数字电子技术课程设计-篮球24秒计时课程设计.doc

数字电子技术课程设计报告题 目: 篮球竞赛24S计时器 姓 名： 李想 专 业： 光电信息科学与工程 班 级： 132班 学 号： 180335244 任课老师： 刘念 篮球竞赛24S计时器前言计时器概述数字电子技术课程设计是数字电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛30秒计时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是一时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。一、设计任务及要求1设计任务 本设计主要能完成：在篮球比赛中，规定球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。本课程设计“篮球24秒计时器”可用于篮球比赛中，用于对球员持球24秒的限制。一旦球员持球时间超过24秒，他就报警。2设计要求1、电路具有时间显示功能，2、要求电路为24秒递减计时，；3、元器件及参数选择4、要求外部开关控制清零，暂停和复位，；5、电路仿真与调试；3、主要器材：1、七段共阴极数码2个2、74LS192D3、74LSO8D4、74LSOOD5、蜂鸣器6、发光二极管7、脉冲信号源8、单刀双掷开关。（4）编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心 得体会。 二、 电路框图及工作原理1、信号发生器脉冲的发生由时钟信号源提供2、 计数器计数器由两片74LSl92同步十进制可逆计数器构成。74LSl92功能简介如下：具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下。其中为置数端，CPU为加计数端，CPD为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其中A、B、C、D为置数输入端，LOAD为置数控制端，CLR为清零端，UP为加计数端，DOWN为减计数端，QA、QB、QC、QD为数据输出端，CO为非同步进位输出端，BO为非同步借位输出端。本设计实验为利用减计数端输入秒脉冲信号，进行减法计数，也就是倒计时。这时计数器按842l码递减进行减计数。利用借位输出端BO与下一级74LSl92的DOWN端连接，实现计数器之间的级联。利用置数控制端LOAD实现异步置数。当CLR = 0，且LOAD为低电平时，不管UP和DOWN时钟输入端的状态如何，将使计数器的输出等于并行输入数据，即QDQCQBQA =DCBA。24循环的设置为，十位片的DCBA =0010，个位片的DCBA = 0100。3、 电路框图24秒计时器包括秒脉冲发生器、计时器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能。而控制电路完成计数器的直接清零、启动、计数、暂停计数。秒脉冲发生器产生的信号是时钟脉冲和定时标准。译码显示电路由74lL和共阴极七段LED组成24秒计时器的总体参考方案框图如图2-1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。经过对电路功能的分析，整个24秒倒计时电路可由秒脉冲信号发生器、计数器、译码器、控制电路、报警电路组成。4、译码部分由74LSl92D直接输出给4线输入的7段数码管进行显示，这样构成的电路更加简单。5报警电路当借位输出端BO输出为低电平时，发光二极管LED2发光，同时在该处连一个蜂鸣器发出报警声。6控制电路。控制电路用来完成计数器的清零、启动和暂停继续计数。与非门U7A、实现计数器的复位、计数和保持“24”，以及声、光报警的功能。开关功能说明如下。开关A：清零开关。A处于高电平时，计数器自动清零，控制电路发出声、光报警信号，计数器保持“0”状态不变，处于等待状态；当A处于低电平时，计数器开始计数。开关B：暂停开关。当“暂停连续”开关处于“暂停”(开关B接低电平)时，计数器暂停计数，显示器保持不变；当此开关处于“连续”(开关B接高电平)时，计数器继续累计计数。开关C：手动复位开关。当开关C接低电平，不管计数器工作于什么状态，计数器立即复位到预置数值，即“24”；当开关C接高电平时，计数器从24开始计数。三、 各功能块电路图1、 复位电路2、 显示电路3、清零电路4、脉冲发生电路5、 产生计数电路它的计数原理是 : 只有当低位 端发出借位脉冲时 , 高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零 , 且 为 0 时 , 置数端 =0, 计数器完成并行置数 , 在 端的输入时钟脉冲作用下 , 计数器再次进入下一循环减计数。四、安装调试首先在纸上画出电路图，根据电路图连接电路。完成后进行调试，调试时先按着模块进行各模块调试，后进行整体电路调试，当发现问题时，要分析其原因，更换原件或重新连线，保证电路正常运行。五、总接线元件布局简图篮球竞赛24S计时器仿真电路如下六、结论本设计主要通过模块化思想，逐步实现设计所需达到的功能要求：时钟模块为减计数提供一个频率为1Hz的脉冲信号，从而实现计数器计数间隔为1秒钟；计数、译码显示模块主要是为了达到能显示减计数功能；报警模块是为了实现当减计数到零时发出光电报警信号；控制模块主要是为了实现计时器的启动、直接清零和暂停/连续功能，其中在直接清零时，由外控制开关控制译码器消隐端，从而可以实现显示译码器灭灯；通过暂停/连续开关从而实现断点计时功能。至此，本设计能完成所有任务及要求。