篮球竞赛30秒计时器

1、 江汉大学物理与信息工程学院课程设计报告课题名称：篮球竞赛30秒计时器专业：电子与信息工程班级：B08073011学号：学生姓名：胡指导教师：2010年12月31日目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 摘要3 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 一、设计目的4 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 二、设计内容及要求4 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 三、原理框图5 HYPE

2、RLINK l bookmark27 o Current Document 四、单元电路设计5 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 4.1秒脉冲发生器5 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 4.2计数器7 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 4.3显示电路部分7 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 4.4辅助时序控制电路部分7 HYPERLINK l bookmark37 o Current Docume

3、nt 4.5报警电路部分8 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 五、芯片功能说明9 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 74LS192芯片9 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 555芯片9 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document CC4016111 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 六、整机电路图13 HYPERLINK l bookmark55 o Cur

4、rent Document 七、收获体会13 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 八、参考文献15摘要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，同时用了数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便的实现断电计时功能，当计数器减到零时，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：计时模块、控制模块、译码显示模块。在设计

5、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，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。关键字:计时器光电报警模块化一、设计目的1、掌握篮球30秒计时器的设计、组装、调试的方法。2、熟悉相应中大规模集成电路的用法和工作原理。二、设计内容及要求用集成芯片设计一个篮球30秒倒计时的电路，要求具有以下功能：1、显示30秒计时功能；2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停、连续的功能。3、计时器为30S递减计时，计时间隔为1S。4、计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。三、原理

6、框图30秒计时器的电路框图如图3.1所示，它包括：定时电路，计数电路，显示译码电，光电报警电路和控制电路。其中计时器是系统的核心部分，它主要完成30秒计数功能，由74LS192完成；控制电路用来完成置数、清0、启动、暂停和继续的功能；定时电路用来控制计数的周期，由555集成电路定时器来完成。no布开羌图3-1四、单元电路设计41秒脉冲发生器1、用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟，如图2连接:555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1.R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通

7、过R2放电；当电容电压下降到l/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过Rl。R2又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。VC5VVCCR2_C1-r1OuFR15.1kQloOnFVCCRSTOUTDISTHRTRICONGND846i235U1LM555CM图2多谐振荡器输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：tpH:uC(0)=VCC/3V、uC(g)二VCC、11=(Ra+Rb)C、当七=tpH时，uC(tpH)=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出tpH=0.7(Ra+Rb)CtpL:uC(

8、0)=2VCC/3V、uC(g)=0V、tl=RBC、当t二tpL时，uC(tpL)=VCC/3代入公式。于是可解出tpL=0.7RbC振荡周期T=tpH+tpL=0.7(Ra+2Rb)C=0.1(s)用CC40161构成10进制计数器，当周期为0.1秒的脉冲信号由下图CP端进入计数器时，每隔10个脉冲CC40161计数一次，所以从CO输出端输出周期为1秒的脉冲信号，完成秒脉冲的设计。CTtCC401iCPCC+01C1口3riDO|*3C5p4.2计数器它是由两片74LS192的8421BCD码递减计数器构成。74LS192是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输

9、出端。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的端接到下一级的CP端，端接到下一级的CP端即可。+-此计数器预置数为(00110000)8421BCD二(30)10。只有当低位1端发出借位脉冲，高位计数器才做减计数。当高，低位计数器全为零时，且CPD为0时，置数端2,计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器进入下一轮循环减计数。4.3显示电路部分直接将两片74LS192的QA、QB、QC、QD接到译码管的A、B、C、D端，即可对数字进行显示。4.4辅助时序控制电路部分此控制电路可以完成以下四项功能:1、操作“清零”开关，要求计数器清零；闭合启动1,减计时器进入计数状态。2、闭合“

10、启动2”开关，计数器应完成置数功能，显示器显示30，断开“启动2”开关，计数器开始进行递减计数。3、当“暂停/连续”开关处于“暂停”是，计数器暂停计数，显示器保持不变，当此开关处于“继续”开关，计数器继续累计计数4、当计数器递减计数到零时，控制电路应发出报警信号，计数器保持零状态不变，同时报警电路（发光二极管）工作。5、下图控制部分，与非门T2,T4人作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，当T4输出为1时，T2关闭，封锁CP信号；当G4输出为0时，T2打开放行CP信号，而T4的输出状态又受外部操作开关（启动2,暂停、连续）的控制。6同时应注意的是如图可以知道两个与非门构成的基本RS触发器，构成去

11、抖动电路，防止产生机械开关的毛刺现象，并控制输入信号的输入从而达到，暂停计时和继续计时。控制电路中SR锁存器功能表:SRQQ锁存器状态00不变不变不确定01010101011100保持4.5报警电路部分当芯片1和2输出为低电平时，发光二极管工作，发出光电报警。BO1和BO2分别为两片74LS192的BO输出端.五、芯片功能说明5174LS192芯片74LS192引脚图15TVDC旳MRTCLiPLP3951235678PlOlQoCPDCPUQi03GND4TT140123pppppudpdccPLMRQQQQCUCDTT(b)74LS192功能表输A输出CRLbCPyCP56DiDo!占宀2

12、.QiQo1XXXXXXX0000a0XXacdbcdb01t1XXXX加计数a11tXXXX减计数5.2555芯片555定时器的内部电路框图及管脚排列分别如图1和图2所示。Ugc555定时器的内部电路框图图1THUmUgcii555定时器功能表输入输出复位饪TrTHQVT状态0XX0导通1Jcc3330导通133原状态不变下图是555多谐振荡器的工作波形5.3CC40161 CC40161功能表CPCRLDCTPCTt输出状态t10XXf110X保持t11X0保持t1111计数X0XXXCP-计数脉冲D0D3-数据输入端-清除端Q0Q3-输出端-预置端CTP、CTT-使能端冋冋冋冋冋冋冋門仏

13、COQoQIQ2Q3CTtLD)匚RCPDODIP2D3CTfVssLdklLJLJLzlLJLJLJCCWtl4位二进制同歩说数器六、整机电路图VCC5VVCC250J1Key=ADCDHEXDCDHEX护113267ABCDT2!OOU62N74LS192NOrpO14A1U12A74HC04D5VU7vCc3405620=7ABCDQAQBQCQDT4T3T211ENPRCOENTLOADCLRCLK74LS161N6V522U18AU17A19VCVCC74HC00D6V74HC04D6DISCON74HC0I74374HC04D6V74HC04D6V5.1k24R55.1kQ5.1k

14、Q223J2VCC5V32673?RSTOUTU16A.VCC747kQI74HC04D6V5严二C00D6VVCC15A15AHC00D6VTHRTRIKey=SpaceC2C151kQ10uF_10iID555_VIRTUAL0七、收获体会课程设计需要的是活学活用所涉及的知识。在两周与小组同学的交流中，我认识到合作的重要性。在本次的课程设计中通过自己选题，找材料，分析、设计等，也掌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

15、能力。在设计中，我充分应用我们所学的知识，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，增强了我的实际操作能力。在让我体会到设计电路艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。这次设计所用的的工具是Multisim10.0.1,由于之前接触过类似的软件，所以画图和仿真就比较方便，使设计的质量得到了保证。本次课程设计提高了我的综合动手能力和工程设计能力，它使我的理论知识得到了综合应用，培养我综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。电子技术发展呈现出系统集成化，自动化，设计自动化，用户专业化和测试智能的优势，作为一个大学生。我们必须时代的发展，这使我们必须要扩展自己的知识，并利用计算机来辅助分析和设计，这对我们是有益的。课程设计的自主设计、学习和研究过程中