电子线路课程设计-篮球竞赛30秒计时器汇总

/目录TOC\o"1-2"\h\u274861设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 121541.1设计课题任务 1131191.2功能要求说明 1253531.3总体方案介绍 1246412单元电路的设计 2108852.1秒脉冲发生器 238072.2计数器 4157562.3译码显示 4283612.4控制电路 5291732.5报警电路 5306462.6电路原理图和PCB图 5319613芯片引脚及功能说明 675963.1555定时器 641393.274LS161 7186163.374LS192 75463.474LS48 8130964仿真结果及分析 10135634.1仿真总原理图 10109444.2仿真结果 1127109小结 1221644元件清单 1316392参考文献 1420530附录 1526888附录A：电路原理图 1516121附录B：电路PCB图 161设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1设计课题任务设计并制作一个篮球竞赛计时器1.2功能要求说明1.准确计时,具有显示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、连续功能；3.计时器为30s递减计时器,其计时间隔为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。1.3总体方案介绍篮球竞赛30秒计时器的总体方案框图如图1.1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时系统的主要模块。计数器完成30秒技术功能,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、定时完成报警等功能。图1.130秒计时器的总体方案框图2单元电路的设计2.1秒脉冲发生器2.1.1秒脉冲发生器设计原理用555集成电路组成多谐振荡电路如图2.1所示。电路的工作原理是：接通电源,电源经外接电阻R1和R2向电容C充电,其上电压按指数规律上升,当电压上升至2/3VDD时,会使比较器A1翻转输出低电平,RS触发器复位,输出端U0=0,同时三极管VT导通,电容C通过R2和VT放电,当电容电压下降到1/3VDD时,比较器A2翻转输出低电平,RS触发器置位,输出端变为高电平,三极管VT截止,C放电终止又开始充电,周而复始,输出端便可获得周期性的矩形脉冲波。电容C的放电时间t1与充电时间t2分别为t1=R2CIN2≈0.7R2Ct2=<R1+R2>CIN2≈0.7<R1+R2>C可得输出脉冲波的频率为f=1/<t1+t2>≈1.43/<R1+2R2>C图2.1555集成电路组成多谐振荡电路2.1.2秒脉冲发生器设计方案一般来说,振荡器的频率越高,计时精度越高,由于本次课程设计对精度要求不高,因此选择用555集成电路组成多谐振荡电路产生f=10Hz的周期性矩形脉冲波。555集成电路组成多谐振荡电路参数设计如图2.2所示。图2.2555集成电路组成多谐振荡电路参数设计用74LS161构成10进制计数器如图2.3所示,当周期为0.1秒的脉冲信号由CLK端进入计数器时,每隔10个脉冲74LS161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。图2.374LS161构成10进制计数器2.2计数器8421BCD码30进制递减计数器由两片74LS192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CPD端,端接到下一级的CPU端即可。此计数器预置数为N=<00110000>8421BCD=<30>10。它的计数原理是,只有当低位借位端发出负跳变借位脉冲时,高位计数器才做减1计数。当高,低位计数器全为0,且CPD为0时,计数器完成并行置数,之后,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。8421BCD码30进制递减计数器如图2.4所示。图2.48421BCD码30进制递减计数器2.3译码显示用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有74LS48。74LS48专用于驱动LED七段共阳极显示数码管。若将计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端,便可进行不同数字的显示。译码显示电路如图2.5所示。图2.5译码显示电路2.4控制电路此控制电路可以完成以下功能：1、闭合"启动"开关,计数器应完成置数功能,显示器显示30,断开"启动"开关,计数器开始进行递减计数。2、当"暂停/连续"开关处于"暂停"时,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。3、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。电路图见电路原理图。2.5报警电路报警电路如图2.所示,两片74LS192的借位输出端与图中的非门输入端相接,当两片74LS192同时有借位输出时,即输出低电平时,二极管导通发光,达到光电报警的作用。图2.6报警电路2.6电路原理图和PCB图2.6.1电路原理图见附录A2.6.2电路PCB图见附录B3芯片引脚及功能说明3.1555定时器NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供时序脉冲。图3.1555定时器引脚图NE555引脚图介绍如下：1地GND 2触发 3输出 4复位5控制电压 6门限<阈值7放电 8电源电压Vcc表3.1555定时器功能表输入输出复位THQVT1状态0××0导通1＜＜1截止1＞＞0导通1＞＜原状态不变3.274LS16174LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器。图3.274LS161引脚图74LS161引脚图介绍如下：CP为时钟输入,P0~P3为数据输入端,/MR清零,使能CEP和CET,PE为置数端,Q0~Q3为数据输出端,以及进位输出TC。表3.274LS161功能表3.374LS19274LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。图3.374LS192引脚图74LS192引脚图介绍如下：CPU为加计数时钟输入端,CPD为减计数时钟输入端。LD为预置输入控制端,异步预置。CR为复位输入端,高电平有效,异步清除。CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出,BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。表3.374LS192功能表输入输出CREQ\*jc0\*"Font:宋体"\*hps12\o\ad<\s\up11<———>,LD>功能表CPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdcbadcba0111XXXX保持011XXXX加计数011XXXX减计数3.474LS48段显示译码器74LS48是输出高电平有效的译码器。图3.474LS48引脚图74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入〔DCBA和输出〔Ya～Yg端外,7448还引入了灯测试输入端〔LT和动态灭零输入端〔RBI,以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出〔BI/RBO端。

由74LS48真值表可获知74LS48所具有的逻辑功能：

〔17段译码功能〔LT=1,RBI=1

在灯测试输入端〔LT和动态灭零输入端〔RBI都接无效电平时,输入DCBA经7448译码,输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号,显示相应字符。除DCBA=0000外,RBI也可以接低电平,见表1中1～16行。

〔2消隐功能〔BI=0

此时BI/RBO端作为输入端,该端输入低电平信号时,表1倒数第3行,无论LT和RBI输入什么电平信号,不管输入DCBA为什么状态,输出全为"0",7段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。

〔3灯测试功能〔LT=0

此时BI/RBO端作为输出端,端输入低电平信号时,表1最后一行,与及DCBA输入无关,输出全为"1",显示器7个字段都点亮。该功能用于7段显示器测试,判别是否有损坏的字段。

〔4动态灭零功能〔LT=1,RBI=1

此时BI/RBO端也作为输出端,LT端输入高电平信号,RBI端输入低电平信号,若此时DCBA=0000,表1倒数第2行,输出全为"0",显示器熄灭,不显示这个零。DCBA≠0,则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。表3.474LS48功能表4仿真结果及分析4.1仿真总原理图图4.1仿真总原理图4.2仿真结果数码管显示：555定时器输出f=10Hz的脉冲：小结课程设计需要的是活学活用所涉及的知识。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也增强了我其它方面的能力。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、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,通过写课程设计的总结报告,初步训练我的书面表达能力。组织逻辑能力,这些技能应用性强,对我的将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解,使我们做到理论和与实际的联系,收获很大。并且我也深深地体会到自己所学知识的不足,激发了我的自学能力和应对挑战的能力。为今后学习打下了良好的基础,也培养了我们严谨务实的作风。元件清单元件名数量参数电阻35.1k11k14.7k电容10.1uf110uf滑动变阻器110k一位七段共阴数码管274LS48274LS192274LS161174LS00274LS0415551微动开关1六脚开关1拨动开关1发光二极管2DC电源座1插针4参考文献[1]阎石.数字电子技术基础〔第四版.北京：高等教育出版社,1998.11[1]YanShi.Fundamentalsofdigi