象棋快棋赛电子裁判计时器及设计

1、CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 电子技术应用实习题目： 电子技术应用实习 象棋快棋赛电子裁判计时器的实习 学生姓名： 戴林旱 学 号： 201184250318 班 级: 电信1103班 专 业： 电子信息工程指导教师： 杨安平 唐国红2014年 1月目 录1 实习目的、要求与任务11.1 实习目的11.2 实习要求11.3 实习任务12 实习方案简述22.1方案模块2 2.2 方案分析 23 实习原理及步骤3 3.1 象棋快棋赛电子裁判计时器原理.3 3.2 控制模块原理图 4 3.3 蜂鸣器模块原理图 63.4 计数器模块原理图.6

2、3.5 译码器原理图 83.6 整个制作的原理图10 4 分析调试及结果 11 4.1 电路的调试11 4.2 结果及分析125 实习结论 135.1 总结13 5.2 应用前景135.3 收获体会13参考文献15附录A 元器件清单17附录B 电路原理图18附录C 仿真电路结果191实习目的、要求与任务1.1 实习目的本实习就是要实习一个象棋快棋赛电子裁判计时器，有了裁判计时器就可以在不需要裁判的条件下下快棋，即公正又省力，而且减少由于人为因素而导致的误判、误罚。根据象棋快棋赛的规则，红黑双方对弈时间累计均为三分钟，超时判负。1.2 实习要求(1) 甲乙双方的计时器为一个秒时钟，双方均用3位数

3、码管显示，预订的初始时间为三分钟，采用倒计时方式，通过按钮启动，由本方控制对方，比如甲方走完一步棋后必须按一下甲方的按键，该按钮启动乙方倒计时。同理，乙方走完一步棋后必须按一次乙方的按键，该按键启动甲方倒计时。(2) 超时发出报警判负。(3) 累计时间设置可以改变。1.3 实习任务 (1) 熟悉象棋快棋赛电子裁判计时器的工作原理； (2) 写出象棋快棋赛电子裁判计时器的实习方案；(3) 用硬件加以实现；(4) 写实习报告。2实习方案2.1方案模块555秒脉冲模块、控制电路模块、计数器模块、译码器模块、蜂鸣器模块五个模块的设计以及每个模块具体的分析和实验原理。再制作整个模块的原理图、硬件的调试改

4、进。计数器 控制器计数器 译码器译码器数码管显示数码管显示秒脉冲甲乙图1 象棋快棋赛电子裁判计时器总框图2.2 方案分析（1）秒脉冲方案选择选用555芯片，两个47K的电阻，一个2K电位器，一个10uF的电容，一个0.01uF的电容，此电路可以产生时间为一秒的秒脉冲，占空比为2/3,此电路的占空非常精确且秒脉冲也较方案一准确。（2）计数器方案选择用可逆减法计数器设计一个倒计时电路，通过秒脉冲使可逆减法计数器实现减法运算，然后通过译码器显示倒计时的时间。此方案在电路开始工作前或在电路工作中都可以改变所需要的倒计时时间，这样就可以进行时间的改变。3设计原理及步骤3.1 象棋快棋赛电子裁判计时器原理

5、 工作原理工作原理为，接通电源后，主持人通过控制开关设置计数器的初值，即倒计时累计初始值。然后比赛开始，如果甲先走，则乙方按下按钮，甲方的计时器开始倒计时，甲方走完一步之后，甲按下按钮，甲方计时器停止倒计时，乙方计时器开始倒计时，依此进行电子倒计时；相反如果乙方先走，则过程基本是相同的。当甲乙双方其中一个计时器倒计时到零后，蜂鸣器开始报警，则蜂鸣器报警的那一方就被判定为输。当需要再次使用时，主持人通过开关重新对计数器置数，然后再开始比赛。（本实验设计采用甲和乙共用一个按钮）。 象棋快棋赛电子裁判计时器框图计数器 控制器计数器 译码器译码器数码管显示数码管显示秒脉冲甲乙图2象棋快棋赛电子裁判计时

6、器总框图 秒脉冲模块原理图秒脉冲输出 图3秒脉冲发生器原理图555脉冲发生器周期计算公式如下：T=(R1+2R2)Cln2=(48k+2*48k)*10uF*ln2=1s （2-1）其中R1=R2=47K，电位器为2K，电容为10uF。 3.2 控制模块原理图3乙甲控制乙数码管显示控制甲数码管显示接3片74ls192的11脚，电平有效，置数。图 4 控制原理图说明：甲和乙分别通过按下开关与否来控制甲乙数码管的显示与否，甲按下开关后通过3给74ls192芯片置数，同时通过74ls74来控制乙数码管显示。乙的功能和甲相似。表 174ls74 D型锁存器的特性表CLKDQQ*000011100010

7、1011011111图5 74ls74逻辑图3.3 蜂鸣器模块原理图接3片74ls192的14脚，用来清零12接第一片74ls192的13脚，用来控制蜂鸣器的响与停，以及用来对3片74ls192清零图6 蜂鸣器原理图说明：当数码管显示不全为0时，第一片74ls192的13脚输出为高电平蜂鸣器不响。当数码管显示全为0时，第一片74ls192的13脚输出为低电平，蜂鸣器响，同时3片的14脚位高电平，清零。3.4计数器模块原理图1秒脉冲23 图7 计数器原理图说明：甲和乙中任何一方按下开关后，图中的3为低电平，11脚低电平有效进行置数，74ls192置数完成后通过秒脉冲给予的信号来进行减数同时把每一

8、时刻的数通过Q0,Q1,Q2,Q4送给74ls48译码器已成数码管可显示的高低电平。下面为74ls192的逻辑图和功能表及引出端符号表。 图8 74ls192逻辑图表2 74ls192功能表 表3引出端符号表TCd错位输出端（低电平有效）TCu进位输出端（低电平有效）CPd减计数时钟输入端（上升沿有效）CPu加计数时钟输入端（上升沿有效）MR异步清除端P0-P3并行数据输入端PL异步并行置入控制端（低电平有效）Q0-Q3输出端3.5 译码器原理图接Q*接Q 图9 译码器原理图说明：74ls48将74ls74送来的数据编译成七段（a,b,c,d,e,f,g）输出，然后直接推动LED，显示十进制数

9、。并且由控制模块的Q、Q*端来控制应该哪一组数码管亮，以显示所要显示的数字。74ls48的功能表及引出端符号表如下：表4 74ls48的功能表DECIMALORFUNCTIONLT RBIDCBABI/RBOabcdefg 0 1 10000 111111101 1 0001 10110000 21 0010 11101101 3 1 0011 11111001 4 1 0100 10110011 5 1 0101 11011011 6 1 0110 1 0011111 7 1 0111 11110000 8 1 1000 11111111 9 1 1001 11110011 10 1 101

10、0 10001101 11 1 1011 10011001 12 1 1100 10100011 13 1 1101 11001011 14 1 1110 10001111 15 1 1111 10000000 BI 00000000 RBI 1 00000 00000000 LT 0 11111111 表5 引出端符号表A0A1译码地址输入端BI/RBO消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效）LT灯测试输入端（低电平有效）RBI脉冲消隐输入端（低电平有效）YaYg段输出3.6整个制作的原理图 图10整个制作的原理图说明：接通电源后，第一片的74ls192的13脚输出高/低电平。当为

11、低电平时，通过或非门输出高电平至14脚清零，同时8550的基极为低电平，三极管导通，蜂鸣器响。当按下甲乙中的任何一个开关时11脚位低电平进行置数并且通过74ls74来控制哪一组数码管亮。松手后秒脉冲接第三片74ls192的4脚，来控制减数，同时使得第一片13脚输出高电平使得14脚为低电平。74ls192输出的数据送给74ls48译码器译成七段（a,b,c,d,e,f,g）输出，然后直接推动LED，显示十进制数。随着秒脉冲的不断到来数码管不断的减一，直至数码管显示为0。当数码管显示为0时，蜂鸣器响。本实习还可以改变时间的初值以满足不同的比赛需要。4分析调试及结果4.1 电路调试 秒脉冲调试整个硬

12、件通电后，数码管显示的数字出现错误，数字总是显示不全，于是我用万用表将电路又重新检查一遍，发现有虚焊的现象，可是重新焊过后，但是还是原来的问题。后来我请教了同学，他们帮我将电路检查了一遍，发现原来我将数码管的g和f的接线端弄反了，重新焊过后，又进行了调试，发现数字显示正常。按下开关后发现脉冲跳的几乎是一秒，符合实验的要求。 电路控制的调试在实际电路演示过程中我发现电路控制部分不能十分理想的控制电路的工作，有时候会出现差错。比如复位开关有时管用，有时就失去作用；甲的控制开关不能控制数码管。于是重新整理了电路，也尝试了好几种的改进措施，比如将甲开关与74ls192的14脚之间的连线断开，接入两个与

13、非门。但其演示效果还不如原来好。所以最后仍采用了原来的电路，但是将原来的甲开关变为了整体的控制复位开关，乙开关调整为甲、乙控制开关，原来的复位开关也直接忽略。 预置数据的调试接通电源，分别拨动三个拨码开关，进行预置数，发现数码管的整个演示结果都非常正确，现将各个置数值及各个拨码开关的状态列成表格，具体表格内容如下所示：表 6 拨码开关的状态表 D1 D2 D3 D4数码管显示 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 0 0 0 0 0整个实习电路的调试首先

14、接通电源，在经过秒脉冲调试、电路控制调试、预置数据的一系列调试后，发现电路基本上能够正常工作，没有存在太大的问题，并能达到了本次实习的基本要求。4.2 仿真结果通过运用6片74ls192，2片7404,2片7411构成了甲乙两人的电子裁判计时器，比赛开始，对计数器置数，使得两人计数初值为180秒，然后其中一个按下按键，己方的计时器停止计数，对方的计时器开始倒计时，当有人计时器记到0时，显示器报警。通过简单的数字逻辑电路，完成了我们需要的电子裁判计时器功能。5总结5.1 结论对于这次的实习，我们小组分别实习了555秒脉冲模块、控制电路模块、计数器模块、译码器模块、蜂鸣器模块，在实习好各个模块的基

15、础上再将这五个模块整合在一起，实现了本课题的基本要求并且发挥部分的功能。对于本次的实习，既有优点也存在不足。整个实习功能良好，但还有一些小问题存在，比如说偶尔出现控制错误，特别是按键有时无效或者按下一次执行多次操作，这些还是有待改进的。还有整个电路的布局还不是十分美观，即要求功能好的同时也要有一定的可观赏性，这也是需要以后进行改进的。5.2 应用前景在许多领域中，计时器都有着普遍应用，比如在体育比赛中的计时器、安全措施中的定时报警器、游戏中的倒计时仪器、维持秩序的交通信号灯、红绿灯、交通信号控制机、闹钟等等可见计时器在现代社会中有着很重要的地位。此次在实习计时器时，采用了模块化的思想，使得实习

16、简单、快捷。本实习完成了可预置时间的功能，在现实的应用中可实现在许多特定场合进行临时改变时间的功能，在社会生活中具有广泛的应用价值。5.3收获体会通过本次实习，掌握了不少芯片的用法，再一次巩固了知识。在接线的过程中，明显感觉自己动手能力不足，认识到了自己的缺点，以后要多多锻炼。一开始连接电路时，大家一起动手，忙的不亦乐乎，但效率明显太低。最后大家分配任务，各司其职，效率明显提升。在这过程中，我们懂得了合作的重要性。实习是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。通过两个星期的实习实践，让我真正学到了不少的东西，通

17、过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使得理论与实际相结合，加深了自己对课本知识更好的理解，亲身感受到了一个电子产品的制作全过程，让我们真正学以致用。两周的实习使我动手操作能力有了跨越式的进步，对我们学生来说，理论与实践同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要指标。在完成自己的作品之后，小组间还互相交流，检查电路，排除错误，从而进一步增强了自己的分析能力。另外，此次实习能顺利圆满的完成，除了依靠本人坚持不懈的努力外，还得感谢那些一直在背后辛勤指导我们的老师和乐于助人的同学。总体来说,这次实习让我受益匪浅。在摸索该如何实习程序使之实现所需功能的过程中,培养了我的实习思维,增加了实

18、际操作能力，让我在体会到了实习的艰辛的同时,也体会到成功的喜悦。除此之外，也让我学会了焊接电路板，培养了专心致志的工作学习习惯，懂得了相互之间的理解与体谅，可谓获益匪浅。如果非要用一句话来概括我们的体会的话，那只能是：痛并快乐着。参考文献1黄继昌、张海贵、徐巧鱼编著.数字集成电路应用M.北京:中国电力出版社，2008.42刘福太、梁发麦、魏书田等编著.蓝板电子电路M.北京:科技出版社，20073陈振官等编著.数字电路及制作实例M.北京:国防工业出版社，2006.54刘福太、梁发麦、魏书田等编著.绿板电子电路M. 北京：科技出版社，2007.75清华大学电子学教研组编，阎石主编.数字电子技术基础(第五版)M.北京：高等教育出版社，20056清华大学电子学教研组编，童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础（第四版）M. 北京：高等教育出版社