篮球竞赛30S计时器设计数电课程设计.pdf

长 沙 学 院 数 电 课 程 设 计 说 明 书 题目 篮球竞赛 30S 计时器设计 系(部)专 业(班 级)姓名 学号 指导教师 起止日期 精选文库 2 数字电子技术课程设计任务书(13)系（部）：专业：指导教师：课题名称 篮球竞赛 30S 计时器设计 设计内容及要求 基本要求 1)具有显示 30S 计时功能 2)设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，启动和暂停/连续功能 3)在直接清零时，要求数码显示器灭灯 4)计时器为 30S 递减计时，计时间隔为 1S 5)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 主要参考元器：NE555，74ls161，74LSl92 设计工作量 1、系统整体设计；2、系统设计及仿真；3、在 Multisim 或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。进度安排 起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注 第一天 课题介绍，答疑，收集材料 第二天 设计方案论证 第三天 进行具体设计 第四天 进行具体设计 第五天 编写设计说明书 教研室 意见 年 月 日 系（部）主管领导意见 年 月 日 精选文库 3 长沙学院课程设计鉴定表 姓名 学号 专业 班级 设计题目 指导教师 指导教师意见：评定等级：教师签名：日期：答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名：日期：系（部）意见：系主任签名：日期：说明 课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；精选文库 4 目录 数字电子技术课程设计任务书(13).2 长沙学院课程设计鉴定表.3 摘要.5 计时器概述.5 设计原理及设计图.7 74LS192 引脚图管脚及功能表.7 实验结论.12 心得体会.12 参考文献.13 精选文库 5 摘要 电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过 30 秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛 30 秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间 30 秒限制。一旦球员的持球时间超过了 30 秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。本设计主要能完成：显示 30 秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器为 30 秒递减计时其计时间隔为 1 秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。整个电路的设计借助于 EWB5.12 仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在 EWB5.12 下设计和进行仿真，得到了预期的结果。计时器概述 随着社会文明的进步和科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和技术领域占有不可或缺的核心地位。在我国现代化建设的发展进程中，数字电子技术在国民经济和科学研究各个领域的应用也越来越广泛。而计时器恰恰是数字电子技术的一个重要组成部分，计时器是一个用来实现计数功能的时序部件，它不仅可以用来计脉冲个数，还常用来做数字系统的定时、分频，执行数字运算，以及其他特定的逻辑功能等等。计时器的种类很多。按构成计时器的各触发器是否使用同一个时钟脉冲源来分，可以分为同步计时器和异步计时器。根据计时制的不同，可以分为二进制、十进制和任意进制计时器。根据计时器的增减趋势，又可以分为加法、减法和可逆计时器。还有可预置数和可编程序功能计时器等等。目前，无论是 TTL 还是 CMOS 集成电路，多有品种较齐全的中规模集成计时器，使用者只要借助于期间手册提供的功能表和工作波形图及管脚图排列，就能正确地使用这些器件。主要参考器件：NE555 74LS161（1）74LS192（2）精选文库 6 精选文库 7 设计原理及设计图 30 秒定时器原理框图由图 2.1 可知，30 秒定时电路主要由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助控制电路五部分组成。其中，秒脉冲发生器和计数器是系统的主要组成部分。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，是整个定时电路的动力基础，采用 555 集成电路组成的多谐振荡器构成。计数器完成 30 秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数功能，译码显示电路计时显示功能、报警电路完成定时时间到报警功能。本设计的秒脉冲发生器采用 555 集成电路，计数器采用两片 74LS192 芯片组成 30 进制递减计数器，译码显示电路用 CD4511进行译码和共阴极七段数码管显示器组成，报警电路在设计中用发光二极管和蜂鸣器组成 使用 74LS192 芯片的减数器原理和清零，其工作原理如下：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 端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加到 DCP 端，且 UCP=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到 0 时，BO 端发借位下跳变脉冲。但是本次设计只用到 74LS192 的芯片，所以我改用时钟信号源代替了 555 时钟信号发生电路。1 表 2-1 74LS192 功能表 本次设计仅使用到 74LS192 芯片 74LS192 引脚图管脚及功能表 74LS192 是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有 精选文库 8 清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图中：PL 为置数端，CPu 为加计数端，CPD为减计数端，TCU为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3 为计数器输入端，MR 为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3 为数据输出端。精选文库 9 其功能表如下所示 主要设计电路如下所示 精选文库 10 手动置零时的电路情况如下所示 首先关闭 S2A，然后关闭 S3A 两个开关就可以观察到 U3，U4 两个现象管的时间静止在 00，而此时就完成了课程设计里面所说的手动清零，此时再关闭电源就能实现现象管的关闭。精选文库 11 当使用暂停和继续计时功能时电路如下 此时关闭可开启“暂停开关”当此开关开启时候，时间计时停止，此时可一暂停比赛，而再次闭合这个开关时候就能实现时间的继续倒数。当时间到达 00 时刻，电路自动停止并警报时候的电路 首先开始仿真，开始仿真之后再闭合 S1A 开关，当时间到达 00 时刻就能看见时间静止在 00，而此时“BUZZER”就会发出警报喇叭的声音。精选文库 12 实验结论 30 秒篮球计时器其实只需要进行单一的递减计数，所以在设计的过程中通过比较我选择了同步加减计数器 74LS192 的级联同时实现倒数计时和暂停以及继续计数。设计中通过两片 74LS192 的级联来实现一个 30 秒的计数，当低位片从 9 到 0 时，高位减一位，心得体会 本次课设是本人到目前为止觉得最有意义也是收获最大的一次实习。身为电子系的学生，设计是我们将来必需的技能。而这次课设恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的平台。从通过理论设计，到仿真软件仿真，整个过程都需要我充分利用所学的知识进行思考、借鉴。可以说，本次课设是针对前面所学的知识进行的一次比较综合的检验。总的来说，这次课设虽然累，但非常充实。通过本次制作过程，我学会了单片机方面的很多知识，进一步加深了对单片机相关知识的了解，我们制作的作品调试成功后，个位数字与十位混乱，经过老师的指导，我调换 LE 引脚，最后取得了功在完成单片机课程设计后我们发现我们还有许多不足所学到的知识还远远不够以至于还有一些功能不能被动完成。但通过学习这一次实践增强了我们的动手能力提高和巩固了单片机方面的知识特别是软件方面。从中增强了我们的团队合作精神并让我们认识到把理论应用到实践中去是多么重要。在这次实习中，正确的思路是很重要的，只有你的设计思路是正确的，那你的设计才有可能成功。精选文库 13 因此我们在设计前必须做好充分的准备，认真查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。如果说前面电路的理论设计是一件多么令人头痛的事，那么安装、焊接过程则是一个考验人耐心的过程，对电路的安装、焊接、分析、调试要一步一步来，不能急躁。因为是在仿真软件上较理论上还是存在一定的差距，仿真能出来结果的在实际电路不一定就能出来，这就需要我们有耐心，寻找一个比较正确的调试方法。要做好本次的课程设计，熟练地掌握课本上的理论知识是前提。这样才能对试验中出现的问题进行一定的分析和解决。当然能完成本次设计，更离不开老师辛勤地指导，老师能在百忙中来指导本人，使本人能更好地完成设计。总之，感谢老师的指导！参考文献 1 康华光主编.电子技术基础（数字部分）.第四版.北京：高等教育出版社，2001 2 彭介华主编.电子技术课程设计指导.北京：高等教育出版社，1998 3 张玉璞，李庆常电子技术课程设计M北京：北京理工大学出版社 4 谢自美主编 电子线路设计实验测试（第二版）华中科技大学出版社