数电课程设计-篮球竞赛30秒计时器设计

h数字路课设计篮球竞30计时器设专班：姓学

名号h

h年

月号目录设计要***********************************************************2正文****************************************************************21.计原理******************************************************22.计方案******************************************************33.路设计******************************************************34.元件********************************************************75.逻电路****************************************************7安装与试*********************************************************111.路的安装***************************************************112.路的调试**************************************************11课程设小结******************************************************12参考文***********************************************************12附录***************************************************************13h

hh

h设要：本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计篮球竞赛30秒计时器。能够满足基本要求如下：具有显示30秒计时功能；设置外部操作开关，控制计时器的直接清零启动和暂停/连续功能计时器为30秒递减计时器其计时间隔为1秒。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。同时应用了七段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地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。此计时器的设计采用模块化结构主要由三个模块组成即计时模块控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是一时钟产生，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字

计时器

光电报警

模块化正：1.设原30秒计时器的总体参考方案框图如下图所示包括秒脉冲发生器数器、译码显示电路报警电路和辅助时序控制电（简称控制电路五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂/连续计数、译码显示电路的显示h

h与灭灯、定时时间到报警等功能。h

秒脉冲发生器控制电路

h计数器外部操作开关30

译码显示报警电路秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准设计的信号电路采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。译码显示电路由和共极七段显器组成。报警电路在实验中可用发光二极管代替。2.设方分析设计任务计数器和控制电路是系统的主要部分计数器完成计时功能而控制电路具有直接控制计数器的启动计数暂停／连续计数译码显示电路的显示和灭灯功能为了满足系统的设计要求在设计控制电路时正确处理各个信号之间的时序关系在操作直接清零开关时要求计数器清零数码显示器灭灯。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停／连续开关拨在暂停位置上时计数器停止计数处于保持状态当暂停／连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。3.电设8421BCD码递减计数器模块电路实验中计数器选用中规模集成电路进行设计74LS192是十进制同h

h步加法/减法计数器，它采用8421BCD码二-进制编码，其功能表如下表所示。74LS192的能表CPU×↑

CPD×1

01

CR00

操作置数加计数h

h1×

↑×

1×

01

减计数清零由此看出,当LD=1,如果有时钟脉冲加到,则计数器在D预置数的基础上进行加法计数,当计数到,CO进位下降沿跳变脉冲；当LDCP=1时，如果有时钟脉冲加到端，则计数器在预置数的基UD础上进行减法计数，当计数到，BO借位下降沿跳变脉冲。由此设计出三十进制减法计数器具体电路图如下图所示图中的Q-Q分别接到显示译码07器的输入端接到秒脉冲发生器的脉冲输出端中预置数为0011000）D=（30），当低位计数器的借位输出端BO位脉冲时，高位计数器才8421BCD10开始进行减法计数当计数到高低位计数器都为零时高位计数器的借位输出端BO位脉冲，使置数端计数器完成置数，在CP端输入脉冲的D作用下，进行下一循环的减法计数。267BCDQQQ

21OC~

U3

267BCDQQQ

21OC~

U4VCC

5V

BCD

RLC

OD

74192N

BCD

RLC

OD

74192N0141191

54

0119

41

49VCC

11

GNDGND三十进制减法计时器时钟信号控制电路h

h

74LS08D5V

74LS00N

74LS00NS2

Key时钟信号控制电路时钟脉冲信号CP的控制电路,制CP的放行与停止。当定时时间未到时的借位输出信号=1时信号受继续S2的控制，2当S2处于门U10A输出，门关闭，封锁CLK信号，计数器暂停计数；当S2处于门U10A输出，门U2A打开，放行信号，计数器在CLK作用下，继续累计计数。当定时时间到时，BO=0门U7A关2闭，封锁CLK信号，计数器保持零状态不变。从而实现了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，的功能要求。注意，BO脉冲信号，只有在CP保持为低电平才能保持不变。2D秒脉冲信号产生模块电路NE555秒脉冲发生器由集成定时器构成，其引脚图如下图所示。h

h

VCC

RSTDIS

OUT

THRTRICONGND

NE555秒脉冲发生器的周期与其充电的时间有关，充电时间由电容C电阻R1

1和R决定周期的计算公式为：T=Ln2(R。本实验需要的周期是，计2121算出较为稳定的电阻电容值为=15k,RC=10F,C=10nF算得T=1s。1212h

h当计数器递减计数到零(即定时时间到)时,控制电路应发出报警信号,使计数器保持零状态不变,同时报警电路工作。如下图所示。当计数到零时,两计数器借位端输出多为低（）,故本设计将高位片借位反馈到二极管负极性端此时+5V电源经1k电阻使发光二极管发出光电报警2信号,完成报警功能,而在递减计数时,BO端输出为高（1）,二极管不报警。2+5VΩBO2h

h发光报警电路h

h4.元件

编号

名称

型号

数量可逆十进制计数1

U3U4

74LS1922器二输入一输出与2U10AU10B

74LS00N2非门二输入一输出与3U5AU7A

74LS08D2门4A1555定时器5VCCVs直流电源6C1C2电容7R1R2R3R6R7电阻

555_VIRTUAL+5v+40v10nF10600Ω10KΩ15KΩ68KΩ

1211112118U1U2

七段显示数码管

DCD_HEX_DIG_YELL

2OW5.逻电图h

h74LS192外引脚及时序波形图。图CP分别是加计数、减计数的时UD钟脉冲输入端（上升沿有效LD

是异步并行置数控制端（低电平有效CO分别是进位、借位输出端（低电平有效是异步清零端，是并行数据输入殿，Q3-Q0是输出端。h

hh

DcchDcc74LS192功能表R

x

xx

U

xx

D

功能清零置数

加法数

减法数工作原理是：当LD=1，CR=0时，若时钟脉冲加CP端，=1UD则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时CO发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加到端，且CP=1则计数器在预置数的基础上DU完成减计数功能，当减计数到0时端发出借位下跳变脉冲VR15KR68K

u

u

C

C

0.1uF图2-6555多振荡电路h

h辅助时序控制电路图VCC

261COQC~RLCC0411

2CQC1

21OC~RLC41

9VCC

三十进制减法计时器时钟信号控制电路h

h

B安与试1.电的装电路安装要注意几个原则：1.先装矮后装高、先装小后装大、先装耐焊的等；2.布线尽量使电源线和地线靠近实验电路板的周边，以起一定的屏蔽作用；3.最好分模块安装等等。此外焊接时不能出现虚焊假焊焊更不能出现过焊因为有些器件，不能耐高温，比如焊接三极管时，电烙铁绝对不能停留太久。2.电的试调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部分的接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。再接入电路所要求的电源电压观察电路中各部分器件有无异常现象如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。h

h课程设计结：h

h根据实验结果本设计方案基本完成了设计的要求总的来说该方案是十分可行的，电路结构简单，条理清晰，结果符合要求。但是由于产生的脉冲信号不易保持以及产生的秒脉冲信号不够稳定和精确的原因还存在着报警时间过短和计数时间不够精确的缺陷以通过用分频电路来代替信号发生器来产生稳定的秒脉冲计时信号来进一步改善电路计时的准确性对产生的借位脉冲信号时间过短的原因可以用展宽电路把脉冲扩展到