电子技术课程设计报告格式

电子技术课程设计报告 设计课题： 篮球竞赛24秒定时电路姓 名： 张立山 陈正炎 李讯文 学 号： 专 业：电气工程及其自动化指导老师：刘芳梅设计时间：2010年 05月22日 05月30日电子与信息工程学院2目 录1.设计任务与要求12.设计方案13.设计原理与电路14.电路的组装与调试15.设计总结16.附 录27.参考文献2题目 电子技术课程设计篮球竞赛24秒定时电路1. 设计任务与要求1. 设计一个24秒计时电路，并具有时间显示的功能。 2. 设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停连续计时。3. 要求计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。4. 当计时器递减计时到零（即定时时间到）时，显示器上显示00，同时发出光电报警信号。2. 设计方案分析要求，画出原理框图 24秒定时器的总体参考方案框图如图11-1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)等五个部分组成。其中计数器和控制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。 秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。 译码显示电路用CD4048和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管代替。3. 设计原理与电路 1.单元电路设计 (1)8421BCD码递减计数器计数器选用中规模集成电路CD40l92进行设计较为简便，CD40l92是十进制可编程同步加减计数器，它采用8421码二十进制编码，并具有直接清零、置数、加减计数功能。图11-2是CD40l92的管脚排列图，图11-3是时序波形图。图中CPU、CPD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端(上升沿有效)。表11-1 CD40l92的功能表CPUCPDR操作00置数110加计数110减计数1清零是异步并行置数控制端(低电平有效)， 、分别是进位、借位输出端(低电平有效)，R是异步清除端(清零)，D4D1是并行数据输入端，Q4Q1是输出端。表11-2CD40l92的功能测试计数脉冲RCPUCPDQ4Q3Q2Q11002011301140115006011701180119011101CD40l92的功能表见表11-1所示。CD40l92的工作原理是：当=l，R=0时，若时钟脉冲加入到CPU端，且CPD=1，则计数器在预置数的基础上完成加计数跳变脉冲；当加计数到9时，端发出进位下跳变脉冲。若时钟脉冲加入到CPD端，且CPU=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时, 端发出借位下跳变脉冲。由CD40l92构成的三十进制递减计数器如图11-4所示，其预置数为N=(0010 0100)8421BCD=(24)l0。它的计数原理是：只有当低位1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CPD为0时，置数端2=0，计数器完成并行置数，在CPD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。(2)辅助时序控制电路 为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。从系统的设计要求可知，控制电路要完成以下四项功能： 操作“直接清零”开关时，要求计数器清零。 闭合“启动”开关时，计数器应完成置数功能，显示器显示24秒字样；断开“启动”开关时，计数器开始进行递减计数。 当“暂停连续”开关处于“暂停”位置时，控制电路封锁时钟脉冲信号CP，计数器暂停计数，显示器上保持原来的数不变，当“暂停连续”开关处于“连续”位置时，计数器继续累计计数。另外，外部操作开关都应采取去抖动措施，以防止机械抖动造成电路工作不稳定。 当计数器递减计数到零(即定时时间到)时，控制电路应发出报警信号，使计数器保持零状态不变，同时报警电路工作(此处用指示LED)。 图11-5是时钟脉冲信号CP的控制电路，控制CP的放行与禁止。由三个二极管和10K电阻组成与门电路。当定时时间未到时，CD40l92的借位输出信号2=1，则CP信号受“暂停连续”开关S的控制，当S处于“暂停”位置时,门G2输出0，与门关闭，封锁CP信号，计数器暂停计数；当S处于“连续”位置时，门G2输出1，与门打开，放行CP信号，计数器在CP作用下，继续累计计数。当定时时间到时，2=0，与门关闭，封锁CP信号，计数器保持零状态不变。从而实现了功能、的要求。注意，2是脉冲信号，只有在CPD保持为低电平时，2输出的低电平才能保持不变。至于功能的要求，可通过控制CD40192的异步清零端R实现(图中未画出)。 2总体参考电路 接CD40l92的预置数控制端，当开关K1合上时，=0，CD40l92进行置数；当K1断开时，=1，CD40l92处于计数工作状态，从而实现功能的要求。根据前面的分析和图11-1，可以画出篮球竞赛24秒定时电路。其参考电路如下图所示。4. 电路的组装与调试1）先对秒脉冲产生电路的调试： 从555芯片的3端输出端引出一根线接一个二极管LED的正极，另一端接地，接通电源，观测LED的亮与灭的间隔时间。如是不正常的，检查接线是否以及555芯片是否是正常的。如若是正常的，则进行下一步。2）对计数器的功能调试： 保持上步的正常操作，再从片（0）74LS192的Q0同理接出一个二极LED（简称LED2），看LED2与LED的亮与灭的频率是否相同。从片（0）74LS192的Q1同理接出一个二极LED（简称LED3），看LED3亮与灭的频率是否是LED的两倍，从片（0）74LS192的Q2同理接出一个二极LED（简称LED4），看LED4亮与灭的频率是否是LED的四倍。从片（0）74LS192的Q3同理接出一个二极LED（简称LED5），看LED5亮与灭的频率是否是LED的八倍，从片（1）74LS192的Q0同理接出一个二极LED（简称LED6），看LED5亮与灭的频率是否是LED的十六倍。如果不符合，则检查进位线是否接正确。从片（1）74LS192的Q1同理接出一个二极LED（简称LED6），看LED5亮与灭的频率是否是LED的二十四倍。3）对控制电路的调试： 闭合开关“直接清零”S3，观察计数器是否清零。如果不能清零，则检查74LS192引脚对应的脚线是否接正确。 闭合开关“启动”S1，观察显示器是否显示24秒字样；断开开关S1，观察计数器是否开始递减计数，并且减到0时，是否发出报警信号，即此处的二极管是否亮。 把开关S2处于“暂停”位置时，显示器上保持原来的数不变，当开关S2处于“连续”位置时，计数器继续累计计数。35. 设计总结本次实验设计通过刘老师的指导，学会了如何在电路板上布线、焊接的技巧以及如何检查各个电路部分的功能，其次是布线中需要的耐心和细心，最重要的是体会到了合作的重要性。6. 附 录1元件清单：集成电路 74LS192 2片， 74LS48 2片， 74LS161 1片， 74LS00 1片， 74LS10 2片， NE555 1片 电阻 10k 4只， 15k 1只， 68k 1只， 1k 1只 电容 10F 1只， 0.1F 1只 其它器件 发光二极管 1只，共阴极七段LED显示器 2只2主要元件的资料1).74LS192引脚图管脚及功能表图1. 74LS192的引脚排列及逻辑符号（a）引脚排列 (b) 逻辑符号 输入 输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011 加计数011 减计数其功能表如下：2).74LS161引脚图管脚及功能表(a) 外引线排列图 (b) 逻辑符号 图2. 74161型四位同步二进制计数器其功能表如下3).74LS48引脚图管脚及功能表图3. 74L48的引脚排列其功表表如下74ls48引脚功能表七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RBO输出备注/TD LTRBID C B A abcdefg0HH0 0 0 0H111111011Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H111001110Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H001100112Hx1 1 0 0H010001113Hx1 1 0 1H100101114Hx1 1 1 0H000111115Hx1 1 1 1H0000000BIxxx x x xL00000002RBIHL0 0 0 0L00000003LTLxx x x xH111114).NE555引脚图管脚及功能表图4. 555集