对74ls192和与门电路来控制，脉冲电路由555定时器组成的多谐振荡器提供1s的脉冲信号，报警电路由发光二极管组成。
该计时器的设计完成了中途计时功能，在篮球比赛中起到了重要作用。
方案原理框图如图1所示。
报警电路
脉冲发
生电路
计数
器电
路
译码显
示电路
控制电路
图1原理框图
三、电路设计
1.直流稳压电源电路
将220V50Hz的交流电先经过变压器变压，再经过滤波电路进行滤波处理，然后经过稳压管稳压。
其电路图如图2所示.
图2直流稳压电源电路图
2.脉冲信号发生电路
秒脉冲信号发生器采用555构成的多谐振荡电路，由于要产生1s的脉冲信号，根据公式可以确定参数的取值：
R1=51kΩ，R2=47kΩ，C2=10uF。
产生的脉冲周期：
T=0.7其仿真电路图如图3所示。
图3秒脉冲发生电路图
3.倒计时电路
该电路主要由两片74ls192构成，该芯片是同步可逆双时钟计数器，UP/DOWN端分别是加/减计数器的输入端，当置数控制端LOAD=0，清零端CLR=0，UP=1，DOWN端接脉冲信号，计数器在预置数的基础上完成减计数，减数完成后，BO端输出错位负跳变脉冲。
为达到24进制减法计数，采用两片芯片级联的方式，低位的错位信号作为高位的时钟信号，高位的借位信号通过与非门控制低位的时钟信号，这样就可以达到计数完成后，数码管停在00状态，其电路图如图4所示。
图4倒计时电路图
4.译码显示电路
该电路由两片4511和两个数码管构成，4511有四个输入端与计时器的四个输出端连接，七个输出端口接上电阻与数码管相连，EL端接低电平，BI/LT端接高电平，其仿真电路图如图5所示。
图5译码显示电路图
5.报警电路
报警电路由一个发光二极管和一个电阻组成，当倒计时完成到00时，高位计数器BO端会输出低电平，二极管导通发光。
其仿真电路图如图6所示。
图6报警电路图
6.控制电路
控制电路有三个控制开关，J1为暂停/连续开关，接通时为暂停，断开为继续计时；J2为启动开关，接通为启动倒计时，断开则又预置位24；J3为直接清零开关，断开为直接清零。
其电路如图7所示。
图7控制电路图
四、性能的测试
1.直流稳压电源的测试
经测试，输出的电压满足要求，测试电路图及测试结果如图8所示。
图8直流稳压源测试电路及结果显示图
2.秒脉冲电路测试
参数选定后，将输出的脉冲信号接示波器观察波形，测试电路如图9所示，测试波形如图10所示。
图9秒脉冲测试电路图
图10秒脉冲测试结果显示图
3.电路整体性能测试
该计数器的设计主要有六大模块，有直流稳压源模块，秒脉冲信号发生模块，计数器模块，译码显示模块，报警模块，控制模块。
其中直流电源部分由整波电路和稳压管来实现，输出电压比较稳定；秒脉冲由555定时器构成的多谢振荡器来实现，选定好参数就能输出秒脉冲，虽有微小误差，但可忽略不计；计数器由两片74ls192构成，低位预置成4，高位预置成2，低位的BO端连接高位的DOWN端，高位的BO端经与门接入地位的DOWN端，此时当计时器从24s倒计时到00秒时，两个74ls192就停止计数了，达到00一直显示的目的；译码显示由两片4511和两个共阴极的数码管组成；报警器是一个发光二极管，其阳极接高电平，阴极接高位计数器的BO端，当倒计时到00时，高位计数器BO端输出低电平，发光二极管工作，发出警报；控制模块有三个控制端，分别是暂停/连续开关，启动开关，直接清零开关，其中暂停/连续开关经与门接至低位计数器的DOWN端，启动开关接两计数器的LOAD端，直接清零开关接两计数器的CLR端，经仿真得知，启动任意开关都能实现相应的功能。
五、结论
该计时器的设计总体还是比较理想的，测试后出现了缺陷，但这个缺陷并不影响计时器正常工作，当启动清零开关时，由于高位计时器的BO端输出低电平，报警器也工作，要解决这个问题就需要多加锁存器电路，此时电路就变得复杂的多，工作量也随之变大，综合考虑，清零时报警也有利于提醒工作人员，所以该项缺陷在另一方面也可以说个优点。
除了此项缺陷，电路的整体性能还是比较好的。
六、性价比
这次的设计的计数器，其性价比还是比较高的，首先，总体电路比较简单，而且所要求的全部功能都能实现，其次所用到的器件都是集成度低的，常见的，市场价也很便宜，总体来说，性价比比较好。
七、课设体会及合理化建议
短短十几天的课程设计让我收获很大，在学完通信电子线路，模拟电子电路，数字电路等几门课后，对这几门课程的具体作用一无所知，但经过了这次课设，把理论知识与实践结合起来，认识到了理论知识的重要性，刚开始拿到课题，不知道从何开始着手，经过在图书馆查阅资料，网上查找之后，对课题有了基本的思路，有了思路，基本上就成功了一半，设计完之后就开始进行仿真，仿真过程也经历了不少困难，偶尔会出一些小错误，致使无法运行，所以仿真也需要耐心谨慎，出现错误是要仔细检查问题出在哪里，仿真还要遵循模块化思想，把每个模块仿真成功后再将每个模块连接在一起，这样即使出了问题也容易查找并解决。
在这次课程设计中我学到了理论课中所学不到的东西，不仅动手能力得到了很好的锻炼，而且所学的理论知识也得到了巩固和加强，在以后的工作当中，需要的就是实践能力，所以，掌握这项能力很有必要。
同时，这次课设也让我们对本专业的兴趣有所提高，平时所学的理论知识都是枯燥无味的，能给我们这么好的机会做出生活中有用的东西，我认为兴趣不仅提升了，信心也增长了。
这次课设的成功离不开老师的热心帮助，老师不仅帮我们解决设计中的问题，还帮我们开拓思维，耐心的把每个细节讲解给我们听，让我们学到了更多的知识。
参考文献
[1]童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：
高等教育出版社，2006年
[2]华满清主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：
机械工业出版社，2005年
[3]阎石主编．数字电子技术基础．[M]北京：
高等教育出版社，2008年
[4]杨欣，王玉凤主编．电子设计从零开始．[M]北京：
清华大学出版社，2018年
[5]高平主编．电子设计制作完全指导．[M]北京：
化学工业出版社，2009年
附录I总电路图
附录II元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
U1U2
计数器
74LS192D
2
2
U3
三输入端与门
74LS11N
1
3
U4U5
译码器
4511BD
2
4
U6
定时器
LM555CN
1
5
U7
稳压管
LM7805CT
1
6
U9U10
数码管
共阴极
2
7
D1
全波桥式整流器
3N246
1
8
R1
电阻
51k
1
9
R2
电阻
47k
1
10
R3—R16
电阻
100Ω
14
11
R17
电阻
680Ω
1
12
R18—R20
电阻
1k
3
13
C1
电容
0.01uF
1
14
C2
电容
10uF
1
15
C3
电容
1000uF
1
16
J1—J3
单刀单掷开关
3
17
LED1
发光二极管
红
1
18
T1
变压器
1
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