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课程设计(论文)题目名称篮球竞赛30s计时器课程名称电子技术课程设计学生姓名肖旭学号1341203010系、专业电气工程系测控技术与仪器指导教师刘祥民、、2015年5月22日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业13测控技术与仪器学生姓名肖旭学号1341203018题目名称篮球30s计时器课程设计设计时间2015．5．11-2015．6．5课程名称电子技术课程设计课程编号121202306设计地点电工电子实验分室创新实验室一、课程设计（论文）目的通过课程设计，使学生加巩固和加深对电子电路基本知识的理解，学会查寻资料、方案设计、方案比较，以及单元电路设计计算等环节，及系统电路的构成。进一步提高学生综合运用所学知识的能力，提高分析解决实际问题的能力。锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领，通过此综合训练,为以后毕业设计打下一定的基础。二、已知技术参数和条件用中小规模集成芯片设计并制作篮球竞赛30s计时器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(置数)、暂停/连续。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。6、秒脉冲由555多谐振荡器给出。三、任务和要求1.按学校规定的格式编写设计论文。2.论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③方案选择与论证。④方案的原理框图，系统电路图，以及运行说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。⑤用Proteus或其它仿真软件对设计电路仿真调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）胡宴如主编.《模拟电子技术基础》.高等教育出版社.2011年张克农主编.《数字电子技术.高教出版社出版.第一版.2010年彭介华主编.《电子技术课程设计指导》.高教出版社出版.第一版.2002年《电子电工实验指导书》电子电工实验室可以提供的主要仪器设备：示波器型号规格VP-5220、电子学习机型号规格WL-V、万用表MF10；以及分立元件、或中规模集成芯片。五、进度安排2015年5月11日-12日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求2015年5月13日：总体方案设计，方案比较，选定方案；2015年5月14日-18日：单元电路设计，参数计算，元器件选择，电路图；2015年5月19日20日：系统调试改进2015年5月21日：整理撰写设计论文；2015年5月22日：答辩六、教研室审批意见教研室主任（签字）：2015年月日七|、主管教学主任意见主管主任（签字）：2015年月日八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名肖旭学号1341203018系电气工程系专业班级13测控技术与仪器题目名称篮球竞赛30s计时器课程名称数字电子技术基础一、学生自我总结在为期两周的课程设计中，从对专业知识的几近不熟悉到后期的熟悉并运用是一个艰难的过程。毫无头绪的开始，然后开始设想方案，查阅了多本书籍外加组员相互讨论终于雏形颇具，但是在仿真中又遇到各式各样细节性的问题使得仿真无法继续，课题最有意义的地方便是这一个个细节故障的排除和电路设计的优化，使得设计具有了新的生命，对专业知识的领悟也随着上升一个等级。对于知识点和各个芯片以及电路系统的运用已经更加娴熟，得心应手，对我而言是一个质的飞跃，是一个难得的成长。感谢老师，感谢同伴！学生签名：肖旭2015年5月30日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权重304030单项成绩指导教师评语：指导教师（签名）：年月日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。摘要本课程设计为篮球竞赛30s计时器，根据任务要求，通过脉冲发生器以及计数显示等电路系统完成篮球竞赛的30s计时，可以启动与退出，中途暂停与继续，清零从新计时，以及重置30s计时，在倒计时完毕后显示00并发出闪光和鸣叫警报，辅助比赛秩序顺利进行。科技服务于人民，希望更多的设计和奇思妙想能够被创造出来并服务于人民。关键词：30s计时；计数译码；清零灭灯；定时报警目录1序言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12设计任务及要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14各个电路的功能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34.1脉冲发生器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34.2计数器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64.4控制及警告电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．115电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12谢辞．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13-1-1.序言篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛的节奏，新的规则还要求进攻方在30秒内有一次投篮动作，否则视为违例。本人设计了一个篮球比赛计时器，可对比赛总时间和各方每次控球时间计时。该计时器采用按键操作、ＬＥＤ显示，非常实用。此计时器也可作为其他球类比赛的计时器。2.设计任务及要求（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、启动和停止功能。（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。（6）暂停和连续计数功能。当暂停后需要继续计数时，计数器继续累计计数。3.设计方案本设计的核心是一个30s计时器，根据要求要将计时进行实时显示，同时达到设计任务中的清零，置数，报警等各项要求。初时确定课题后，是没有什么头绪的，想法就是通过元器件以秒为单位发出脉冲，并计次显示，如此大致思路。结合目前学习中的知识，定时器，计数器，7段译码器以及7段显示器首先成为选择，翻阅了数电书后，简单绘图大致思路即定型，方案初步可行。细节性的东西再结合往期知识来完成，设计课题大致不会有问题，借此机会加深对各个元器件的了解和运动，来完成课题设计。电路系统应包括几个部分，分别为：脉冲发生器，计数器，译码器，显示电路，控制系统以及报警系统几个主要部分来完成。其中计数显示是电路的核心部分。计数器完成30s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，应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，数码显示器显示零。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，-2-译码显示电路显示30s字样；当启动开关断开时，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。其设计思路及各电路单元大致如下：由基本电源供电，通过对电源的开关选择来达到整个计数工具的开启与关闭。脉冲发生器以秒为单位发出脉冲波信号，并配以开关控制与电源的接触达到脉冲波的暂停与继续。通过计数器进行脉冲计数，并根据计数，自动鸣叫，闪光。通过控制电路，对计数器进行清零和置数控制。计数器的数字信号，通过译码器以及最后的数字显示器，达到计数显示的最终设计目的。启功/关闭鸣叫，闪光电源脉冲发生器清零置数暂停/继续译码器数字显示计数器-3-4.各个电路的功能分析4.1、脉冲发生器（555定时器）555定时器是一种中规模集成电路，利用它可以方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。555定时器具有功能强、使用灵活、应用范围广等优点。目前在仪器、仪表和自动化控制中得到了广泛的应用。555定时器有TTL/COMS型两类，它们的逻辑功能和外部引脚排列完全相同。它是双列直插式组件，它由分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲级几个基本单元组成。主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。555为8脚时基集成电路，各脚主要功能：1接地GND2低触发端TR3输出端OUT4复位端R5控制电压CV6高触发端TH7放电端DC8电源电压Vcc-4-4.1.1用555定时器构成多谐振荡器：用555定时器构成多谐振荡器电路如图所示。电路没有稳态,只有两个暂稳态,也不需要外加触发信号,利用电源VCC通过R1和R2向电容器C充电,使uC逐渐升高,升到2VCC/3时,Uo跳变到低电平,放电端D导通,这时,电容器C通过电阻R2和D端放电,使uC下降,降到VCC/3时,Uo跳变到高电平,D端截止,电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。如此循环,振荡不停,电容器C在VCC/3和2VCC/3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲。输出信号Uo的脉宽tW1、tW2、周期T的计算公式如下:tW1＝0.7(R1＋R2)CtW2＝0.7R2CT＝0.7(R1＋2R2)C本次设计的核心之一便是555多频振荡器，设计选用555多频振荡器来作为计时器并以1s为周期发出脉冲。其周期计算为：0.7（R1+2R2）C=T=1s=0.7(4.4kΩ+2*5kΩ)100uf得出多频振荡器各辅助器件参数R1=4.4kΩ，R2=5kΩ，C=100uf，连接电路，多频振荡器即脉冲发生器完成。4.1.2用555定时器构成施密特触发器：用555定时器构成的施密特触发器如图所示。将2管脚和6管脚连在一起作为信号输入端即可。在输入端外接三角波Ui,当Ui上升到2VCC/3时,输出Uo从高电平翻转为低电平；当Ui下降到VCC/3时,输出Uo从低电平翻转为高电平。施密特触发器将输入的三角波整形为矩形波输出。电路的工作波形所示。回差电压电压△u＝32VCC－31VCC＝31VCC。-5-4.1.3用555定时器构成单稳态触发器：用555定时器构成单稳态触发器电路所示。R、C是定时元件。输入脉冲信号Ui加于2管脚。输入触发信号Ui的有效电平是低电平,当Ui处于高电平时,放电端D导通,uC和Uo均为低电平,电路为稳态。当输入触发信号Ui的下降沿到来时刻,2管脚电位瞬间低于VCC/3,使输出Uo变为高电平,放电端D截止,电源VCC通过电阻R向电容器C充电,使Uc按指数规律上升,电路为暂稳态。当Uc上升到2VCC/3时,