24秒计时器课程设计.docx

1、24秒计时器课程设计电子课程设计篮球24秒计时器目录序言 (3一、设计任务及要求 (3二、总体框图 (3. . .三、选择器件 (4. .四、功能模块 (8五、总体电路设计 (12六、参考文献 (14七、心得体会 (14序言篮球比赛中除了有总时间倒计时外,为了加快比赛的节奏,新的规则还要求进攻方在24秒内有一次投篮动作,否则视为违例。本人设计了一个篮球比赛计时器,可对比赛总时间和各方每次控球时间既是。该计时器采用按键操作, LED显示,非常实用,此计时器也可作为其他球类比赛的计时器。篮球24秒计时器一、设计任务与要求1.有显示24秒的计时功能2.置外部操作开关,控制计时器的直接清零,起碇和暂停

2、连续功能3.计时器喂24秒递减计时器,其间隔为1秒4.计时器递减计时到0时,数码显示器不能灭灯应发出光电报警信号二、总体框图秒脉冲发生器外部操作信号译码/显示电路24t计数器控制电路报警电路二.1秒脉冲发生器:秒脉冲信号发生器需要产生一定精度和幅度的矩形波信号。实现这样矩形波的方法很多,可以由非门和石英振荡器构成,可由单稳态电路构成,可以由施密特触发器构成,也可以由555点哭构成等。不同的电路队矩形波频率的精度要求不同,由此可以选用不同电路结构的脉冲信号发生器。本实验中由于脉冲信号作为计数器的计时脉冲,其精度直接影响计数器的精度,因此要求脉冲信号有比较高的精度。一般情况下,要做出一个精度比较高

3、的频率很低的振荡器有一定的难度工程上解决这一问题的办法就是先做一个频率比较高的矩形波震荡器,然后将其输出信号通过计数器进行多级分项,就可以得到频率比较低精度比较高的脉冲信号发生器,其精度取决于振荡器的精度和分级项数。2.24秒减法计数器:24秒减法计数器采用74LS192设计,74LS192是十进制同步加法|减法计数器,采用8421BCD码编码,具有直接清零异步置数功能。74LS192的逻辑功能表如下:CPU CPD LD CR 操作0 0 置数 1 1 0 加计数1 1 0 减计数 1 清零3.控制电路按照系统的要求,电路应该完成以下4个功能;1当操作直接清零按键时,要求计数器清零。2当启动

4、按键闭合时,控制电路应封锁时钟信号CP(秒脉冲信号,同时计数器完成置数功能,显示器显示24秒字样。当启动按键释放时,计数器开始减法计数。3当暂停连续开关处于暂停状态时,控制电路封锁计数脉冲,计数器停止计数,显示器显示原来的数,而且保持不变,当暂停连续开关处于连续状态时,计数器正常计数,另外,外部操作开关都应该采取消抖措施,以防止机械抖动造成电路工作不稳定。4当计数器递减到零时,控制电路输出报警信号,计数器保持状态不变。三、选择器件555组成的多谐振荡电路 两个74ls组成的减法计数器3、非门74LS04 4.电阻 5。发光二极管 6.开关 74LS192的逻辑符号 其逻辑功能表上面可见。74L

5、S192为可预置的同步十进制双时钟加减法计数器,它具有上升沿有效地加计数时钟端UP和减计数时钟端DOWN;该计数器具有异步清零端,当清零信号CLR为高电平时,实现清零功能;该计数还有异步置数功能,当置数信号LOAD为低电平时,实现预置数;当计数器加计数,且计数值为9时,进位端CO输出宽度等于加计数脉冲UP的低电平脉冲,当计数器减计数,且计数值为0时,借位端BO输出宽度等于减计数脉冲DOWN的低电平脉冲电容 74LS00 74LS10 7段LED显示器 序列号名称型号备注序列号名称型号备注1 G1 74LS049 R1 10K1/8 W2 G2 74LS1010 R2 10K1/8 W3 G3

6、74LS0011 R3 10K1/8 W4 G4 74LS0012 R4 10K1/8 W5 N5 74LS1913 R5 1001/8 W26 N6 74LS1914 S1 开关27 LEDD1 红色15 S2 开关8 555 16 S3 开关单刀双掷四、功能模块1.秒脉冲发生器的工作原理它由比较器1和比较器2非门G1G2组成的SR锁存器和放电三极管Q1组成。比较器1的反相端是阈值输入端;若是同相端不外接控制信号,则是电阻分压得到的参考电压三分之二Vcc。比较器2的同相端是触发端;反相端是电阻分压得到的参考电压三分之一Vcc。当放电晶体管导通时,放电端于地相连。在复位端加低电平信号,锁存器复

7、位,可以使输出V o低电平。正常工作时,复位端应该加高电平。控制端所加电压可以改变比较器1同相端,比较器2反向端的电压值,因此也就改变了比较器1反相端的阈值电压和比较器2同相端触发电压。若是控制端不外接电压,则比较器1同相端的电压为三分之二Vcc,比较器2反相端的电压为三分之一Vcc。为了提高电路的负载能力,输出端设置了缓冲器G4。双极性定时器555的电源电压范围是516V,最大负载电流达200mA,CMOS型定时器555的电源范围是318V,最大负载电流为4mA。定时器555的输出高电平近似等于电源电压,低电平近似等于10V。用 555定时器构成的多谐振荡器555定时器主要是通过外接电阻R和

8、电容器C构成充.放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数10分的延时电路,以及多谐振荡器,单稳态触发器。施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。用555定时器构成多谐振荡器电路如下图,电路没有稳态,只有两个暂稳态,也不需要外加触发信号,利用电源Vcc通过R1和R2向电容C充电,使Uc 逐渐升高,升到三分之二Vcc时,Uo跳变到低电平,放电端导通,这时,电容器C通过电阻R2和D端放电,使Uc下降,降到三分之一Vcc时,Uo跳变到高电平,D端截止,电源Vcc又通过R1和R2向电容C充电。如此循环,振荡不停,电容器C在三分之一Vcc和

9、三分之二Vcc之间充电和放电,输矩形如下图 2.24秒减法计数器的工作原理由上述74LS192功能表看出,当LD=1时,CR=0,CPD=1时,如果有时钟脉冲加到CPU端,则计数器在预置数的基础上进行加法计数,当计数到9 (1001,CO端输出进位下降沿跳变脉冲;当LD=1,CR=0,CPU=1时,如果有时钟脉冲加到CPD端,则计数器在预置数的基础上进行减法计数,当计数到0(0000时,BO端输出借位下降沿跳变脉冲。由此设计出三十进制减法计数器,预置数位N=(00100100=(24,当低位计数器的借位输出端BO输出借位脉冲时,高位计数器材进行减法计数。当计数到高低位计数器都为0时,高位计数器

10、的借位输出端BO输出借位脉冲,使N3置数端LD=0,则计数器完成置数置零,在CPD端输入脉冲的作用下,进行下一循环的减法计数。3控制电路的工作原理 把 S2 拨向清零端时，74LS192 的 CR=1 时，计数器清零；当 s2 拨向工作 端时，CR=0，计数器进入工作状态，这时，若按下启动按键 S1 计数器置数，若 释放 S1，则计数器在置数的基础上开始递减计数。当 S3 拨向连续端时，G4 输 出为高电平，此时如果 BO=1，则将 G2 打开，秒脉冲进入计数器，计数器进行 连续计数，当 S3 拨向暂停端时，G4 输出低电平，将 G2 封锁，计数器没有计数 脉冲送入，暂停计数。当计数器满 24

11、 个脉冲，高位计数器 N5 的 BO 端输出低 电平，一方面将 G2 封锁，另一方面点亮发光二极管，发出报警信号。需要说明 的是，当 N5 计数到 0 时输出的借位信号持续时间很短，为了使得报警状态持续 足够的时间，可用锁存器将借位脉冲锁存起来，也可以单稳态电路将借位脉冲的 宽度展到足够宽度展到足够宽，然后用锁存或者展宽后的信号控制报警电路。 五、总体设计电路图 实验内容； 按照实验要求设计电路， 确定元器件型号和参数； 按图在实验板上搭建电路， 检查无误后，通电调试；检查功能是否符合要求，指示是否正确；对测试结果进 行详细分析，得出实验结论。 实验初步达到预定效果，经过调试频率，24 秒计数

12、器渐渐得到所要目标。 六、参考文献 毕满清主编.电子技术试验与课程设计.第三版.机械工业出版社 七、实验心得和体会 对于原理图的分析 画原理图的时候一步步的来。 1.首先实现基本的置数然后 24 秒递减的功能。 置数功能的实现并不难。 将LOAD 置低电平就可以实现。 2.实现计数到零之后停止计数并且报警。 首先搞清楚计数到零的标志是什么。当然是十位的借位端出现借位信号（到达 00 后个位向十位借位，十位不够，向跟高位借位，因此十位的借位端出现低电 平）。 设计的时候需要考虑，十位的BO 平时是高电平，clk 能够作用。到零后BO 是低电平，clk 不能够作用。这个太简单了，不用分析。应该想到

13、将十位的BO 和 CLK 相与之后送给个位的 CPD。 实现暂停功能的原理其实和到零后自动停止是差不多的。 应该想到到零后自动 停止是十位的BO 给信号，暂停时开关给信号而已。所以这样就很简单了。只 需要将此开关的输出和十位的BO 还有 CLK 相与就可以实现了。 实际实验中容易出现问题的地方 其他的倒没有什么，本人做实验的时候因为开关是拨动的那种。所以往往 暂停，开始，暂停，开始这样重复拨动的时候就会出现抖动情况，也就是在这样 拨动的过程中会出现数字乱跳的情况。 通过紧固连线还有小心的拨动开关不能从 根本上解决问题，只是减小几率。 在本次的课程设计中通过自己选题，找材料、分析、设计等，掌握了

14、一些软 件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到 解决实际问题的转变。通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动 手能力，培养了我的寻求解决问题的能力和团队精神，也增强了我其它方面的能 力。在设计中，我充分应用所学的知识，例如，集成电路 74LS 系列，三极管， 二极管，整定时器 555 等元件的应用。这次实践使我受益匪浅，在摸索该如何设 计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了我 的实际操作能力。在让我体会到设计电路艰辛的同时，更让我体会到了成功的喜 悦和快乐。 课程设计的自主设计，学习研究过程中，通过写课程设计的总结报告，初步 训练我的书面表达能力、组织逻辑能力，这些技能应用性强，对我的将来就业和 进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，使我们做到理论与实际 的联系，收获很大，并且我也深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我的自 学能力和应对挑战能力。为今后学习打下了坚实的基础，培养了我们严谨务实， 戒骄戒躁的作风。