课程设计报告篮球竞赛30s计时器设计.docx

1、课程设计报告篮球竞赛30s计时器设计课程设计任务书 题 目: 篮球竞赛30s计时器设计1 要求完成的主要任务:用中、小规模集成电路设计一台能显示30秒的倒计时，要求如下：1. 具有显示30s的计时功能；2. 设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/继续功能；3. 计时器为30s递减计时时，其计时间隔为1s；2 时间安排：时间： 第1-12周理论设计，软件仿真，第15-18周实验室焊接、安装调试。地点： 理工楼E604实验室学生签名： 年 月 日指导教师签名： 年 月 日篮球竞赛30s计时器设计摘要 3Abstract 41系统原理框图 52方案设计与论证 62.1时间脉冲产生电路

2、62.2时间计数器电路 82.3译码驱动及显示单元电路 92.4控制电路 102.5总电路图 113仿真结果及分析 123.1结果仿真 123.2时序图 123.3测试结果分析 124心得与体会 135参考文献 13附录1元件清单 14附录2实物图 14摘 要电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。 在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做时间提醒设备等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。篮球作为一项全民健身项目，已有

3、一定的历史。在中国，篮球很盛行，篮球比赛也日趋职业化。篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器，目前多数采用的是24秒制，但随着篮球制度的改革将会采用30秒制。该款计时器是在原来的基础上把24秒制改为30秒制。该计时器要有递减计时及报警功能。以符合比赛中违例判罚的需要。 在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒限制。一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。 本设计主要能完成：显示30秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清

4、零时，数码管显示器全部显示为“0”；计时器为30秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电声报警信号等。电路的设计借助于Multisim 10.0.1仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim 10.0.1下设计和进行仿真，得到了预期的结果。AbstractElectronic course design of electronic technology is very important in the study of a link, is the theoretical knowledge and practical ability of

5、 the unification of a link, is really exercise the students ability of a link.In many fields are the timer used widely, such as in sports, timing alarm, the game down the traffic signal lights, and when the traffic lights, traffic lights, control machine, also can be used to do time remind equipment

6、 and so on, thus timer in the modern society is how important.Basketball as a national fitness program already had some history. In China, the very popular basketball, basketball game has become more and more professional. Basketball game is a violation of time to use counter-down, currently most us

7、e is 24 seconds is made, but with the reform of the system of basketball will use 30 seconds system. The timer is in the original basis and 24 seconds system instead of 30 seconds. The timer to have digressive timing and alarm function. To meet the need of unauthorized game decisions.In the basketba

8、ll game, set the ball player shall not exceed 30 seconds, time or its a foul. This course of the design basketball competition 30 seconds timer, and can be used in the basketball game, used to ball players 30 seconds limit time. Once the player more than 30 seconds holding time, it automatically ala

9、rm and determine the players foul.This design main can finish: display 30 seconds countdown function; External operation switch system Settings, control the timer directly reset, start, and pause/continuous function; In the direct reset, digital tube display all show is 0; The timer for 30 seconds,

10、the time interval time diminishing for 1 second; The timer to the zero hour, diminishing time digital monitor doesnt destroy lamp, also issued photoelectric sound alarming signal.The design of the circuit by Multisim 10.0.1 simulation software and digital logic circuit related theory knowledge, and

11、in Multisim 10.0.1 design and simulation under, got the expected results.1系统原理框图30秒计时器的原理框图如图1.1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路，报警电路和辅助时序控制电路(简称控制电路)等五个部分组成。其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30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、译码显示电路的显示和灭灯功能。图1.1原理框图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的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计时器清零，数码显示器灭灯。当启动开

12、关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示30s字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停/继续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停/继续开关拨在继续时，计数器继续递减计数。另外，外部操作开关都应采取去抖动措施，以防止机械抖动造成电路工作不稳定。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。 译码显示电路用SEVEN_SEG_COM_K共阴数码显示管。报警电路用发光二极管和蜂鸣器。2方案设计与论证2.1时间脉冲产生电路方案一：由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号

13、源。图 2.1 555与RC组成的多谐振荡器图方案二:振荡器是计时器的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了计时器计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。图 2.2 石英晶体振荡器图方案三：由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器。图 2.3 门电路组成的多谐振荡器图用555组成的脉冲产生电路: R1=300，R2=3K，C2=220F，则555所产生的脉冲的为:f=1.43/(R1+2*R2)*220*10-6=0.969Hz,而设计要求为1Hz,因此其误差为3.1%,在精度要求不是很高的

14、时候可以使用。石英晶体振荡电路:采用的32768晶体振荡电路,其频率为32768Hz,然后再经过15分频电路可得到标准的1Hz的脉冲输出.R的阻值,对于TTL门电路通常在0.72K之间;对于CMOS门则常在10100M之间。由门电路组成的多谐振荡器的振荡周期不仅与时间常数RC有关，而且还取决于门电路的阈值电压VTH，由于VTH容易受到温度、电源电压及干扰的影响，因此频率稳定性较差，只能用于对频率稳定性要求不高的场合。综上分析，选择方案一，由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器能够作为最经济适用的信号源。2.2时间计数器电路计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进

15、行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。本次课程设计中选用74LS192来实现要求的减法计数功能。图2.4是74LS192的管脚图。图2.4 74LS192管脚图74LS192具有下述功能：异步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000 。（此功能可实现计数器的清零）异步置数：MR=0， =0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 。保持： MR=0，=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态加计数：CR=0, =1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数减计数：CR=0, =1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计

16、数按照课程设计任务书要求，需要计时30s，并且显示到1s，因此该设计中需要用到一个三进制的减法计数器和一个十进制的减法计数器。我们可以用二片74LS192来实现这二个计数器。计数模块中的二片计数器的加计数器脉冲输入端都要接高电平，且要将低位片的借位信号加到高位片的减计数脉冲输入端。高位片计数器的借位信号控制报警信号，在进行减计数时，借位信号一直为高。30秒倒计时计数电路可以按照图2.5连接。图2.5 30秒倒计时器的计数电路2.3译码驱动及显示单元电路译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有4511BD。4511BD是BC