篮球竞赛30秒定时电路

电子整机装配课程设计报告设计题目：篮球竞赛30秒定时电路专业：应用电子班级：电子091班学号：0901010109姓名：刘声文指导教师：黄鹏勇20——20学年第学期1篮球竞赛30秒定时电路定时电路是数字系统中的基本单元电路，它主要由计数器和振荡器组成。在实际工作中，定时器的应用场合很多，例如，篮球比赛规则中，队员持球时间不能超过30秒，就是定时电路的一种具体应用。一、设计任务与要求1．设计一个30秒计时电路，并具有时间显示的功能。2．设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停／连续计时。3．要求计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。4．当计时器递减计时到零(即定时时间到)时，显示器上显示00，同时发出光电报警信号。二、设计原理与参考电路1．原理框图30秒定时器的总体参考方案框图如图所示。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)等五个部分组成。其中计数器和控制电路是系统的主要部分。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、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。译码显示电路用74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管代替。2．单元电路设计(1)8421BCD码递减计数器2计数器选用中规模集成电路74LS192进行设计较为简便，74LSl92是十进制可编程同步加/减计数器，它采用8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加/减计数功能。74LS192中的CPU、CPD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端(上升沿有效)。LD————是异步并行置数控制端(低电平有效)，CO————、BO————分别是进位、借位输出端(低电平有效)，CR是异步清除端，D3～D0是并行数据输入端，Q3～Q0是输出端。74LSl92的功能表附录。74LSl92的工作原理是：当LD————=1，CR=0时，若时钟脉冲加入到CPU端，且CPD=1，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；若时钟脉冲加入到CPD端，且CPU=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————端发出借位下跳变脉冲。由74LSl92构成的三十进制递减计数器如图8.33.3所示，其预置数为N=(00110000)842lBCD=(30)10。它的计数原理是：只有当低位BO1————端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零，且CPD为0时，置数端LD2————=0，计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。(2)辅助时序控制电路为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。从系统的设计要求可知，控制电路要完成以下四项功能：①操作“直接清零”开关时，要求计数器清零。CPUCPDLD————CR操作×↑1××1↑×011×0001置数加计数减计数清零3②闭合“启动”开关时，计数器应完成置数功能，显示器显示30秒字样；断开“启动”开关时，计数器开始进行递减计数。③当“暂停／连续”开关处于“暂停”位置时，控制电路封锁时钟脉冲信号CP，计数器暂停计数，显示器上保持原来的数不变，当“暂停／连续”开关处于“连续”位置时，计数器继续累计计数。另外，外部操作开关都应采取去抖动措施，以防止机械抖动造成电路工作不稳定。下图是辅助时序控制电路图。图(a)是置数控制电路，LD————接74LSl92的预置数控制端，当开关S1合上时，LD————=0，74LSl92进行置数；当S1断开时，LD————=1，74LS192处于计数工作状态，从而实现功能②的要求。图(b)是时钟脉冲信号CP的控制电路，控制CP的放行与禁止。当定时时间未到时，74LSl92的借位输出信号BO2————=1，则CP信号受“暂停/连续”开关S2的控制，当S2处于“暂停”位置时，门G3输出0，门G2关闭，封锁CP信号，计数器暂停计数；当S2处于“连续”位置时，门G3输出1，门G2打开，放行CP信号，计数器在CP作用下，继续累计计数。当定时时间到时，BO2————=0，门G2关闭，封锁CP信号，计数器保持零状态不变。从而实现了功能③、④的要求。注意，BO2————是脉冲信号，只有在CPD保持为低电平时，BO2————输出的低电平才能保持不变。至于功能①的要求，可通过控制74LSl92的异步清零端CR实现(图中未画出)。3．总体参考电路根据前面的分析，可以画出篮球竞赛30秒定时电路。其参考电路如下图所示。4三、主要无器件集成电路74LS1922片，74LS482片，74LS001片，NE5551片电阻10kΩ4只，15kΩ1只，68kΩ1只，1KΩ1只电容10μF1只，0.1μF1只其它器件发光二极管1只，共阴极七段LED显示器2只四、实训内容与步骤1．组装调试秒脉冲产生电路。注意：555是模数混合的集成电路，为防止它对数字电路产生的干扰，布线时，555的电源、地线应与数字电路的电源、地线分开走线。2．组装、调试30秒递减计数器与译码显示电路。输入lHz的脉冲信号，观察递减计数的过程。3．设计组装能满足系统要求的时序控制电路。4．完成30秒定时电路的整体联调，检查电路是否能满足系统的设计要求。五、电路装配及调试电路装配完成，输入直流５ｖ电压。然后将“清零／工作”开关处于“工作”位置时，把“暂停／连续”开关则停止倒计时，此电路能够正常工作5六、心得体会经过短短一周的专业认识实训，我深深体会到了自己在专业知识方面的欠缺和不足；也意识到了自己做为电子专业的学生，要想在以后的职业中崭露头角，除了要有过硬的理论知识，健康的体魄外，还必须具备良好的心理素质，使自己在以后的途中无论经历什么样的困难，都立于不败之地。在本周中，系部让我们制作比较复杂的电路—篮球倒计时30秒，让我们从中受益匪浅。这比仅仅是制作成功就可以，而且要布线要整齐好看。对这次实训，颇有体会，这次实训近一步加深了我们对自己专业的认识。从而确定自己以后的努力方向。要想在短暂的实训时间内，尽可能多的学到东西，就需要我们跟老师或同学进行很好的沟通，加深彼此的了解。因为实训指导老师并不了解我们的学习能力和自己对专业所报的态度。这就需要我们跟老师沟通，让老师对我们有大体的了解，才可以对我们进行一些相关的指导工作。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！”在这短短的时间里，让我深深的感觉到自己在实际应用中所学专业知识的匮乏。让我真真领悟到“学无止境”这句话的涵义。而老师在实训周中所讲的，都是课本上没有而对我们又非常实用的东西，这又给我们的实训增加了浓墨淡采的光辉。此外，老师拿了以前同学做好的电路板给我们作参考，才知道上几届的学长学姐们是多么的强悍。在制作电路板的过程中，我不仅知道了职业生涯所需具备的专业知识，同时还要有耐心去构想、画布线图，若做出的电路布能用还要更细心更耐心的态度去检查电路。这次实训带给我太多的感触，它让我知道工作上的辛苦，事业途中的艰辛。让我知道了实际的工作并不像在学校学习那样轻松。人非生而知之，虽然我现在的知识结构还很差，但是我知道要学的知识，一靠努力学习，二靠潜心实践。没有实践，学习就是无源之水，无本之木。这次实训让我在一瞬间长大：我们不可能永远呆在象牙塔中，过着一种无忧无虑的生活，我们总是要走上社会的，而社会，就是要靠我们这些年轻的一代来推动。这就是我这周以来实训的心得和感受，而不久后的我，面临是就业压力，还是继续深造，我想我都应该好好经营自己的时间，充实、完善自我，不要让自己的人生留下任何空白！七、附录：一、74LS48引脚图及真值表6二、74LS00引脚图三、74LS10引脚图四、74LS192引脚图及时序波形图7注：做加法计数时，减法计数输入必须为高电平;反之亦然。五、NE555引脚图