篮球竞赛30秒计时器设计课程设计1文档格式.docx

1、当启动开关断开时，计数器开场计数；当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁脉冲信号，计数器处于封存状态，计数器停顿计数；当暂停/连续断开时，计数器连续累计计数；当计数器递减计数到零时，报警灯发出报警信号。三、电路设计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，构造框图如图2所示。变压器整流电路滤波电路稳压电路交流输入 直流输出 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。

2、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进展设计，74192是十进制同步加法/减法计数器，它采用8421BCD码二-十进制编码，其功能表如表1所示。 表1 74192的功能表CPUCPDCR操作置数1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d0-d3被置入计数器，Q3Q2Q1Q0=d3d2d1d0。当CR为低电平，LD为

3、高电平时，假如CPD为高电平，由CPU端输入计数脉冲，进展加计数。假如CPU为高电平，由CPD端输入计数脉冲，那么进展减计数。假如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接地时即CR=0，同时启动开关J2打向下端时，两片74HC192的LD2打向上端时，LD=1，计时器工作，CPD端输入秒脉冲时进展减数。当计时器计时到0时，BO1和BO2同时输出低电平0。 图4 74192引脚图BO 接显示器 接显示器 脉冲信号 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

4、，控制门U4翻开，秒脉冲信号可以通过控制门U4使计数器进展减数；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，BO为低电平，二极管发光，同时U1门关闭，计数器不再进展计数，并显示“00。 脉冲信号BO秒脉冲 图6 时序控制电路电路LM555秒脉冲发生器的振荡周期T=tw1+tw2=0.7R1+2R2C，振荡频率f=1/T=1/0.7R1+2R2C（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：R1k,R2=20.8k, C1=100nF ,C2=2.2F。LM555秒脉冲发生器由555集成定时器构成

5、，其引脚图如图7所示。脉冲信号产生电路如图8所示。图7 LM555引脚图 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展二-十进制译码，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。 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

6、报警电路四、性能的测试 1.直流稳压电源测试 将万用表接到直流稳压电源上，进展仿真，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。 将示波器连接到脉冲信号发生器上，进展仿真，其电路如图14所示。示波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，其信号频率非常接近1

7、HZ，所以此信号发生器合格。 1预置30秒 对电路进展仿真，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，计时器开场计时。计时开场后，暂停/连续开关J1打向右端时，U3输出高电平，控制门U4翻开，秒脉冲信号可以通过控制门U4使计数器进展减数，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。J1打向左端时暂停功能的仿真结果如

8、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 暂停功能的仿真结果 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，计时器停顿计时，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翻开，秒脉冲信号可以通过控制门U4，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可以成功实现暂停/连续功能的结论。（3）报警功能 当计时器计时到零时，显示器

9、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部分放大图。 图19 报警功能仿真结果 BO端 接+5V 接U1 图20 报警时发光二极管的部分放大图 4清零报警功能 计时器递减计时过程中该过程中J2保持打向上端不变，J1保持打向右端不变，将开关J3打向下端接高电平，此时CR为高电平，计时器清零，显示器显示“00，报警器发出红色报警信号。清零仿真结果如图21所示。 图21 清零功能仿真结果 仿真结果说明将J3打向下端后，显示器自动清零，显示“00，并且此时报警器报警。电路能成功完成清零功能。 五、 结论根据实验要求

10、，本设计方案圆满完成了设计要求和各项技术指标。电路构造较为简单，条理明晰，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。假如可以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可以更加稳定和精准。六、 性价比 综合各种因素来看，该方案所设计的电路比拟经济实惠。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拟稳定，效果很好，由此可见该方案的性价比还是很高的，假设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

11、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理解的知识，同时也培养了考虑问题的习惯。同时，遇到困难时，要勇于向教师和同学请教。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，动手动脑的才能得到了加强，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

12、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，2021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5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 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LM555CM5LED1发光二极管LED灯6C1 C2 C3 C4 C5电容100pF2F1mF22F100nF7R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8电阻10K4*1006008J1 J2 J3开关Key space9U7 U8显示器DCD-HEX-DIG-RED10D2 D3 D4 D5二极管1N4001沈阳航空航天大学课 程 设 计说明书篮球竞赛30秒计时器设计班级 / 学号 学 生 姓 名 荣柏林 指 导 教 师 孙琦