篮球30秒计时器设计 3.doc

篮球竞赛30秒计时器
1设计目的
掌握数字电路系统的设计方法、装调技术及篮球竞赛30秒计时器的设计，使得学生将所掌握的电子技术理论知识与实际相结合，提高学生的动手设计能力和科研创新能力，更好的培养学生的学习兴趣。
2设计内容及要求
2.1具备显示30秒计时功能；
2.2计时器为递减工作，间隔为1S；
2.3递减到0时发声光报警信号；
2.4设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停。
3电路工作原理
3.1分析要求，画原理框图
30秒计时器的总体方框图如图3.1所示。它包括秒脉冲发生器，计数器，译码显示电路，报警电路和控制电路等五个部分组成。其中计数电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的清零，启动，暂停等功能。
图3.1原理框图
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。
译码显示电路用DCD_HEX。报警电路用发光二极管和蜂鸣器组成。

3.2电路图
3.2.1 电路如图3.2.1，该方案计数部分有两片74LS192十进制可编程加/减计数器等组成。它的计数原理是：只有当低位BO1端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高低位计数器全处于零，且低位没有脉冲输入时，置数端LD=0, 计数器完成并行置数，在低位有时钟输入的情况下，计数器再进行下一次减计数。

图3.2.1电路图

J1实现连续/暂停,J2实现置数/计数功能，J3为清零鍵。当显示减为00时高位BO端发出借位脉冲，使低位芯片无脉冲输入，电路停止计数，同时LED发出报警信号。

4单元电路设计
4.1倒计时电路
该电路主要由两片71LS192构成。74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。 CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。LD为预置输入控制端，异步预置。CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出，BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。

74LS192引脚图

74LS192功能表

在该设计中，利用芯片的减计数功能，即时钟脉冲从cpd输入，而cpu接高电平。采用两片芯片级连的方式，低位的借位信号作为高位的时钟信号。高位的借位信号通过与非门控制地位的CP输入，从而当倒计时为00时达到停止计数的目的。置数采用8421BCD码，24转化为8421BCD码为00100100。电路接线如图所示：

图4.1倒计时电路

4.2秒脉冲信号控制电路
图4.2是秒脉冲信号CP的控制电路，控制CP的放行与禁止。当定时时间未到时，74LS192的借位输出信号BO=1，则CP信号受“暂停/连续”开关控制。当定时时间到时，BO=0，CP信号被封闭，计时器保持零状态不变。

图4.2脉冲控制电路

4.3秒脉冲信号发生电路
如图4.3，由NE555构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容C1被充电，VC上升，当VC上升到2/3VCC时，触发器被复位，此时V0为低电平，电容C通过R2和T放电，使VC下降，当下降至1/3 VCC时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。当C放电结束时， VCC将通过R2和R3向电容器充电，VC由1/3VCC上升到2/3VCC。当VC上升到2/3VCC时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：f=1.43/[(R3+2R2)C]。
按理论这里我们应选择R2=68K，C=10u
f，R3=7K。然而实际电路中却无法输出频率为1Hz的秒脉冲，只能如图取R3=100，R2=1.8K，C1=100n，C2=10u达到要求。

图4.3秒脉冲信号发生电路

5电路运行结果

6收获体会
本次课程设计是我们第二次课程设计。作为是电子信息工程专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次课程设计恰恰又给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后出结果，都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。 设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。    制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚韧的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如CP脉冲的供给通断等。在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做。总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦。

7元器件明细表
元件名称
型号
规格
数量
备注
显示器
DCD_HEX
小号
2

8421BCD码计数器
74LS192
直插式
2
16脚
脉冲电路
555
直插式
1
8脚
非门集成芯片
74LS04
直插式
2
14脚
三输入与非门集成芯片
74LS10
直插式
1
14脚
电容

0.1uF、10uF
2

色环电阻
Rest
10K、0.1K、1.8K
若干

发光二极管
LED
小号
1

蜂鸣器
BUZZER

1

开关
按键
一路
3

电线

若干

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