篮球比赛24秒倒计时电路设计数电课程设计.docx
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篮球比赛24秒倒计时电路设计数电课程设计
长沙学院
数电课程设计说明书
题目
篮球比赛24秒倒计时显示电路设计
系（部）
专业（班级）
姓名
学号
指导教师
起止日期
数字电子技术课程设计任务书（12）
系（部）：
专业：
指导教师：
课题名称
篮球比赛24秒倒计时显示电路设计
设计内容及要求
基本任务：
1.十进制显示“秒”。
2.具有手动启动和复位功能，能实现连续计时，暂停和报警功能。
扩展任务：
1.能将24秒倒计时功能转换成秒表功能。
2.能精确到秒后一位。
设计工作量
1、系统整体设计；
2、系统设计及仿真；
3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；
4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。
进度安排
起止日期（或时间量）
设计内容（或预期目标）
备注
第一天
课题介绍，答疑，收集材料
第二天
设计方案论证
第三天
进行具体设计
第四天
进行具体设计
第五天
编写设计说明书
教研室意见
年月日
系（部）主管领导意见
年月日
长沙学院课程设计鉴定表
姓名
学号
专业
班级
设计题目
指导教师
指导教师意见：
评定等级：
教师签名：
日期：
答辩小组意见：
评定等级：
答辩小组长签名：
日期：
教研室意见：
教研室主任签名：
日期：
说明
课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；
前言
篮球比赛倒计时24秒电路设计，本设计是脉冲数字电路的简单应用，此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。
此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出报警信号。
本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。
本电路主要有五个模块构成：
秒脉冲发生器（NE555）、计数器（74LS192）、译码显示电路、控制电路和报警电路。
控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。
当控制电路的置数开关闭合时，在数码管上显示数字24，每当一个秒脉冲信号输入到计数器时，数码管上的数字就会自动减1，当计时器递减到零时，报警电路就会蜂鸣报警。
关键词：
计数器24秒倒计、译码显示电路、控制电路、报警电路
一、设计任务
这个电路组成包括秒NE555芯片组成的多谐振荡脉冲发生器、74LS192芯片组成的24秒倒数计时器、开关控制的控制电路、报警电路、译码显示器等5个部分构成。
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，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停/继续计数、复位功能。
为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号间的时序关系。
在松开复位按钮B时，译码显示电路复位为24，当闭合时，电路开始递减计数。
当打开启动按钮A时，电路开始启动计数，当闭合时，电路关闭，显示为00。
当打开暂停（继续）按钮C时，计数暂停，当闭合按钮时，递减计数继续。
当减计数到00时，声光报警。
二、设计框图
设计思路即，秒脉冲多谐振荡电路、计数器、显示数码管、报警电路及控制工作的控制电路。
如下结构框图图一所示。
图一
三、设计的主要元器件选择及其构成电路工作原理
1、NE555芯片
这次电路设计采用NE555芯片构成秒脉冲多谐振荡电路来提供脉冲信号。
其管脚图及原理图二如下所示。
图二
由555工作特性和其输出周期计算公式可知，其产生的脉冲周期为：
。
因此，我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取28k欧姆，R2取58K欧姆，电容取C2为10nF，C1为1nF，这样我们得到了比较稳定的脉冲，且其输出周期为0.1秒。
2、计时器74LS192芯片
此设计采用两片74LS192构成24进制计数器。
秒脉冲信号从左下方输入，经过控制电路的与非门后输入U3的DOWN端，使系统从预置数9开始递减计数，递减到0后，从借位输出端BO端输出一个脉冲，使U2减一，也就是个位减一。
当U1和U2都递减到0后，U1的的借位输出端输出一个脉冲，使U1和U2都导入预置数，并且重新开始计数。
3、控制电路的选择
开关B为复位开关，当断开B时，产生一个低电平信号，与U7A逻辑与后，仍是低电平信号，并将信号输入到U1\U3和U2的置数端，使其复位到预置数24，闭合后，产生高电平信号，与U7A逻辑与后，输入高电平到U1和U2的置数端，使其继续计数。
开关A为启动开关，当闭合A开关时，产生高电平到U1，U3和U2的CLR端，使电路清零。
当打开A开关后，产生低电平使得CLR端不工作，从而电路开始计数。
开关C为暂停/继续开关，当开关C打开时，产生低电平，与输入信号（上图左下角）与后，封锁了门，进而封锁了DOWN端使得计数器暂时停止计数。
当开关C闭合时，产生高电平，门打开，使得DOWN端继续输入脉冲信号，计数器继续工作。
4、LED、蜂鸣器组成的声光报警电路
声光报警电路由蜂鸣器、LED灯及非门74LS04（反相器）构成，当计数器递减到00时，产生低电平，经过反相器变为高电平，使蜂鸣器发声以及亮灯报警。
（如下图所示）
图三
四、设计总图及电路仿真
1、总设计图（仿真图）
2、设计工作原理
这个电路设计是一个实现篮球比赛24秒倒计时的电路，它由NE555脉冲多谐振荡器、74LS192计时器、报警器及控制电路组成。
它的连接描述，要经由左下方的NE555多谐振荡电路提供秒脉冲，电路才能运行工作。
脉冲接到第一个74LS192的减法计数端down，由借位端输出到第二个74LS192的减法计数端down端，以此类推；而置数端，先从输入（管脚1、9、10、15）置数24，然后由开关B/J2控制置数端load端的置数，从最后一个74LS192（十位）的借位端（管脚13）输出连接到报警器电路部分。
这个电路的工作原理：
闭合开关A/J1，计数器清零，断开开关A/J1，电路启动，开关A/J1实现了电路的启动清零功能；断开开关B/J2，此处输一个低电平，与门之后的低电平输入到置数端，无论其它开关处于任何状态，减法计数器都是复位到24，闭合开关B/J2，输入高电平到置数端，开始逐一减法计数，开关B/J2实现了电路的复位计数功能；断开开关C/J3，多谐振荡电路终止提供脉冲，电路计数暂停，闭合开关C/J3，计数器继续减法计数，开关C/J3实现了电路的暂停及继续计数功能。
当计数器从24逐一减到00时的瞬间，十位的输出借位输出端（管脚13）输出一个低电平经过非门（反相器）后转变成高电平输入到报警电路中，电路实现报警功能。
计数到00时，之前的十位的借位端（管脚13）输出低电平和B/J2（此时处于闭合状态）处的高电平与门后，低电平输入到计数器的置数端，计数器自动复位置数到24，然后继续做减法计数，以此循环。
3、仿真结果
①启动/清零功能
②复位置数/计数功能
③暂停/继续计数功能
④报警功能
图八
五、设计总结
在这次课程设计中，进行了设计任务的需求分析，完成了总体结构图的设计，进行了经济性和技术性比较并确定了最终方案。
进行了对结构图的分析，完成了Multisim11的仿真电路设计图的初步设计，进行了局部仿真，并根据仿真结果不断调整电路，最终优选设计电路，使其符合设计要求和技术指标。
六、心得体会
这次课程设计中，在老师的指导下，完成了篮球比赛24秒倒计时的电路设计。
听完老师的要求后，自己尝试结合自己所学的数电知识去设计电路，虽然很简单，还是没有设计成功，前期的这种状况主要是自己很盲目，不知道如何下手，对电路设计要求的功能分析也是很不到位，只是想到大方面的减数功能，没有分开来逐步分析各自的原理功能，总结这点后，我就在网上找了一些关于计时器的模板，认真分析搞清楚它的原理，再去图书馆借有关电子电路设计方面的书籍进行查阅，弄明白哪些芯片有什么作用，怎么连接，怎么运用等，自己结合网上的资料，自己做了一些修改改进，最终满足了设计要求和设计指标，还是感觉很有收获的。
课程设计中还要用到mulitisim软件仿真，老师没给，也只有自己去网上下载并熟悉这款软件仿真的操作应用，锻炼了我独立解决问题的毅力和能力。
总之，在这次课程设计中，了解到自己在专业知识技能，实践，思考等方面的欠缺，能让自己以后更好的结合实际情况学习。
也让我认识到，只要功夫深，铁杵磨成针，只要不放弃，以认真的态度对待每一件事情，就没有过不了的桥。
我对自己以后的学习有信心。
七、参考文献
【1】康光华电子技术基础数字部分（第五版）
【2】长沙学院电子技术基础实验指导书
【3】《数字集成电路基础与应用》孙余凯、项绮明
【4】《555时基集成电路原理与应用》陈有卿
【5】《数字集成电路应用800例》陈永甫
【6】《数字集成电路应用精粹》肖竟和
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