24秒计时器课程设计.

1、电子课程设计篮球 24 秒计时器目录序言（3一、设计任务及要求（3二、总体框图（3三、选择器件（4四、功能模块（8五、总体电路设计（12六、参考文献（14七、心得体会（14序言篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛的节奏，新的规则还要求进攻 方在 24 秒内有一次投篮动作，否则视为违例。本人设计了一个篮球比赛计时器，可对 比赛总时间和各方每次控球时间既是。该计时器采用按键操作丄 ED 显示，非常实用，此计时器也可作为其他球类比赛的计时器。篮球 24 秒计时器一、设计任务与要求1. 有显示 24 秒的计时功能2. 置外部操作开关，控制计时器的直接清零，起碇和暂停连续功能3. 计时器喂 24

2、 秒递减计时器，其间隔为 1 秒4. 计时器递减计时到 0 时，数码显示器不能灭灯应发出光电报警信号二、总体框图秒脉冲发生器外部操作信号译码/显示电路 24t 计数器控制电路报警电路二.1 秒脉冲发生器：秒脉冲信号发生器需要产生一定精度和幅度的矩形波信 号。实现这样矩形波的方法很多，可以由非门和石英振荡器构成，可由单稳态电路构 成，可以由施密特触发器构成,也可以由 555 点哭构成等。不同的电路队矩形波频率的精度要求不同，由此可以选用不同电路结构的脉冲 信号发生器。本实验中由于脉冲信号作为计数器的计时脉冲，其精度直接影响计数 器的精度，因此要求脉冲信号有比较高的精度。一般情况下，要做出一个精度

3、比较高 的频率很低的振荡器有一定的难度工程上解决这一问题的办法就是先做一个频率比较高的矩形波震荡器，然后将其输出信号通过计数器进行多级分项，就可以得到频率 比较低精度比较高的脉冲信号发生器，其精度取决于振荡器的精度和分级项数。2.24 秒减法计数器：24 秒减法计数器采用 74LS192 设计,74LS192 是十进制同步 加法|减法计数器，采用 8421BCD 码编码，具有直接清零异步置数功能。74LS192 的逻辑功能表如下：CPU CPD LD CR 操作XX)0 置数T11 加计数1T1 减计数XXX1 清零3.控制电路按照系统的要求，电路应该完成以下 4 个功能；1 当操作直接清零按

4、键时，要求计数器清零。2 当启动按键闭合时,控制电路应封锁时钟信号 CP(秒脉冲信号，同时计数器完 成置数功能，显示器显示 24 秒字样。当启动按键释放时，计数器开始减法计数。3 当暂停连续开关处于暂停状态时，控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显 示器显示原来的数，而且保持不变，当暂停连续开关处于连续状态时，计数器正常计数, 另外,外部操作开关都应该采取消抖措施，以防止机械抖动造成电路工作不稳定。4 当计数器递减到零时，控制电路输出报警信号，计数器保持状态不变。三、选择器件555 组成的多谐振荡电路两个 741s 组成的减法计数器 3、非门 74LS044.电阻5。发光二极管6开关74LS

5、192 的逻辑符号其逻辑功能表上面可见。74LS192 为可预置的同步十进制双时钟加减法计数器 它具有上升沿有效地加计数时钟端 UP 和减计数时钟端 DOWN;该计数器具有异步 清零端，当清零信号 CLR 为高电平时，实现清零功能；该计数还有异步置数功能，当置 数信号LOAD 为低电平时，实现预置数；当计数器加计数,且计数值为 9 时,进位端 CO 输出宽度等于加计数脉冲 UP 的低电平脉冲，当计数器减计数,且计数值为 0 时，借位 端 BO 输出宽度等于减计数脉冲 DOWN 的低电平脉冲电容74LS0074LS107 段 LED 显示器序列号名称型号备注序列号名称型号备注1 G1 74LS0

6、49 R1 10KQ1/8 W2 G2 74LS1010 R2 10KQ1/8 W3 G3 74LS0011 R3 10KQ1/8 W4 G4 74LS0012 R4 10KQ1/8 W5 N5 74LS1913 R5 100Q1/8 W26 N6 74LS1914 S1 开关27 LEDD1 红色 15 S2 开关8 555 16 S3 开关单刀双掷四、功能模块1秒脉冲发生器的工作原理它由比较器 1 和比较器 2 非门 G1G2 组成的 SR 锁存器和放电三极管 Q1 组 成。比较器 1 的反相端是阈值输入端；若是同相端不外接控制信号，则是电阻分压得 到的参考电压三分之二 Vcc。比较器 2

7、 的同相端是触发端；反相端是电阻分压得到 的参考电压三分之一 Vcc。当放电晶体管导通时，放电端于地相连。在复位端加低电平信号，锁存器复位，可以使输出 V o 低电平。正常工作时，复位端应该加高电平。控制端所加电压可以改变比较器1 同相端，比较器 2 反向端的电压值，因此也就改变了比较器 1 反相端的阈值电压和比较器 2 同相端触发电压。若 是控制端不外接电压，则比较器 1 同相端的电压为三分之二 Vcc,比较器 2 反相端的 电压为三分之一 Vcco为了提高电路的负载能力，输出端设置了缓冲器 G4o双极性定时器 555 的电源 电压范围是 516V,最大负载电流达 200mA,CMOS 型定

8、时器 555 的电源范围是 318V,最大负载电流为 4mA。定时器 555 的输出高电平近似等于电源电压，低电平近似等于 10Vo用 555 定时器构成的多谐振荡器555 定时器主要是通过外接电阻 R 和电容器 C 构成充.放电电路,并由两个比较 器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和开关管的通断。这就很方便地 构成从微秒到数 10 分的延时电路，以及多谐振荡器，单稳态触发器。施密特触发器等 脉冲波形产生和整形电路。用 555 定时器构成多谐振荡器电路如下图，电路没有稳态，只有两个暂稳态，也不需要外加触发信号 利用电源 Vcc 通过 R1 和 R2 向电容 C 充电，使 Uc 逐渐升

9、高,升到 三分之二 Vcc 时,Uo 跳变到低电平，放电端导通,这时，电容器C通过电阻R2和D端放电，使Uc下降,降到三分之一 Vcc时,Uo跳变到高电 平,D端截止，电源 Vcc 又通过 R1 和 R2 向电容 C 充电。如此循环，振荡不停,电容器 C 在三分之一 Vcc 和三分之二 Vcc 之间充电和放电，输矩形如下图2.24 秒减法计数器的工作原理由上述 74LS192 功能表看出，当 LD=1 时,CR=0,CPD=1 时,如果有时钟脉冲加到CPU 端,则计数器在预置数的基础上进行加法计数，当计数到 9 (1001,CO 端输出进位 下降沿跳变脉冲；当 LD=1,CR=0,CPU=1

10、时,如果有时钟脉冲加到 CPD 端则计数器在 预置数的基础上进行减法计数，当计数到 0(0000 时,BO 端输出借位下降沿跳变脉 冲。由此设计出三十进制减法计数器，预置数位 N=(00100100=(24,当低位计数器的 借位输出端BO 输出借位脉冲时，高位计数器材进行减法计数。当计数到高低位计 数器都为 0 时，高位计数器的借位输出端 BO 输出借位脉冲，使 N3 置数端 LD=0,则计 数器完成置数置零，在 CPD 端输入脉冲的作用下，进行下一循环的减法计数。3.控制电路的工作原理 把 S2 拨向清零端时，74LS192 的 CR=1 时，计数器 清零；当 s2 拨向工作 端时，CR=0

11、,计数器进入工作状态，这时，若按下启动按 键 S1 计数器置数，若 释放 S1,则计数器在置数的基础上开始递减计数。当S3 拨向连续端时，G4 输出为高电平，此时如果 BO=1，则将 G2 打开，秒脉冲进入计 数器，计数器进行 连续计数，当 S3 拨向暂停端时，G4 输出低电平，将 G2 封 锁，计数器没有计数脉冲送入，暂停计数。当计数器满 24 个脉冲，高位计数器 N5 的 BO 端输出低 电平，一方面将 G2 封锁，另一方面点亮发光二极管，发出报 警信号。需要说明 的是，当N5 计数到 0 时输出的借位信号持续时间很短，为了使 得报警状态持续 足够的时间，可用锁存器将借位脉冲锁存起来，也可

12、以单稳态电 路将借位脉冲的 宽度展到足够宽度展到足够宽，然后用锁存或者展宽后的信号控 制报警电路。五、总体设计电路图实验内容；按照实验要求设计电路，确定元器件型号和参数； 按图在实验板上搭建电路，检查无误后，通电调试；检查功能是否符合要求，指示是否正确； 对测试结果进 行详细分析，得出实验结论。实验初步达到预定效果，经过调试频率，24 秒计数器渐渐得到所要目标。六、参考文献 毕满清主编.电子技术试验与课程设计第三版.机械工业出版社 七、 实验心得和体会 对于原理图的分析 画原理图的时候一步步的来。1.首先实现基本 的置数然后 24 秒递减的功能。置数功能的实现并不难。 将LOAD 置低电平就

13、可以实现。2.实现计数到零之后停止计数并且报警。首先搞清楚计数到零的标志是什么。当然是十位的借位端出现借位信号（到 达 00后个位向十位借位，十位不够，向跟高位借位，因此十位的借位端出现低电 平）。设计的时候需要考虑，十位的BO 平时是高电平，elk 能够作用。到零 后BO 是低电平，elk 不能够作用。这个太简单了，不用分析。应该想到将十位 的BO 和 CLK 相与之后送给个位的 CPD。实现暂停功能的原理其实和到零后 自动停止是差不多的。 应该想到到零后自动 停止是十位的BO 给信号，暂停时 开关给信号而已。所以这样就很简单了。只 需要将此开关的输出和十位的BO 还 有 CLK 相与就可以

14、实现了。 实际实验中容易出现问题的地方 其他的倒没有什么， 本人做实验的时候因为开关是拨动的那种。所以往往暂停，开始，暂停，开始这样重复拨动的时候就会出现抖动情况，也就是在这样拨动的过程中会出现数字乱跳的情况。通过紧固连线还有小心的拨动开关不能从根本上解决问题，只是减小 几率。在本次的课程设计中通过自己选题，找材料、分析、设计等，掌握了一些 软件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的 动手能力，培养了我的寻求解决问题的能力和团队精神，也增强了我其它方面的 能力。在设计中，我充分应用所学的知识，例如，集成电路74LS 系列，三极管,二极管，整定时器 555 等元件的应用。这次实践使我受益匪浅，在摸索该如何设 计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了我 的实