电子课程设计论文

1、60秒比赛倒计时 *学院机电学院电子课程设计报告题目：比赛倒计时器设计任务书专业班级： 姓名： 时 间： 指导教师： 完成日期： 2013 年 12 月 20 日比赛倒计时器设计任务书1设计目的与要求设计一个倒计时牌。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，能直接显示时间；（2）能同时实现60秒计时，9秒暂停倒计时；（3）60秒计时结束有声音提示，9秒计时结束有灯光提示。2设计内容（1）画出电路原理图；（2）元器件及参数选择；（3）电路仿真；（4）搭接所设计的电路完成设计功能。3编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。4

2、答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。目 录1引言32 总体设计方案32.1 设计思路42.2 总体设计框图43 设计原理分析53.1 单元模块选择53.1.1 秒脉冲发生器23.1.2 60秒到计数器33.1.3 译码显示43.1.4 报警电路54 总结与体会5参考文献5附录16附录28比赛倒计时器设计【摘要】电子课程设计是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。在许多领域中，计时器都得到了普遍应用，比如在体育比赛中的计时器、安全措施中的定时报警器、游戏中的倒计时、维持秩序的交通信号灯、红绿灯、交通信号控制机、闹钟等等.可见计时

3、器在现代社会中是很重要的。在设计计时器时，采用了模块化的思想，使得设计简单、快捷。本设计完成了中途计时功能，实现了在许多特定场合进行时间追踪，在社会生活中会具有广泛的应用价值。【关键字】脉冲发生器 多谐振荡器 控制 倒计时 译码显示 蜂鸣器报警 数码管 仿真电路1引言 随着社会文明的进步和科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和技术领域占有不可或缺的核心地位。在我国现代化建设的发展进程中，数字电子技术在国民经济和科学研究各个领域的应用也越来越广泛。而计时器恰恰是数字电子技术的一个重要组成部分，计时器是一个用来实现计数功能的时序部件，它不仅可以用来计脉冲个数，还常用来做数字系统的定时、

4、分频，执行数字运算，以及其他特定的逻辑功能等等。计时器的种类很多。按构成计时器的各触发器是否使用同一个时钟脉冲源来分，可以分为同步计时器和异步计时器。根据计时制的不同，可以分为二进制、十进制和任意进制计时器。根据计时器的增减趋势，又可以分为加法、减法和可逆计时器。还有可预置数和可编程序功能计时器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，多有品种较齐全的中规模集成计时器，使用者只要借助于期间手册提供的功能表和工作波形图及管脚图排列，就能正确地使用这些器件。整个电路的设计借助于Multisim 10仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim 10下设计和进行仿真，得到了预期的结果

5、。2 总体设计方案比赛记时系统的主要功能包括：进攻方60秒倒计时和计时结束警报提示。攻方60秒倒计时，当比赛准备开始时，屏幕上显示59秒字样，当比赛开始后，倒计时从59逐秒倒数到00。这一模块主要是利用单向计数器74LS93来实现；警报提示：当计数器计时到零时，给出提示音。这部分电路主要通过一些门电路来实现。 本设计主要能完成：显示60秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器为60秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出蜂鸣器报警信号等。2.1设计思路本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计

6、了比赛60秒计时器。此计时器功能齐全，可以启动、暂停和连续以及具有光声报警功能，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。在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下4个组成，即计数模块、控制

7、模块、延时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。此电路是以时钟产生，分频触发，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。2.2 总体设计框图秒脉冲发生器60秒倒计数器译码显示控制电路报警电路外部操作开关图1总体设计框图60秒计时器的总体参考方案框图如图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置数、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭

8、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，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成一个输出为1HZ的脉冲发生器即可。同时利用74LS93进行计数功能。译码显示电路由4511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与蜂鸣器实现。 3设计原理分析3.1单元模块与仿真3.1.1秒脉冲发生器为了给计数器74LS93提供一个时序脉冲信号,使其进行加计数,本设计采用555构成的多谐振荡电路(即脉冲产生电路),其基本电路如图2-6示.其中555管脚图如下图2-5示.由555工作特性和其输出周期计算公式可

9、知,其产生的脉冲周期为: T=0.7(R3+2R4)C 。 因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取2k欧姆,R2取2k欧姆R10取10k欧姆,电容取C为220uF、10nF,.这样我们得到了比较稳定的脉冲,且其输出周期为1秒. 如图图，由NE555构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容C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R1和R2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

10、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/(R4+2R3)C。在这里我们选择R10=10K，Cf=10Uf,即可输出10HZ，达到要求。 图2秒脉冲发生器3.1.2 60秒倒计数器60秒倒计时电路。这部分电路的主体部分在时钟脉冲的输入情况下工作，下面进行具体分析。计数器的倒计时功能。用两片74LS93分别做个位（低位）和十位（高位）的倒计时计数器，由于本系统只需要从开始时的“60”倒计到“00”然后停止.这一部分实现60进制倒计时，是次此设计的核心。两个74LS93芯片实现60加计数器，当在给U7一个脉冲时，74LS93开始计数，U7从0到 9循环，直到10

11、时U7会向U4的1端进一个10位的脉冲，U4开始计数，实现5进制记数，因此U7 U4完成了60进制正计数器，74LS93将60进制的计数器送到下一级74LS00与74LS20,00与20实现的是由60进制正记数到60进制倒记数，从而实现倒计时。图3 60秒倒计时3.1.3 译码显示CD4511 是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点：具有 BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的 CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动 LED 显示器。 CD4511 是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器，其中 a b c d为 BCD 码输入，

12、a 为最低位。LT 为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI 为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1 端应加高电平。另外 CD4511 有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数 9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE 是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。ag 是 7 段输出，可驱动共阴 LED 数码管。另外，CD4511显示数“6”时，a 段消隐；显示数“9”时，d 段消隐，所以显示 6、9 这两个数时，字形不太美观 图 3 是 CD4511 和 CD4518 配合而成一位计数显

13、示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只 CD4511 和 LED 数码管即可。所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的， 在应用中应接地。 图4 CD4511应用图5 数码管显示器3.1.4 报警电路倒数计数器到零时，需要将电路转换到“60”并且停住。现在选取计数器到零的状态60秒计到“00”，从各引脚引出线接到二脚与非门，当计数器从“00”状态转换到“99”时，用与非门把该状态转换成低电平（其余时间为高电平）控制。使电路转换到“60”。由于数字99是在很短的时间才能看到，用肉眼是看不到的，于是能实现从“00” 到“60”的转换。再通过与非门所组成的触发

14、器的输出端输出低电平，使74LS93处于保持状态。这样就实现了转换并停止的电路。图6 发光二极管报警电路警报提示就是完成任一计时器计时结束时，系统给出连续的提示音。当电路由“59” 到“00”时，下面一个与非门输出低电平，而鸣蜂器已经接了高电平，故这时由于两端存在电压差，所以鸣蜂器能正常工作。从而发出报警信号。 图7 蜂鸣器报警电路4总结与体会在此次课程设计中，我们将课本理论知识与实际应用联系起来。按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先和同学一起分析研究此次电路设计任务和要求，然后按照分析的结果进行实际连接操作，检测和校正，再进一步完善电路。在其中遇到一些不解和疑惑的地方，还有出现的一些未知问

15、题，我们都认真分析讨论，然后对讨论出的结果进行实际检测校正，对一些疑难问题我们也认真向老师询问请教，和老师一起探讨解决。通过此次电路设计，我们加深了对课本知识的认识理解，对电路设计方法和实际电路连接也有了一定的初步认识1在本次课程设计中，我对74LS93、4511、NE555等芯片加深了了解，和巩固了对它们的使用，对于数字、模拟电路的综合运用有了更深一步理解，为以后的电路分析和设计奠定了一定的基础。2. 提高实践动手能力。大学中许多的时间都是在学习理论知识，很少参与时间中去，课程设计给我们提供了一个宝贵的机会，理论用语实践，从设计，仿真，安装调试，没一步的进行，都会带来受益非浅的实际操作训练，

16、许多的实践经验是我们在课本上学不到的，必须经过这样严格的自己动手，才会从中体会出设计成果的喜悦。理论知识总是要用于实践中才得以升华，我们应该更多的参与实践，以增强我们对电子专业的兴趣。同时，从开发设计一些小规模产品去体会学习开发设计电子产品的设计思路，为以后的工作打下基础。3.另外，我对焊接技术有了新的见解，我的焊接技术有了新的提高 。4.课程设计促进了我系人才培养计划的完善和课程设置的调整。近年来，我系为适应学生的实践需要陆续增设与调整了一系列课程，受到同学的欢迎，其中这次的设计很受同学们的喜欢。课程设计达到了专业学习的预期目的。在两个星期的课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对电路板制作流程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。总之这次课程设计学会了，如何与同学交流和与同学的心得东西的互换。 5元件清单NE5553个普通二极管6个74LS932个导线4根74LS006个面包板1块74LS203个开关1个可调电阻62K