下棋定时钟设计 毕业设计

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！学生：XX指导教师：XX内容摘要：关键词：IChesssetclockdesignAbstract:Thetimingdesignofplayingchessisthatwhentwopeopleplaychessinplayingchesscompetitionprocess,atimecountdownissetuptothebothsidestolimitthetimeofeachfoot.ThedesignusestheCD4060todividefrequencytogainthesecondofpulse,reversibledecimalsystemcounter74LS192torealizethecountdownoftime,andtheLEDnumericalcodetodemonstratetheremainingtime.Theapplicationofthisdesignisverybroad,itmaybeusedtoplaychessprescribingatimelimittowaitamongcompetitionortwosgameintheusualtime.Byalittlechanging,thisdesignmaybeusedinothertimecountdown,forinstance:Countdown24secondsinbasketballattackinggame,circuitaldesignoftrafficlightandsoon.Thedesignstillhavingmanymerits,forexample,itsstructureissimpleandthecostislow,anditisfittopersonalmakinginsparetimeverywell.Keywords:PlaychessFrequencydivisionTimecountdownLEDdisplayII目录前言..................................................................................................................错误!未定义书签。1下棋倒计时系统设计介绍.....................................................................错误!未定义书签。2下棋倒计时整体电路设计.....................................................................错误!未定义书签。2.1选手按键部分的设计...................................................................错误!未定义书签。2.1.1RS触发器的特点.............................................................错误!未定义书签。2.1.2按键部分的实现.................................................................错误!未定义书签。2.2秒脉冲的设计................................................................................错误!未定义书签。2.2.14060的特点......................................................................错误!未定义书签。2.2.24013的功能......................................................................错误!未定义书签。2.3倒计时的设计................................................................................错误!未定义书签。2.3.2秒倒计时的实现.................................................................错误!未定义书签。2.4显示部分的设计错误!未定义书签。2.4.1数码管的选择.....................................................................错误!未定义书签。2.4.2显示部分的实现.................................................................错误!未定义书签。2.5报警部分........................................................................................错误!未定义书签。2.5.1蜂鸣器工作原理.................................................................错误!未定义书签。2.5.2报警电路的实现...................................................................错误!未定义书签。2.6电源部分电路设计.......................................................................错误!未定义书签。3设计总电路图............................................................................................错误!未定义书签。4方案局部仿真..........................................................................................错误!未定义书签。4.1按键部分........................................................................................错误!未定义书签。4.2秒脉冲部分....................................................................................错误!未定义书签。III4.3倒计时部分....................................................................................错误!未定义书签。4.4显示时部分....................................................................................错误!未定义书签。5元件清单.....................................................................................................错误!未定义书签。6结束语.......................................................................................................错误!未定义书签。参考文献.........................................................................................................错误!未定义书签。IV前言为使用方便，下棋定时钟总体上只设计了两个按键，一个拨动开关和两个拨码开关，拨动开关用于开始或暂停，两个按键用于选手，以上每个器件配备一个指示灯，哪位选手按键的指示灯亮就表示对这位选手进行倒计时，开始开关指示亮表示开始，未亮则表示暂停，拨码开关用于设定倒计时时间。过程说明：下棋倒计时器通电后，所有指示灯熄灭，用拨码开关进行倒计时时间设定，拨动开关导通后，开始指示灯亮，可进行倒计时，甲乙中某方首先出棋，如甲方出棋后按下其按键，则乙的指示灯亮（甲的指示灯不亮结束前行棋并按下其对应的按键，此时甲的指示灯亮，对甲进行倒计时，如此循环，某一方在设定时间内未行完棋的，即未在倒计时到零前按下选手键的，蜂鸣器将报警。主要技术指标：▲应用数字电路设计一个下棋定时数字钟；▲两人使用，停止本方计时，启动对方计时；▲功耗低，体积小，重量轻，交直流两用。按照系统设计的要求，系统由6个模块组成：电源、秒脉冲、倒计时、选手操作、倒计时显示、超时报警。电源部分主要提供较稳定的5V直流电源；选手操作部分是要实现停止本方计时，启动对方计时；秒脉冲部分是要实现1Hz的脉冲信号，为倒计时部分提供信号源，下棋倒计时系统结构图如图2-1所示。图1甲的指示灯亮，乙的指示灯不亮。因此可以采用RS触发器对电路进行转换，具体设计如下：1.1.1RS触发器的特定基本RS触发器具有置“0”和置1”触发器的真值表如图1.1.1-1，它由两个或非门组成，为高电平触发，此设计采用的是由四或门CMOS如图1.1.2-1连接按键部分后，当按键A端输出高电平B方指示灯亮，Q端方指示灯不亮；当按键B端输出低电平B方指示灯不亮，Q端输出高电平，A方指示灯亮。从而可以实现停止本方计时，启动对方计时的要求。图中限流电阻R和阻值参数计算如下：[2]32门电路输入信号为高电平，输出为低电平，故有：UVVRFID（其中I为LED的电流，V为LED的正向压降，V为门电路的典型输出低电平电压）DF由于I=5mA，V=2.2V，U，V=0.5V，所以可得：CCDFV.V.VmA2RR下拉电阻和是为了保证门电路没有悬空状态，阻值选择1kΩ。3334VccS1SW-PB5643QJ1U3B1212CON2Q1KCD4001R331KR34D2470LEDR32470R31D3LED图1.2秒脉冲的设计脉冲源是倒计时器的心脏，它能自动不停地产生脉冲信号，以供计时之用，其的稳定性和准确性对计时器起着至关重要的作用。由于整个电路需要1Hz的脉冲，采用将32768Hz的晶振用CD4060进行14级分频，分频后可得到2Hz的脉冲，再用4013进行一次分频，就可得到1Hz的脉冲。1.2.14060的特点CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数较高，而且CD4060还包含振荡电路所需的计数为14级232768Hz的信号分频为2Hz，图4的电路为常用的石英振荡电路，外接小容量电容和石英晶体与内部电路形成振荡，振荡频率有很高的稳定度和精度，Q5~Q14输出的是分别除以22……2的频率，C用于微调频5614b率。3图用双D触发器4013构成T＇触发器，实现二分频。1.2.3秒脉冲的实现由CD4060和4013组成的秒脉冲部分电路如图5，设计中C选取15pF选54U2CLRCKI1Hz12QQCD4013BR1C530P图在4013的信号输出端和两块74LS192计数脉冲进入端之间加入一个拨动开关S3（见总按键指示灯相同的接法，电阻采用同样大小的470Ω。1.3倒计时的设计要实现倒计时，除了秒脉冲之外，还需要倒计时计数器，此处可采用74LS192实现，因为74LS192是异步置数，同步可逆十进制计数器，且输出为BCD码。1.3.174LS192的特点选用74LS192是因为要求一开始显示的值为0～60秒中预选的数，而74LS192是可以预置的，其功能简介如下：▲CR是异步清零端，且高电平有效；▲是并行置数端，低电平有效，且在CR＝0时有效；▲CP和CPCP＝1CPCR＝0，LULU＝1时，74LS192处于加计数状态；当CP＝1脉冲从CP端输入，且CP＝CP=1时，计数器LLDU处于保持状态。当CP＝1脉冲从CP端输入，且CR＝0，＝1计数器处于减计数状态。DL▲是非同步进位输出端，是非同步借位输出端。5图表入D出1DDDQ0dQ0bQLD3×21×0×3210×××1××1×0000dcbaca011××××××××数011数1.3.2秒倒计时的实现电路设计：由于一个74LS192只能实现十以内进制的倒计时，要实现0～60进制都可进行的倒计时，必须由两个74LS192组成可以实现0～99进制的倒计时器。具体设计如图1.3.2-1。图6▲在甲选手按键按下前，乙选手两个74LS192的CR＝0，＝0，CP和CP为LD任意值时为置数状态，两个74LS192输出数据为预先设定的0～60中的数；甲选手按键按下后对甲方两个74LS192置数，乙方两个74LS192的＝1CR＝0，＝CP＝1CP接高L电平，计数脉冲由减计数端CP输入，进行减计数。D▲减计数时，计个位数的74LS192计数到0时借位输出端输出低电平，输入到计十位数的74LS192，计十位数的74LS192计数减少一位。▲74LS192的数据都减少到0时，选手还未按下按键，计十位数的74LS192的就会发出低电平驱动蜂鸣器发出鸣叫声。端▲控制置数部分由两个拨码开关控制。1.4.1显示部分的设计由于倒计数部分输出的是BCD74LS48显示。1.4.274LS48的特点74LS48是较常用的译码器，它能将BCD码转换为和七段数码管相对应的信号输出，其译码对应表如表1.4.2-1所示。表输BI/RBOHHHHHHHHHHHHHHHHHLHLLLLLLLLLHHHHHHHHLLHLHLHLHLHLHLHLHHHHHHHHHHHHHHHHLLHHLHHLHHHHHLLLHLLLLHHHHHHLLHHHLLHLLLLLHLHLLLLLLHHLHHLLLLLHHHHHHHHLLHLLL1314LLLLLL消隐动态消隐试灯输入HHHHH1.4.3数码管的选择7七段LED数码显示管由8日74LS48控制二极管导通，则相应的一个笔画或一个点就发光，由此就能显示出对应字符。通常将各段发光二极管的阴极或阳极连在一起作为公共端。将各段发光二极管阳极连在一起的叫共阳极显示器，用低电平驱动；将阴极连在一起的叫共阴极显示器，用高电平驱动。此处选用常用的发红光共阴极数码管BS202。1.4.4显示部分的实现将74LS48管相同的470Ω,选取显示部分电路如图2.4.3-1所示。图报警控制电路使用电磁式蜂鸣器发出报警声，用三极管的开关、放大作用对蜂鸣器发出的声音进行控制。1.5.1蜂鸣器工作原理电磁式蜂鸣器内部的线圈（音圈）在通电之后产生的磁场与喇叭磁铁所产生的永久磁场相互作用,于是线圈振动从而带动与其黏结在一起的振膜振动而发出声音。电磁式蜂鸣器的线圈与膜片并不是黏结在一起,而且线圈是固定不能移动[6]。1.5.2报警电路的实现当某放选手的限时到00时，计十位的74LS192的BO先通过一个非门，再通过一个限流电阻（通常选择1kΩ）与8050三极管的基极相连接。通过三极管的电压发生变化时，三极管将工作于饱和状态。从而使压电蜂鸣器发出声音。电路图如图1.5.2-1所示。8图本设计中多使用TTL744.75V～+5.25V）和C4000系列（电源电压范围3V～+12V）的器件，可见这两种系列的电压要求都是可用5V的直流电，因此可采用常用的集成直流稳压电源。稳压器选用7805，整流部分采用常用的二极管桥式整流，二极管选用1N4001，变压器的参数以及滤波电容的电容值计算如下：▲保证稳压器在电网电量低时仍处于稳压状态，要求：(UU)iiO式中，UU)是稳压器的最小输入输出压差，典型值为3V。按一般电源指标的要求，当i(UU)]/0.9iiO由于U5，所以有U[5V3V]/0.98.89V，取值9V。i▲另一方面，为保证稳压器安全工作，要求：iiOi0.5P4.5W＝0.7i9▲滤波电容C要求满足：RC3T～）（1.6.1-4）（1.6.1-5）2L（式中T为输入交流信号周期；R为整流滤波电路的等效负载电路）L因此有C3~5TIU1800~3000µFii选取C2200µF，接入电容C（0.33µF）用于在输入线较长时抵消其电感效应，以仿产=12生自激振荡；C（0.1µF）用于消除电路的高频噪声，改善负载瞬态效应。[8]3为便于随处可使用该器件，制作干电池提供电源的设计，具体设计如图1.6-1所示。13S4+5VTF1D6SW-SPST2C3～0.1μ220V～1BQ20图2设计总电路10CCDCCDbfpbfpbfpbfpcedcedcedcedERDNGERDNGERDNGERDNGagagaad9d9d9d91234SDpdSDpppabcdefgabcdefgdabcefgdabc间间12345678123456781234567811367901234580245234567891111111111222222REZZRRRRRRRRRRRRRRRR825U1×1ΩQ074cc示V321110151413121105141312105413121101911911191184S84SabcdefgabcdefgabcdefgabcdefgL47L47OBROBR0RK3IRIRI/B0U/BTL/BTL/1CDICDICDICDI9111U712634571263457126345712640ScL4cV7cVcMccD1004N1A31UD7D1231121313267293CD129SCBLCD14CBS7L43Nk47NS3DN2R1RS074074RLC33PRLC灯7CDUcVPcUDLABCD8U415415110191BUC41541511019133C5612DEL2DBD3E2R0744RD3Lk331ck3c1R4VDDcEL键B键BP-P-1S2SS