篮球竞赛30秒计时器设计课程设计文档格式.docx

1、1.直流稳压电源电路直流稳压电路由电压变压器、整流滤波电路及稳压电路组成，结构框图如图2所示。图2直流稳压电源电路构成电压变压器的作用是将电网 220的交流电压变成整流电路所需要的交流电 压，通常为降压变压器。整流电路是将输入的交流电压变换为单向脉动电压和电 流，这是还需在整流电路的输出端接入滤波电路滤除交流分量， 使输出为平滑的直流电压。稳压电路的作用是将滤波电路输出的电压经稳压后， 输出较稳定的电 压。直流稳压电源的电路图如图 3所示。图3直流稳压电路图2.计数器电路本实验中计数器选用中规模集成电路 74192进行设计，74192是十进制同步 加法/减法计数器，它米用8421BCD码二-十

2、进制编码，其功能表如表1所示。表1 74192的功能表CPuCPdLDCR操作X置数T1加计数减计数清零74192的引脚图如图4所示。结合整机电路（见附录I ）可看出,当J3接5V时，CR为高电平，计时器清 零；当J3接地时，CR为低电平、LD为低电平时，D0-D3端输入的数据do-d3被置 入计数器，QQQiQ0=d3d2dido。当CR为低电平，LD为高电平时，如果CPD为高电 平，由CPU端输入计数脉冲，进行加计数。如果 CPU为高电平，由CPD端输入计 数脉冲，则进行减计数。如果 CPU和CPD端都为高电平，计数器保持状态不变。 用两片74192实现30秒定时器的计数如图5所示。当J3

3、接地时（即CR=0，同 时启动开关J2打向下端时，两片74HC192的 LD=0,计数器置30秒.当J2打向上 端时，LD=1，计时器工作，CPD端输入秒脉冲时进行减数。当计时器计时到 0时, BO和BQ同时输出低电平0。UPDOWW74192N图4 74192引脚图图5三十进制减法计时器3.时序控制电路图6是时序控制电路。J1是暂停/连续开关。开关J1打向右端时，U3输出 高电平，控制门U4打开，秒脉冲信号可以通过控制门 U4使计数器进行减数；开 关J2打向左端时，U3输出低电平，U4门关闭，秒脉冲信号被封锁，计数器处于 锁存状态。计数器完成30秒倒计时或清零后，B0为低电平，二极管发光，同

4、时 U1门关闭，计数器不再进行计数，并显示“ 00”。脉冲信号图6时序控制电路4.秒脉冲信号产生电路LM555秒脉冲发生器的振荡周期 T=twi+tw2=0.7 （ R1+2R2） C,振荡频率 f=1/T=1/ 0.7 （R1+2R2） C 1.43/ （R1+R2）C。本实验需要的周期是 1s, 计算出较为稳定的电阻电容值为： R1=20.4k Q ,R2=20.8k Q , C 1=100nF ,C2=2.2卩F。LM555秒脉冲发生器由555集成定时器构成，其引脚图如图 7所示。脉冲 信号产生电路如图8所示。OTTDISTER-2-T&ICHSGKDLM555CM图7 LM555引脚图

5、vcc5V秒脉冲图8脉冲信号产生电路5.译码和数码显示电路译码器将各级十进制计数器的计数结果进行二-十进制译码，并驱动数码管用十进制符号显示出来。译码显示器如图 9所示。图9译码显示器为保护显示器，使显示器与电阻串联，其电路图如图 10所示。U7 DCD HEX DIG RED2X4DIP100 Q接计时器图10 译码和数码显示电路6.报警电路当计数器递减计数到零（即定时时间到）或直接清零时，显示器显示“00”，计数器保持零状态不变，BO输出为低电平，此时+5V电源经10k电阻使发光二极管导通并发出红光电报警信号，完成报警功能。报警电路如图11所示。BO 脉冲信号图11发光报警电路四、性能的测

6、试1.直流稳压电源测试将万用表接到直流稳压电源上，进行仿真，其电路如图 12所示。万用表测试结果显示的数据如图13所示。图12直流稳压电源测试电路图13万用表的测试结果&万用表-XMM1万用表的数据显示为5.007V，即所设计的直流稳压电源的输出电压为 5.007V，非常接近5V,所以可认为此直流稳压电源合格。2.脉冲信号发生器测试14所示。示波将示波器连接到脉冲信号发生器上，进行仿真，其电路如图 器上所观察的波形如图15所示。图14脉冲信号发生器测试电路图15示波器测试所显示波形示波器所显示波形的周期为94.129ms,即所设计的信号发生器的输出信号 周期为94.129ms,其信号频率非常接

7、近1HZ所以此信号发生器合格。3.整体电路测试（1）预置30秒对电路进行仿真，将J2打向下端（接地端），J3打向上端（接地端），J1 打向右端。此时LD为低电平，显示器显示“ 30”，其仿真结果如图16所示。图16 30秒置数仿真结果从显示器显示“ 30”可以得知，整个电路可圆满完成置数功能（2）暂停/连续功能当置数30秒完成后，J2打向上端，计时器开始计时。计时开始后，暂停/ 连续开关J1打向右端时，U3输出高电平，控制门UI打开，秒脉冲信号可以通 过控制门m使计数器进行减数，实现连续功能；开关 J1打向左端时，U3输出 低电平，U4门关闭，秒脉冲信号被封锁，计数器处于锁存状态，实现暂停功能

8、。J1打向左端时暂停功能的仿真结果如图17所示，J1打向右端时连续功能的仿 真结果如图18所示。图17暂停功能的仿真结杲图18连续功能的仿真结果从图17的仿真结果可以看出，在减计时过程中，将 J1打向左端时（此时 显示器显示“ 10”，U3输出低电平，U4门关闭，秒脉冲信号被封锁，计时器停 止计时，且显示器显示结果保持不变（此时继续保持显示为“ 10”。从图18的仿真结果可以看出，当J1打向左端后（即处于暂停状态），再将 J1打回右端，U3输出高电平，控制门U4打开，秒脉冲信号可以通过控制门 Ut， 此时显示器显示“ 09”，并继续递减，从而实现连续功能。根据以上结果可得出电路能够成功实现暂停

9、/连续功能的结论（3）报警功能当计时器计时到零时，显示器显示“ 00”，此时计时器的BO端输出低电平， 发光二极管自动导通，发出红色报警信号。报警显示如图19所示。图20为发光 二极管报警时的局部放大图。图19报警功能仿真结果BO端图20报警时发光二极管的局部放大图保持打向上端不变，J1保持打向右 ，此时CR为高电平，计时器清零, 号。清零仿真结果如图 21所示。（4）清零报警功能计时器递减计时过程中（该过程中 J2 端不变），将开关J3打向下端（接高电平） 显示器显示“ 00”，报警器发出红色报警信图21清零功能仿真结果仿真结果表明将J3打向下端后，显示器自动清零，显示“ 00”，并且此时

10、报警器报警。电路能成功完成清零功能。五、结论根据实验要求，本设计方案圆满完成了设计要求和各项技术指标。电路结构 较为简单，条理清晰，准确度较高。脉冲发生器使用的是 555振荡电路，通过对 器件参数的调整，使其精度和稳定程度都有较高保证。如果能够通过分频电路来 代替555信号发生器的话，产生秒脉冲计时信号能够更加稳定和精准。六、 性价比综合各种因素来看，该方案所设计的电路比较经济实惠。 虽然由于该电路中 的元气件价格低廉但电路的总体性能比较稳定，效果很好，由此可见该方案的性 价比还是很高的，若把该方案所设计的电路做成实物图完全可以应用到篮球比赛 中。七、 课设体会及合理化建议这个设计方案的出台离

11、不开对资料的查询， 在查找资料的过程中我学会了如 何查找文献资料并把信息运用到自己的设计方案中去。 在以后的学习和生活过程中，会遇到许多困难和疑惑，我们应该充分利用现有资源来解决现实中的问题。 这次实验也让我对所学的知识有了更多理性和感性的认识， 把所学运用到生活中 去解决问题具有一种愉悦感和成就感。在连接实物图和仿真的过程中也遇到了不 少问题，通过自己的努力最终解决了出现的各种问题， 在这解决问题的过程中使 我学到了许多以前不太了解的知识， 同时也培养了思考问题的习惯。 同时，遇到 困难时，要勇于向老师和同学请教。总之，在这次实验过程中，我收获颇丰。在过程中我得到了锻炼，动手动脑 的能力得到

12、了加强，学到了许多书本上学不到的知识。参考文献1毕满清主编电子技术实验与课程设计（第三版）.M北京：机械工业出版 社，2005年2朱定华主编电子电路测试与实验.M北京：清华大学出版社，2004年3杨志忠主编电子技术课程设计.M北京：机械工业出版社，2008年4朱修文主编实用电子电路设计制作.M北京：中国电力出版社，2005年路勇主编.电子电路实验及仿真.M北京：北京交通大学出版社，2004年JutH916niared = Aa|I-KF- O_ I _ _ Ji 吟 a冃n可*mn11 gc 冃FLKMIWINZ6.inOWI dimsnoaaifxOM XZ?isss ? A/W03H 91

13、0 XJH Oaoedg = Aa|cr彌俪仝血电=姗;rK62園器审貝I沓朗附录II元器件清单序号编号名称型号数量U5 U6可逆十进制计数 器741922U3 U4二输入一输出与 非门74LS00N3U1 U2二输入一输出与 门74LS084U9555振荡器5LED1发光二极管LED灯6C1 C2 C3 C4 C5电容100pF2卩F1mF22卩F100 nF7R1 R2 R3 R4 R5 R6R7 R8电阻20.4K Q18.8K Q10KQ4*100 Q600 Q8J1 J2 J3开关Key space9U7 U8显示器DCD-HEX-DIG-RED10D2 D3 D4 D5二极管1N4001沈阳航空航天大学程设计（说明书）篮球竞赛 30秒计时器设计班级 / 学号 14060402/2011040604072学生姓名 荣柏林 指导教师 孙琦