足球倒计时课程设计报告.docx

1、足球倒计时课程设计报告数字电子技术课程设计报告题目:篮球倒计时设计学生学号： 学生姓名： 专业班级：起止日期： 足球 倒计时牌设计任务书1设计目的与要求 设计一个足球倒计时牌。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1） 设计的倒计时牌，能直接显示“分”，“秒”；（2） 能同时实现1分钟暂停倒计时，中场10分钟暂停倒计时；（3） 终场和暂停的声音提示；（4） 注意3种倒计时之间的相互逻辑。2设计内容 （1） 画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2） 确定元器件及元件参数；（3） 进行电路模拟仿真；（4） SCH文件生成与打印输出；3编写设计报告写出设计的全过程，附

2、上有关资料和图纸，有心得体会。4 参考文献5 篮球倒计时电路原理图6 总结 篮球倒计时设计摘要：本电路通过555与组成的多谐振荡器产生一定频率的脉冲信号，经分频器分频输出标准的秒脉冲信号，送往倒计时电路，计时电路的秒计时、分计时。输出则送往译码显示电路，显示出当前时间。此外电路还有报警电路。关键词：多谐振荡器、555电路、门电路、计数器、译码器、 显示器、T触发器。1 引言在我们举行篮球比赛时经常使用到倒计时电路来计算时间。篮球倒计时电路为我们的篮球比赛提供了便利,它利用集成电路成,时间准确,而且有报警功能，具的提醒的作用，数字显示清晰直观.下面介绍篮球倒计时器的电路设计2 总体设计方案2.1

3、 设计思路由555定时器与RC组成的振荡器产生一个周期为1ms脉冲信号，送往分频器。分频器由3个74LS90级联而成，每个块为1/10分频，三个级联最后输出即为所需的1HZ的秒脉冲信号此信号送往20/10分钟倒计时电路、1分钟暂停倒计时电路、24秒进攻倒计时电路和报警电路等。秒计时器和分计时器都是由4510组成的60进制的计数器，秒计时器引入1HZ的秒脉冲后进行减计数，当减计数累计够60秒时发出借位信号，分计时器被触发，减计数。分计时器与秒计时器类似。20/10分钟倒计时器则有20与10进制两种计时电路，完成时实转换，另外电路还有报警电路，当中场结束时或暂停结束或24秒进攻结束时，输出信号来驱

4、动报警音响电路，发出响声。2.2 设计方框图秒个位图1 总体方框图3设计原理分析3.1 秒脉冲电路该电路主要由振荡电路和分频器组成。3.1.1 振荡电路的设计振荡电路由555集成定时器和RC组成的多谐振荡器。其电路原理图如图2所示。555内部的比较器灵敏度较高，而且采用双差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响小其中2脚为触发输入，5脚为控制电压，6脚为阈值输入，7脚为放电端，8为电源，3为输出。555内部结构图如图3所示。图3555定时器原理图图2振荡电路原理图当接通电源后，电容C2被充电， Vc上升，当Vc上升到2Vcc/3时，触发器被复位，同时放电BJT T导通，此时V0为低

5、电平，电容C2通过R3和T放电，使Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，触发器又被置位，V0翻转为高电平，电容器C2放电志需时间约为tpl=0.7R3C2。图4振荡器工作波形当放电结束后，T截止，Vcc将通过R1，R2（可调），R3向电容器C2充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需时间为 tph=0.7(R1+R2+R3)C，当Vc上升到2Vcc/3时，触发器又发生翻转，高频方波信号，频率为f0=1/(tpl+tph)=1.43/(R1+R2+2R3)C,其中R2为可调电阻，可以调节R2得到需要的频率，本电路要求 f0=103HZ。送往分频器。3.1.2 分频器的设计分频器的电路原理图如图

6、5所示。图674LS90原理图分频器的主要功能是产生标准的秒脉冲信号。本电路选 表1 74LS90-BCD十进制计数时序用的是74LS90,用三块级联组成分频器，其内部结构如图6CPQD QC QB QA 01234567890 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1所示。它由4级触发器与几个控制门组成。为下降沿触发， 其中第一级触发器是一个独立的1位二进制计数器计数脉冲CPA从14脚输入，QA端输出，每输入一个脉冲QA状态翻转一次。第二至第四触发器组成一个独立的五进制计数器，计数脉冲CPB从1脚

7、输入，Q1,Q2及Q3输出。若将Q0与CPB相连接，计数脉冲由CPA输入，则Q3Q2Q1Q0的输出为8421的BCD码。构成一个BCD码十进制计数器，计数时序如表1所示。74LS90有两个复位端MR1、MR2和两个置位端MS1、MS2,复位端和置位端都为高电平有效。不用时将它们接地即可。因74LS90为1/10分频，将3片进行级联，可获得需要的1HZ的脉冲信号，此信号从第3片的Q3输出，送往秒计数电路。3.2 倒计时电路4510是异步复位，可预置数，十进制（BCD码）可逆计数器。MR是复位端。当MR1时，无论其他输入端是什么状态，计数器都被清零。PE是异步预置数允许端。当PE1时，预置数输入端

8、P0-P3上的数据被置入计数器。当MR0，PE0，进位端0时，计数器计数。此时U/D端可控制计数的加、减，当U/D1时，每有一个CP上升沿，计数器的计数值加“1”，当U/D0时，每有一个CP上升沿，计数器的计数值减“1”。是进位借位输出端。当加计数计数到最大计数值时，就要进位;当减计数到“0”时，就要借位。这时在一个周期内保持为“0”。其他情况下均为“1”。3.2.1 20分钟/10分钟倒计时电路20/10分钟倒计时电路主要由四片4510组成，可通过改变分十位的置数实现20分钟倒计时和10分钟倒计时的转换。因是倒计时电路，U/D端接低电平。秒个位：其变化范围是0000-1001十个状态，没有多

9、余状态，无须置位，所以这P0,P1,P2,P3,PE均接低电平。秒脉冲送入其CP端，当Q3Q2Q1Q0由0000变为1001时，借位端发出借位信号0。即由1变0。送往秒十位的CP 端。秒十位：其变化范围为0000-0101六个状态，有多余状态，正常时Q3Q2Q1Q0=0000, 下一个状态为1001。现应置位为0101，故P3P2P1P0=0101.Q3Q2Q1Q0由0000变为0101时，由1变为0，其送往分个位的CP端。图7 20/10分钟倒计时电路分个位：其变化范围也为0000-1001十个状态，所以其接法与秒个位相同，其送往分十位CP端。分十位：分十位应根据20分钟倒计时或10分钟倒计

10、时。将P3P2P1P0分别置位为0010和0001，P3P2接低电平，P1P2均在0，1间变化，可用一个T触发器实现其置位。20/10分钟转换电路：每次按下开关S2，P1P0由01变为10，或由10变为01，同时分十位，分个位实现置位操作，秒十位，秒个位实现复位操作，为倒计时做好准备。3.2.2 1分钟倒计时电路当比赛中因故需要暂停时，20/10分钟倒计时电路停止工作，1分钟倒计时电路开始工作，可作单刀双掷开关S1实现其转换。开关S1与“暂停”端连接时，20/10分钟倒计时停止计时，再按下S4时，一图8 1分钟倒计时电路分钟倒计时复位为00，并开始倒计时，计时至00时，触发报警电路报警。此时把

11、开关S1与“计时”端连接，20/10分钟电路开始计时。3.2.3 24秒倒计时电路为使本电路的功能更强大，适用性更强，应用范围更广泛，加设了24秒进攻违例电路。电路的基本组成如图9所示。同样是用两片4510计数器实现，秒个位中置位端P3P2P1P0=0100,秒十位置位端P3P2P1P0=0010.它的CP脉冲也取自于“计时CLK”端，与20/10分钟倒计时电路同时计时，每次按下开关S3时，电路置位为24秒并开始倒计时，由于和20/10分钟倒计时电路接于同一端，当比赛暂停时，本电路也停止倒计时，与主计时电路保持时间一致。3.3 译码/显示电路 本电路主要由4511完成译码驱动功能，图9 24秒

12、进攻倒计时电路4511包含4位锁存器，BCD码7段译码器和输出显示驱动器。4位锁存器由锁存允许输入端LE控制。可以输入0F16种组合，但只有09为有效数据，AF为无效数据，不显示任何内容。数据输出端有七个，分别为A,B,C,D,E,F,G,它们是经过译码缓冲的七段显示驱动器输出。而且设置了消隐功能。对于4511，当其消隐输入端为低电平时，将使所有的数据输出端保持在低电平，从而使显示消隐。为了方便对显示器的测试，还设置了灯测试输入端。当为低电平时，将使全部7个数据输出端保持高电平，7段全部显示。其输入端ABCD分别接对应的4510的Q0Q1Q2Q3端。锁存允许输入端LE接低电平，使A,B,C,D

13、四端直接送入译码器。试灯端接高电平。显示/消隐输入端接高电平。3.4 报警电路 报警电路如图10所示：倒计时结束前，因四个借位输出端至少有一个高电平，所以三极管BG1导通，集电极为低电平，BG2截止，音乐芯片构不成回路，不发出报警音乐。当计时完毕时，显示为0000，四个借位输出端发出借位信号0，BG1截止，BG2导通，音乐芯片构成回路，图10 报警电路发出报警音乐。同时借位信号0经一非门接到秒个位 CI端，使显示保持0000不变。因报警电路无开关控制，采用如图所示的计数器控制，使报警时间为5秒。当有一个倒计时到零时，D触发器的CP端接收到一下降沿信号，将D端的1置到Q端，计数器开始计数，同时端

14、为0，报警电路开始工作，当QDQCQBQA=0101时，D触发器R端接收到一低电平，Q端清零,端为1，报警电路停止工作，直到下一个触发信号到来，报警电路再次工作。4 参考文献 1 路勇. 电子电路实验与仿真. 北京: 清华大学出版社.2 彭介华电子技术课程设计指导北京：高等教育出版社，1997年3 毕满清电子技术实验与课程设计北京：机械工业出版社，2001年 5附录：整体电路原理图篮球倒计时电路原理图6、总结1 实验过程中遇到的问题及解决方法1 面包板测试测试面包板各触点是否接通。2 七段显示器与七段译码器的测量把显示器与CD4511相连，第一次接时，数码管完全没有显示数字，检查后发现是数码管

15、未接地而造成的，接地后发现还是无法正确显示数字，用万用表检测后，发现是因芯片引脚有些接触不良而造成的，所以确认芯片是否接触良好是非常重要的一件事。3 时间计数电路的连接与测试六进制、十进制都没有什么大的问题，只是芯片引脚的老问题，只要重新插过芯片就可以解决了。但在六十进制时，按图接线后发现，显示器上的数字总是100进制的，而不是六十进制，检测后发现无论是线路的连通还是芯片的接触都没有问题。最后，在重对连线时发现是线路接错引脚造成的，改过之后，显示就正常了。4 校正电路因上面程因引脚接错而造成错误，所以校正电路是完全按照仿真图所连的，在测试时，开始进行时校时时，没有出现问题，但当进行到分校时时，

16、发现计数电路的秒电路开始乱跳出错。因此，电路一定是有地方出错了，在反复对照后，发现是因为在接入校正电路时忘了把秒十位和分个位之间的连线拿掉而造成的，因此，在接线时一定要注意把不要的多余的线拿掉。2 设计体会通过这次对计时器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于计时器的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。3 对设计的建议我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状况，完成设计