1、电子技术课程设计篮球比赛计时器电子技术课程设计-篮球比赛计时器 学院: 专业、班级:姓名: 学号:同组者: 指导老师: 目 录一、设计任务与要求2二、总体框图2三、器件选择3四、功能模块6五、总体设计电路图12六、实验结果及分析13七、心得体会13八、参考文献14篮球比赛记时器设计报告一、设计内容及要求: 1、篮球比赛全场时间48秒,共分为4节,每节12分钟,要求开机自动置节计数器为第“1”节,节计数器为“12分00秒”。2、用数字显示篮球比赛当时节数及每节时间的倒记时,计数器由分、秒计数器完成,秒计数器为摸60,分计数器应能计满12分钟。3、能随时用钮子开关控制比赛的启动/停止,启动后开始比
2、赛,停止期间不计时,重新启动后继续计时。 4、每节比赛时间结束时,能以音响自动提示并暂停计时,同时节数自动加1。5、秒信号不必考虑时间精度,可利用实验仪上所提供的连续脉冲(方波)。二、总体框图依照课程设计的内容和要求,可将系统分为:主电路、开关启动/停止控制电路、置数电路和音响电路这四个功能模块。而主电路分为一个12进制减法、一个16进制减法、一个4进制加法计数、译码、显示电路;置数电路分为开机置数电路、每节比赛时间结束电路、每节比赛时间结束置数电路;开关电路分为防抖动开关电路、启动/停止控制器;音响电路分为音频振荡器、门控电路、喇叭电路。所参考的原理框图(图一)如下: 图一篮球比赛计时器的原
3、理框图三 选择器件1、74LS04是6非门(反相器),它的工作电压是5V,他的内部含有6个coms反相器,74LS04的作用就是反相把1变成0。 74LS04六个独立的反相器(6个非门)。它的功能表: 引脚功能:输入是A,输出是Y,6个相互独立倒相。供电电压5V,电压范围在4.755.25V内可以正常工作。门数6,每门输入输出均为TTL电平(2v高电平),低电平输出电流-0.4mA,高电平输出电流8mA。 2、74ls00是常用的2输入四与非门集成电路,他的作用很简单顾名思义就是实现一个与非门。它的功能表如下: Vcc4B4A4Y3B3A3Y _14 13 12 11 10 9 8Y = AB
4、 ) 2输入四正与非门 74LS00 1 2 3 4 5 6 7 1A1B1Y2A2B2YGND 74LS00真值表:A1 B=1 Y=0A0 B=1 Y=1A1 B=0 Y=1A0 B=0 Y=1 3、74ls10管脚图74ls10引脚图:Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8 Y = ABC ) 3输入三正与非门 74LS10 1 2 3 4 5 6 7 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND四、功能模块1译码显示电路 选用器件时应注意显示译码器和显示器的相互配合。一是驱动功率要足够大,二是逻辑电平要匹配。例如,采用共阴型LED数码管应选“译中
5、”为高电平的译码器;高电平驱动LED数码管时不能用普通TTL译码器,应选用功率门或者OC门。2开关启/停控制电路防抖动开关电路 由于机械开关的机械振动不适合对反应速度极快的门电路进行控制, 否则会发生误操作,所以应加防抖动电路产生稳定的0/1输出。 启/停控制电路当 Q1=1(开关置于启动位置)时,秒CP可加进秒计数器;Q1=0(开关置于暂停位置)时,秒CP被封锁;CP为固定“1”,则秒停走。Q2为每节比赛时间结束是发出的控制信号: 当Q2=0(每节比赛尚未结束)时,计数器计时;当Q2=1(每节比赛结束)时,计时器停止计数。清零电路 若选用加法计时,则当计到全场48分后,要继续开始新的一场比赛
6、,必须清零。 开机时要求清零,可选用RC电路来实现,如图:3、置数电路、开机置数电路设计的电路要求开机能正确置数,可以选用RC电路的瞬态响应来实现 。开机时由于电容两端电压不能突变,则上图中初始电压Uc1(0)=0V,反相后若置数信号要求高电平有效,可利用这个高电平信号去置数。经过一段时间后,Uc1充电至高电平,经反相后,置数信号将不再起作用,应许进行比赛。若置数信号要求低电平有效,则可将R、C互换。采用非门是为了加一级门电路隔离干扰,提高抗干扰能力。 R、C参数的选择要考虑两个因素:延迟时间和器件对高低电平的要求。若RC太小,则置数不可靠,因为时间太短,来不及动作。若RC时间常数太大,会使开
7、机高电平置数图中的Uc1无法充电至高电平范围(2、7);或会使开机低电平置数电路中的Uc2无法达到要求的低电平范围,两种情况都会使置数一直进行,无法正常进行比赛。(2)、每节比赛时间结束电路上图四所示电路,根据减法计数器的特点,当计时器减至“00”分“00”秒时,每节比赛时间结束,应取出一个控制信号来。所选器件74LS192的逻辑功能可知,计时器减至0时其借位输出端BO的后半个周期会出现低电平,将分计时器十位D触发器的Q端和分计时器个位及秒计时器的三个74LS192的借位输出BO相“或”,就得到低电平有效的“每节比赛时间结束”控制信号,利用此信号使Q2置1,表示每节比赛时间结束。 利用Q2=1
8、可以控制计时器置初始值、音响电路发声、计时器暂停工作。然后将钮子开关K拨至暂停位置可以使Q2恢复为0,不再置初始值从而允许比赛进行,停止音响提示、允许计时器工作。当休息时间到后,用钮子开关K拨至启动位置,又可开始新的一节比赛。这样每节比赛时间结束时,用钮子开关关断声音,下一节开始比赛时再用钮子开关启动。、每节比赛时间结束置数电路节计数器只在开机时置数1,而计时器在开机时置“12分00秒”,还在每节比赛时间结束后也应该置数,来保证下一节比赛的顺利进行。由下图可知:开机置数(Yc1=1)与节时间到置数(Q2=1)的逻辑关系为相“或”。选用或门及非门实现相应的控制。3音响电路音频振荡器 音频振荡信号
9、VS可为正弦波或矩形波,一般800-1000HZ,可选用多种方案实现,如RC环形振荡器、自激对称多谐振荡器、555集成定时器构成的振荡器等。 门控电路及喇叭电路图六所示的门控电路及喇叭电路,利用TTL的功率门或OC门直接驱动小功率喇叭发声。CP1是周期1S的矩形波,则会产生隔半秒的嘟声,Q2是每节比赛的时间结束控制信号。(3)报警电路报警电路可用555定时器构成,也可用发光二极管代替。用555定时器需要构成振荡器,相对于用发光二极管比较复杂。4、安装调试安装完成一部分单元电路后,应先调试该单元电路功能,正常后再与其他的单元电路连接起来,最后统一调试。调试步骤如下:(1)主电路 显示电路-译码电
10、路-六十进制和二十进制的减法计时器、十进制的加法计数器(2)开关启/停控制电路防抖动开关电路-启/停控制器(3)置数电路1 开机置数电路通过开关机,检查是否可靠实现开机置数功能,并且将开关置启动位置,检查是否实现了十二进制减法计数器和四进制加法计数器。2 每节比赛时间结束电路先检查当计数器减至“00”分“00”秒时,即Q2是否置为1,计时器是否暂停工作。然后将钮子开关K拨至暂停位置,观察Q2是否恢复为0;再将钮子开关K拨至启动位置,观察是否计时器开始计时。3 每节比赛时间结束置数电路应当先检查计时器减至“00”分“00”秒时,即Q2置数为1时,计时器是否置初始值。然后将钮子开关K拨至暂停位置后
11、再启动,观察是否计时器开始倒计时。4 音响电路音频振荡器-门控电路-喇叭电路五、总体设计电路图 图七总体电路原理图 如图七所示,当开关A接右时,经防抖动开关输出为低电平,经过与门,仍为低电平,则LD=0,实现置数;开关A接左时,输出为高电平。图中的暂停/连续开关由空格键控制,当接右时,经防抖动开关输出为1,BO无借位时输出为1,有脉冲时为1,经三输入的与非门为0,再经与非门为1,所以能正常工作;当开关接左时,经防抖动开关后为0,经两个与非门仍为0,实现暂停计时。六、实验结果及分析1、拨动开关,当A=0时重新置数,当A=1时开始计数。当按空格键输出为0时暂停,当按空格键输出为1时继续。2、当计时
12、器从12分00秒递减到00分00秒时,数码显示器不灭灯,同时发光二极管发光报警。但遗憾的是在仿真中二极管没有发光。3、手动控制K1和K2实现暂停和连续功能。4、在MULTISIM中进行仿真用Multisim2001进行模拟仿真,按照实验设计好的电路在Multisim2001中进行放置元件、设置电路参数、连接各元件,然后进行功能测试,经几次修改布线错误最终仿真成功。其中也出现些不可避免的误差,例如刚开始时不能实现六十进制。5、实验连线时比较成功,可遗憾的是显示器的第一位数字不能正确显示出来。七、心得体会这次的课程设计,学生可以选择老师的题目,也可以自己命题,并且能够组队操作,很有趣味,同时也可以
13、学到很多东西. 我认为,在这个学期的课程设计中,收获颇多,在此过程中,我们通过查找大量资料,请教老师,以及不懈的努力,不仅培养了独立思考,动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高.更重要的是,在实验课上,我们学会了很多学习的方法.而这是日后最实用的,真的是受益匪浅.要面对社会的挑战,只要不懈的努力,任何事情都会做到很好。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在闫老师的辛勤指导下,终于游刃而解。同时,在闫老师的身上我学得到很多实用的知识,在此我表示感谢!同时,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!八、参考文献1阎石主编. 数字电子技术基础. 第4版. 高等教育出版社2毕满清主编. 电子技术实验与课程设计. 第3版. 机械工业出版社3标准集成电路数据手册TTL电路, 电子工业出版社
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