应用电子技术教育论文模拟跳绳机的设计

本科毕业论文（设计）论文题目：模拟跳绳机的设计学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：应用电子技术教育导师姓名：完成时间：摘要随着社会经济的发展，健康越来越被人们重视。在各种健身运动中，国内外一些健身运动专家近年来格外推崇跳绳运动。跳绳是人们喜爱的一种群众性的健身运动。但到目前为止，跳绳均采用手动摆绳的方法，在多人一齐跳绳时，采用手动摆绳是相当困难的。“模拟跳绳机”是采用灯光按一定的规律扫描，并伴有绳着地时发出的响声。只要有人进入跳绳区域，跳绳机自动开始计数，如果脚挡住了模拟摆绳的光线，跳绳机不停止工作，但记录脚挡光的次数。模拟摆绳频率连续可调，也可选择摆绳频率由慢到快连续变化的摆绳模式。关键词：灯光模拟摆绳，自动计数，频率可调TheDesignofSimulationRopeSkippingMachineAbstractWiththesocialeconomy'sdevelopment,thehealthismoreandmoretakenbythepeople.Inkindsofhealthsports,somehealthsportsexpertsfromthedomesticandforeignesteemestheropeskippingmovementespeciallyinrecentyears.Theropeskippingisonekindofmasshealthsportswhichthepeoplelike.Butsofar,theropeskippingusesthemanualswingline,whenthemulti-peopleskipropeinonce,usingthemanualswinglineisquitedifficult."Thesimulationropeskippingmachine"usesthelightscanningaccordingtotherulewhichdecides,andaccompaniesthesoundwhichsendsoutwhentheropeiswell-grounded.Solongassomepeopleentertheropeskippingregion,theropeskippingmachineautomaticbeginningcounts.Ifthefeethavefiledthelight,theropeskippingmachinedon’tknockoff,butrecordingthenumberthatthetimesthefootfileslight.Theswinglinefrequencyispossibletomovecontinuously,alsomaychoosetheswinglinefrequencyfromtoinundatetotheswinglinepatternwhichcontinuouslychangesquickly.Keyword:LightSimulationSwingLine，AutomaticTally，FrequencyAdjustable目录TOC\o"1-3"1引言 22方案论证 23总体设计框图 24部分电路元件的介绍 34.1触发器CC4043 34.1.1用或非门组成的基本RS触发器 34.1.2特性表和特性方程 44.2LM393 44.3移位寄存器CD4015 64.3.1CD4015的结构组成 64.3.2CD4015的工作原理 64.4同步计数器CC4518 74.4.1CC4518的结构组成 74.4.2CC4518的逻辑功能 84.5计数器 84.5.1数字电路中的计数器 84.5.2CC40110的功能介绍 94.6七段显示译码器 94.7语音芯片ISD1700介绍 104.7.1ISD1700的结构与工作模式分析 104.7.2ISD1700的管脚功能 115部分电路工作原理介绍 135.1音乐及控制脉冲产生电路分析 135.2信号的发射与接受 145.3摆绳落地提示电路 166整体电路介绍 166.1总的工作原理分析 167总结 18谢辞 19参考文献 211引言跳绳是一种以四肢肌肉活动为主的全身运动，它花样繁多，可简可繁，随时可做，一学就会，运动量可以根据动作繁简和速度快慢来调节，特别适宜在气温较低的季节作为健身运动是一项男女老少皆宜的运动项目。跳绳不仅有利于发展腿部、上肢、腰部的肌肉力量，提高灵敏性、协调性、耐力等身体素质，尤其可以促进少年儿童的身体发育，还有利于加强血液循环，促进体内新陈代谢，提高神经系统的协调配合能力。同时，研究证实，跳绳可以预防诸如糖尿病、关节炎、肥胖症、骨质疏松、高血压、肌肉萎缩、高血脂、失眠症、抑郁症、更年期综合征等多种症病。对哺乳期和绝经期妇女来说，跳绳还兼有放松情绪的积极作用，因而也有利于女性的心理健康。在跳绳时身体以两腿的弹跳和双上肢的摇动为主，手握绳把不停的摇动会刺激拇指上的穴位，增加脑神经细胞的活力。跳绳时的各种复杂的动作能够使大脑皮层的分析与综合机能得到提高。从运动量来说，持续跳绳10分钟，与慢跑30分钟或跳健身舞20分钟相差无几，可谓耗时少、耗能大的需氧运动。“模拟跳绳机”与手摆式跳绳不同，它是用灯光的发射与接收来代替绳子的摆动。当灯光照射时，如果人的脚没挡住灯光，即成功跳起时，跳绳机自动计数；当灯光照射时，人的脚挡住灯光，即该跳起时没有跳，跳绳机同样不工作，但会自动记录下犯规的次数。“模拟跳绳机”设计时，采用光电传感器，无触点、无损伤、寿命长，并有音乐伴奏，有一定的趣味性。设计制作成小型的可适合家庭使用，设计制作成人型的可用于学校、机关、厂矿、小区等集体跳绳使用。如果该项目设计的好，一定会推动群众性跳绳健身运动的发展。2方案论证“模拟跳绳机”是采用灯光按一定的规律扫描，代替传统的手动摆绳，并伴有摆绳着地时发出的响声及音乐伴奏，人进入跳绳区域后，跳绳机开始计数，如果犯规，即该跳起来时没有跳起来，脚挡住了模拟摆绳的光线，有两种方案可以选择：方案(1)：跳绳机会自动停止工作，显示出你跳的次数；方案(2)：跳绳机不停止工作，但记录跳绳总数和犯规的次数。考虑到让其更适应大众，频繁的停止不太实用，如果在跳绳结束后，再查看自己的跳绳总数和犯规次数，则更加人性化，因此选择后一种方案。3总体设计框图模拟跳绳机的设计采用集成芯片，由语音电路录进音乐及超声波脉冲信号，由移位寄存器控制灯光，实现绳的摆动，然后由计数器实现控制灯光间隔扫描时间，其中信号发生端与接收端接在移位寄存器的输出端口，并且在信号的发射与接收过程中还伴有提示音，且有音乐伴奏。在跳绳的过程中如果脚阻挡了光线，则是犯规，犯规计数器将会记下犯规的次数。图1为本设计的总体设计框图。跳绳次数计数器跳绳犯规次数计数器触发器灯光的发跳绳次数计数器跳绳犯规次数计数器触发器灯光的发射和接收灯光扫描移位器复位触发器灯光间隔扫描控制器音乐及控制脉冲图1总体设计框图4部分电路元件的介绍4.1触发器CC4043CC4043引出端的功能图如图2，CC4043是一个内含4个独立或非门的基本RS触发器，为四交叉耦合、三态CMOS或非锁存器。具有独立的Q输出端和单独的置位S和复位R输入端。Q的输出有三态功能，由公共的三态控制输入端EN控制,当EN=1时，Q端输出内部锁存器的状态；当EN=0时，RS触发器所有输出端悬空而处于高阻抗状态。三态功能使CC4043可以直接连到系统总线上。4.1.1用或非门组成的基本RS触发器图2CC4043的引出端功能图工作原理：电路有两个稳定状态Q，由于交叉耦合的结果，当无输入信号即R=S=0时，无论是0状态Q=0，还是1状态，Q=1都是稳定的。因为若Q=0，反馈送到或非门2的输入端，使Q=0，而Q=0和S=0一起又保证了Q=1，显然0状态是稳定的；同理，当Q=1,反馈送到或非门G2的输入端，使Q=1，一起与S保证了Q=1，所以1状态也是稳定的。RQSRQS图3波形图或非门构成的基本RS触发器中，R、S两端同时加信号情况时的波形如图3所示。图3所示波形图具体地说明了上述三种情况。不能预先确定状态的情况用虚线表示。4.1.2特性表和特性方程根据工作原理分析,即可列出其特性表，如表1：表1特性表RSQ01110000不变11不定基本RS触发器的主要优点是：(1)结构简单,只要把两个与非门或者或非门交叉连接起来即可，是触发器的基础结构形式。(2)具有置0，置1和保持功能，其特性方程为：Qn+1=S+/RQnSR=0CC4043为高电平有效，违反约束条件即R=S=1时，Q=1。4.2LM393LM393如图4所示，各引脚功能见表2。它由两个独立的电压比较器构成，是双路差分比较器[2]。它的电源可以由单个正电压供电，也可以由正负两个电压供电。由于输出是集电极开路，它可以和另外一个集电极开路的输出构成“与”逻辑关系。该系列由两个偏移电压指标低达2.0的独立精密电压比较器构成。该产品采用单电源操作设计，且适用电压范围广。也可采用分离式电源，低电耗不受电源电压值影响。当输入端3的输入电平高于输入端2的输入电平时，输出端1输出高电平，反之，当输入端3的输入电平低于输入端2的输入电平时，输出端1输出低电平。图4LM393表2LM393引脚功能管脚号管脚功能1比较器

A

输出2比较器

A

反相输入3比较器

A

同向输入4电源－5比较器

B

同向输入6比较器

B

反相输入7比较器B输出8电源+LM393的主要特性有：(1)单电压供电或双电压供电；(2) 宽工作电压2V~36V或者±1V~±18V；(3)单路耗电电流(与供电电压无关)典型值0.4mA(TI,ST),0.8mA(UTC)；(4)低输入偏置电流典型值25nA；(5)低输入失调电压典型值2mV；(6)输入共模电压范围甚至可以包括接地；(7)差分输入电压范围等于额定供电电压范围0~±36V；(8)低饱和输出电压；(9)当低电耗比标准比较器的优势明显时，可直接与TTL及CMOS逻辑电路接口；(10)LM393的工作温度范围是0°C到70°C。4.3移位寄存器CC40154.3.1移位寄存器CC4015的结构组成移位寄存器如图5所示，它是串入－并出的寄存器，CD4015是由两组独立的4位串入－并出移位寄存器组成。每组寄存器都有一个CP输入端，一个清零端R和一个串行数据输入端D。每位寄存单元都有输出端引出，因而即可作串行输出，又可实现并行输出。加在D端上的数据在时钟脉冲上升沿的作用下向右移位。当在R端加高电平时，寄存器的输出被全部清零。图5移位寄存器4015通过信息在CD4015中的流动过程，我们可知CD4015具有下述功能：(1)从串行输入到串行输出，数据延迟了4个时钟周期。因此，CD4015可用作延迟电路；(2)串行数据经过CD4015以后，转换成了并行数据，可由Q0～Q3端并行输出；(3)可作为数据寄存器使用。4.3.2移位寄存器CC4015的工作原理把4个触发器串接起来，就可以构成一个移位寄存器，由4个边沿D触发器构成的4位寄存器。数据从串行输入端D1输入，左边触发器的输出作为右边触发器的数据输入。表3移位寄存器的输出状态表CPQ0Q1Q2Q3000001D30002D2D3003D1D2D304D0D1D2D3假使移位寄存器的初始状态为0000，先将数码D3D2D1D0（1101）从高位（D3）至低位依次送到D1端，经过第一个时钟脉冲后，Q0=D3。由于跟随数码D3后面的数码是D2，则经过第二个时钟脉冲后，触发器FF0的状态移入触发器FF1，而FF0变为新的状态。即Q1=D3，Q0=D2。依次类推，可得4位右向移位寄存器的状态，如表3可知，输入数码依次由低位触发器移到高位触发器，做右向移动。经过4个时钟脉冲后，四个触发器的输出状态Q3Q2Q1Q0与输入数码D3D2D1D0相对应。为了加深理解，在图画出了数码1101（相当于Q3=1，Q2=1，Q1=0，Q0=1）在寄存器中移位的波形，经过4个脉冲后，1101出现在寄存器的输出端Q3Q2Q1Q0。这样，就可将串行输入（从D1端输入）的数码转换为并行输出（从Q3，Q2，Q1，Q0端输出）的数码，以便打印或计算机的处理。在图6中还画出了第五个到第八个时钟脉冲的作用下，输入数码在寄存器中移位的波形。由图可见，在第八个时钟脉冲作用后，数码端已经全部移出寄存器这说明存入该寄存器的数码也可以串行输出。CPCPDQ0Q1Q2CPQ3图6移位寄存器的输出波形图4.4同步计数器CC45184.4.1CC4518的结构组成半导体集成电路型CC4518（图7）CMOS双BCD十进制同步加法计数器。CP为输入端时钟端，时钟允许端（EN）和复位端CR，EN=1（高电平时）计数脉冲CC4518的计数单元是T型触发器，有两个时钟输入端CP和EN，如果要用时钟的上升沿触发，则信号由CP端输入，并使EN端为1。4.4.2CC4518的逻辑功能T型触发器的特性方程是：Qn+1=T/Qn+/TQn图7同步计数器CC4518由特性方程可得：T触发器的功能是T为1时，为计数器状态，T为0时为保持状态。/QnT=1Qn+1=QnT=0由此可得出T触发器的逻辑功能表（表4）和其输出波形图（图8）。表4T触发器的逻辑功能表TQnQn+1000011101110DDQn+1Qn图8T触发器的输出波形4.5计数器4.5.1数字电路中的计数器从电路组成看，其主要组成单元是时钟触发器。计数器如图9所示，它是计数、锁存、译码显示电路。由四片CC40110和四个共阴极LED数码管组成。十进制计数芯片CC40110具有加/减计数、锁存、7段显示译码、驱动等功能。图中用4片级联组成0～9999加计数器，CT端接地（允许计数）。4.5.2CC40110的功能介绍CC40110是一只集计数，移码，驱动为一体的四合电路，它即可作加法计数又可作减法计数。电路中VDD，VSS分别为正负电源端，a~g为数码输出端，CPU加计数脉冲输入端，CPD为减计数脉冲输入端，CR为清零端，高电平时计数器清零，CO为进位脉冲输入端，做加法计数时，每当计满10后输出一个进位脉冲；BO为借位脉冲输入端，作减法计数时，每计满10后输出一个借位脉冲。/CT为触发器控制端，/CT=0时计数器工作，/CT=1时计数器处于禁止状态，不计数。/LE为锁存控制端，当/LE=0时正常显示，/LE=1时显示数被锁存。它是十进制同步加法计数器，CPU是输入加法计数脉冲，CO是送给高位的输出进位信号，当CP到来时要求电路按照8421BCD码进行加法计数。图9计数器4.6七段显示译码器数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成，如图10所示。下面对显示器介绍。数码管[11]是利用不同发光段组合的方式显示不同数码的。因此，为了使数码管能将数码所代表的数显示出来，必须将数码经译码器译出，然后经驱动器点亮对应的段。例如，对于8421码的0011状态，对应的十进制数为3，则译码驱动器使a，b，c，d，g各段点亮。即对应于某一组数码，译码器应有确定的几个输出段有信号输出，这是分段式数码管电路的主要特点。七段显示译码器输出高电平有效，可以用作共阴极显示器。图10七段显示译码器4.7语音芯片ISD1700介绍4.7.1ISD1700的结构及工作模式ISD1700是种单片优质语音录放电路，该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示,双运作模式（独立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存的全方位整合系统功能。其外形如图等11：图11ISD1700ISD1700的功能特点有：(1)可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年；(2)两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式；(3)可处理多达255段信息；(4)有丰富多样的工作状态提示；(5)多种采样频率对应多种录放时间；(6)音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美。芯片的采样频率可以通过调节震荡电阻来改变，从而决定录放时间和录放音质。表3为其参数表：表5ISD1700的参数时间（秒）2030374560采样率（KHz）1286.45.34ROSC阻值（KΩ）6080100120160

ISD1700的独立按键工作模式录放电路非常简单，而且功能强大。不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。在按键模式工作时，芯片可以通过LED管脚给出信号来提示芯片的工作状态，并且伴随有提示音，用户也可自定4种提示音效。按下REC键，REC管脚电平变低后开始录音,直到松开按键使电平拉高或者芯片录满时结束。录音结束后，录音指针自动移向下一个有效地址。而放音指针则指向刚刚录完的那段语音地址。放音操作有两种模式，分别是边沿触发和电平触发，都由PLAY管脚触发。边沿触发模式时，点按一下PLAY键，PLAY管脚电平变低便开始播放当前段的语音，并在遇到EOM标志后自动停止。放音结束后，播放指针停留在刚播放的语音起始地址处，再次点按放音键会重新播放刚才的语音。在放音期间，LED灯会闪烁直到放音结束时熄灭。如果在放音期间点按放音键会停止放音。电平放音模式时，一直按住PLAY键，使PLAY管脚电平持续为低，那么会将芯片内所有语音信息播放出来,并且循环播放直到松开按键将PLAY管脚电平拉高。在放音期间LED闪烁。当放音停止，播放指针会停留在当前停止的语音段起始位置。本设计中采用电平放音模式。4.7.2ISD1700的管脚功能表6ISD1700管脚功能管脚名称PDIP/SOIC管脚引脚说明VCCD1数字电路电源/LED2LED指示信号输出/RESET3芯片复位MISO4SPI接口的串行输出。ISD1700在SCLK下降沿之前的半个周期将数据放置在MISO端。数据在SCLK的下降沿时移出MOSI5SPI接口的数据输入端口。主控制芯片在SCLK上升沿之前的半个周期将数据放置在MOSI端。数据在SCLK上升沿被锁存在芯片内。此管脚在空闲时，应该被拉高SCLK6SPI接口的时钟。由主控制芯片产生，并且被用来同步芯片MOSI和MISO端各自的数据输入和输出。此管脚空闲时，必须拉高。/SS7为低时，选择该芯片成为当前被控制设备并且开启SPI接口。空闲时，需要拉高。VSSA8模拟地AnaIn9芯片录音或直通时，辅助的模拟输入。需要一个交流耦合电容（典型值为0.1uF），并且输入信号的幅值不能超出1.0Vpp。APC寄存器的D3可以决定AnaIn信号被立刻录制到存储器中，与MIC信号混合被录制到存储器中，或者被缓存到喇叭端，并由直通线路从AUD/AUX输出。MIC+10麦克风输入+MIC-11麦克风输入-VSSP212负极PWM喇叭驱动器地SP-13喇叭输出-VCCP14PWM喇叭驱动器电源SP+15喇叭输出+VSSP116正极PWM喇叭驱动器地AUD/AUX17辅助输出，决定于APC寄存器的D7，用来输出一个AUD或AUX输出。AUD是一个单端电流输出，而AuxOut是一个单端电压输出。他们能够被用来驱动一个外部扬声器。出厂默认设置为AUD。APC寄存器的D9可以使其掉电。AGC18自动增益控制/VOL19音量控制ROSC20振荡电阻，ROSC用一个电阻连接到地，决定芯片的采样频率VCCA21模拟电路电源/FT22在独立芯片模式下，当FT一直为低，AnaIn直通线路被激活。AnaIn信号被立刻从AnaIn经由音量控制线路发射到喇叭以及AUD/AUX输出。不过，当在SPI模式下，SPI无视这个输入，而且直通线路被APC寄存器的D0所控制。该管脚有一个内部上拉设备和一个内部防抖动电路，允许使用按键开关来控制开始和结束。/PLAY23播放控制端/REC24录音控制端/ERASE25擦除控制端/FWD26快进控制端RDY/INT27一个开路输出。Ready(独立模式)该管脚在录音，放音，擦除和指向操作时保持为低，保持为高时进入掉电状态。Interrupt(SPI模式)在完成SPI命令后，会产生一个低信号的中断。一旦中断消除，该管脚变回为高。VSSD28数字地5部分电路工作原理介绍5.1音乐及控制脉冲产生电路分析如图11为音乐及控制脉冲产生电路。电路中心控制芯片为ISD1700语音芯片，在本电路中芯片采用独立按键工作模式，且通过LED管脚给出信号来提示芯片的工作状态。D1即为指示灯。按下REC键，芯片为录音状态，同时开启音乐播放和超声波脉冲产生器，这时芯片同时把音乐和脉冲录进芯片中，这时它们就存储在芯片中。播放时，采用电平放音模式，按下PLAY开关，使其管脚一直处于低电平状态，这样芯片就一直重复播放音乐及超声脉冲。音乐通过管脚AUD经放大后播放，以用来伴奏，而混声通过AUD管脚再经过一高通滤波器后，只剩下超声脉冲，该脉冲即为电路的可变控制脉冲，接至主控电路。我们通过可变电阻RS来改变芯片的采样频率，从而决定录放时间和录放音质。这样就能改变脉冲的频率，从而改变摆绳的频率。同时音乐播放速率也同时改变，这就保证了音乐播放速率与摆绳频率同步的目的。我们之所以把音乐和脉冲一起录进芯片，就使为了保证二者的同时改变，以求达到同步的目的。图12音乐及脉冲产生电路5.2信号的发射与接收信号的发射与接收电路如图12所示，从图5输入端A1~A8分别接在移位器的8个输出端口，正常工作时，这8个信号输入端依次仅有一个有效信号输入，假使信号的输入端A1有高电平输入时，三极管T1、T9导通，电流从三极管T9的基极流出，经过发光二极管[12]L1流向三极管T1的集电极，同时发光二极管L1发光，小喇叭发音提示灯光在摆动，如果此时属于正常跳绳，即没有发生脚阻挡灯光的犯规现象，信号接入端的二极管受到光照后，阻值变小，此时经过它的电平仍为高电平，此高电平使该线路上的另一个二极管导通，输出高电平加在比较器LM393的同相输入端，三极管T9的集电极经过电阻R29降将压后接入比较器的反相输入端，此时反相输入端的输入电压低于同相输入端的电压，比较器输出端1输出高电平，此时该三极管T12不导通，即M点处的电平为低电平，经过触发器4043作用后输出低电平，此时犯规计数器不计数。MM图13信号的发射与接收假使跳绳的人脚阻挡灯光时，即处于犯规的情况下，信号接受端的二极管不能接受到信号发射端二极管发射的光，此时则二极管LA1的电阻较大，那么由三极管T9集电端提供的高电平经过二极管LA1变为低电平，这时的低电平不能使本线路中的二极管导通，此低电平接入比较器LM393的同相输入端，三极管T9的集电极经过电阻R29将压后接入比较器的反相输入端，此时比较器的反相输入端的电压高于同相输入端的电压，则比较器的输出端的输出电压为低电压，此时三极管T12导通，集电极输出高电平，接入触发器的输入端S2端，则触发器输出端Q23为高电平，这时犯规计数器开始工作，计数加1，记下犯规的次数。同理，依次类推，A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8的工作原理与A1处的工作原理是相同的。当A1~A8所接受的电平为低电平时，三极管T1~T11均不导通，比较器LM393的两个输入端输入的均是低电平，此时比较器没有输出。跳绳计数器和犯规计数器均不计数。在此说明的是发光二极管D1~D8也是依次发光的，只要有一个输入端口Ai(i=1、2、3、4、5、6、7、8)接的是高电平，那么它所接的三极管T9就导通，如果是正常跳绳，则小喇叭发音提示灯光在扫描，犯规计数器不工作；如果出现犯规现象，小喇叭发音同时犯规计数器记犯规次数。信号发射端的端口与接收端的端口是一一对应的。当A8所接的电平为高电平时，并且是正常跳绳，则跳绳计数器开始工作计数加1。5.3摆绳落地提示电路当灯光扫描摆动时，图13是灯光模拟摆绳发出提示的电路，当三极管T9导通时，T9发射极是高电平，此时高电平通过电阻R18作用于三极管T11的基极，使三极管T10，T11导通，由于小喇叭（由电感线圈组成的震荡器）的上端与T11的发射端相连，因此这时小喇叭的上端为正极，下端与地相连，因此小喇叭的下端为负极；同时三极管T10的发射极对电容C2充电，在充电的过程中，三极管T11的基极的电流不断的增大，当电容充电结束时，三极管T10的电流达到饱和状态，三极管截止；然后电容C2开始放电，放电的过程中，使得通过三极管T10的电流减小，即通过振荡器小喇叭的电流减小，此时使得小喇叭的极性发生改变，上端为负极，下端为正极，此时震荡器震荡发音提示灯在扫描。当电容C2放电结束后，通过三极管T10重新对电容充电。开始了新的循环工作;当灯光不摆动时，三极管T9不导通，此时电阻R18的两端没有电压，此时三极管T10、T11不导通，小喇叭不发音，表明灯光没有摆动。图14振荡电路图6整体电路介绍6.1总的工作原理分析（主控电路原理图见图15）当脉冲信号到来时，作用于移位器4015时，移位器复位，当按下按钮SB，这时触发器的S0输入端为高电平，根据触发器的逻辑功能，此时触发器输出端输出的是高电平，即输出正脉冲，此脉冲接入移位寄存器4015的输入端D1，即数据输入端，此时移位器的输出端Q10(A1)为高电平，其它端均为低电平，Q10输出的高电平又接入触发器的R0输入端，此时由于触发器的S0接入的也是低电平，则触发器输出端Q0为低电平，当下一次扫描脉冲来临时，移位器4015的输出端Q10变为低电平，将高电平移向输出端Q11(A2)，此时其它输出端均为低电平，当第三个扫描脉冲来临时，移位器4015输出端Q11变为低电平，输出端Q12(A3)变为高电平，同样，其它的输出端均为低电平。同理，依次类推，Q13(A4)，Q20(A5)，Q21(A6)，Q22(A7)，Q23(A8)依次变为高电平。在灯光扫描摆动过程中，振荡电路一直振荡发音提示灯光在模拟摆绳。当输出端Q23是高电平时，则跳绳机计数器开始工作，并加1，此处的计数器计的是绳子摆动的次数，如果跳绳犯规，则犯规计数器开始工作并加1，记下犯规的次数。则成功跳绳次数等于模拟跳绳机摆绳摆动的次数减去犯规的次数。当输出端Q23是高电平时，同时输出端Q23将高电平接入触发器4043的R1输入端，由于此时触发器的另一个输入端S1接入的是低电平，由触发器的工作原理可的得，此时触发器的输出端Q1为低电平。触发器的输出端Q1的低电平接入计数器4518的复位端CR1和CR2，使扫描时间间隔计数器4518处于不复位状态，计数器开始计数。当脉冲来临时，计数器4518的低位部分开始从0000状态计数，当计数器4518低位部分的状态由0000计数到1000时，由于低位部分的最高位Q13与高位部分脉冲输入端CP2相连，此时低位向高位部分进1，此时低位部分为1000，高位部分由0000变为0001，当下一个脉冲来临时，低位部分加1变1001，再来一个脉冲后，由于计数器4518是十进制计数器，因此它由1001变为0000，又开始进行循环计数，当计数器4518低位部分的状态由1000计数到下一个1000时，一共经历了十个脉冲，此时低位再次向高位部分进1，高位部分由0001变为0010。同理，当计数器4518低位部分第三次次向高位部分进1，高位部分由为0011。依次到0111时，此时共计数68个脉冲，这时计数器的高位部分的输出端Q20，Q21，Q22都为高电平，这三个高电平分别作用二极管D3，D4，D5的负极，此时这的三个二极管均不导通，则二极管D3，D4，D5的正极为高电平，那么这时加在二极管D2正极的电平为高电平，二极管D2导通，此时接入触发器4043的输入端S0、S1均为高电平，根据触发器的工作原理可得，触发器的输出端Q0、Q1均为高电平，触发器Q1端的高电平使计数器4518停止计数工作，触发器Q0端的高电平使移位器4015开始进行循环输出，则灯光开始进行循环性的扫描摆动工作。图15主控电路图7结论毕业论文是我们本科生在学习阶段的一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的模拟跳绳机的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态。和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学专业基础知识的能力，同时也增强我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及专业软件制图等非专业能力，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志力、抗压能力及耐力水平也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的，也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐，但我的收获却更加丰富。通过查找资料，设计电路以及制作电路，能够让人详细对跳绳机的工作原理、操作过程以及使用方法有一个深刻的理解。各种芯片的适用条件，各种元件设备的选用标准，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。在设计成形后，为了进一步的完善灯光模拟跳绳机对人是否进入跳绳区域，可以在离地高度约一米处安装一个主要由四个发光二极管和四个接收二极管组成的灯光发射与接收电路来检测人是否进入跳绳区域。设计方法和灯光的发射与接收一样，只是少了四个发射与接收的二极管，然后输出端作为触发器4043的一个输入端，另一个输入端是移位器4015输出端Q3（10端），触发器的输出端接入跳绳次数计数器，当人进入跳绳区域时，身体将阻挡上部的灯光接收电路，灯光的发射与接收电路部分输出高电平使触发器输出高电平，则计数器开始计摆绳次数。相反，当人没有进入跳绳区域时，触发器4043输出低电平，则摆绳计数器不计数。在电路的设计过程中，每一部的设计都必须是正确无误的，都需要一丝不苟，精益求精的刻苦钻研精神。在设计过程中，和老师的沟通交流更使我从经济实用的角度对设计有了新的认识，也对自己提出了新的要求。要想更完美的进行，与其他专业人才及老师的交流沟通也是很有必要的。这期间我请教了关于单片机、PLC、家电等多方面的各位老师，更加理清了模拟跳绳机各部分电路的原理知识。提高是有限的，但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，让我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。虽然有些地方还有不足，但正是因为这些不足在一定程度上给了我们无限的创造