篮球比赛计时器汇总

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太原科技大学课程设计报告-1-电子技术课程设计——篮球比赛计时器学院:太原科技大学电子信息学院专业:电气工程及其自动化班级:电气081502姓名:李昊轩学号:200815010207指导教师:闫晓梅时间:2010年12月太原科技大学课程设计报告-2-目录一、设计任务与要求二、总体框图三、器件选择四、功能模块五、总体设计电路图六、实验结果及分析七、心得体会八、参考文献太原科技大学课程设计报告-3-篮球比赛计时器的设计一、课程设计任务与要求1、任务:设计一个12分00秒篮球比赛倒计数定时器2、要求:1.篮球比赛全场时间为48分钟,共分为4节,每节12分钟,要求开机自动置节计数器为第“1”节,节计数器为“12分00秒”。2.用数字显示篮球比赛当时节数及每节时间的倒计时,计数器由分秒计数器完成,秒计数器为模60,分计数器应能计满12分钟。3.能随时用钮子开关控制比赛的启动/停止,启动后开始比赛,停止期间不计时,重新启动后继续计时。4.每节比赛时间结束时,能以音响自动提示并暂停计时,同时节数自动加1。5.秒信号不必考虑时间精度,可利用实验仪上所提供的连续脉冲(方波)。二、总体框图太原科技大学课程设计报告-4-本设计主要由四大模块电路构成:计数器、显示器、音响电路、控制电路。计数器功能是用两个可预置数减法计数器组成,实现从60秒递减到0秒,该计数器可以由两块MSI计数器构成,一块十进制,一块六进制,组合起来就构成六十进制计数器,这里用的是两片74LS192;分计数也是用两片74LS192构成的十二进制减法计数器,实现从12分递减到00分;节计数是用74LS192构成的加法计数器,实现从第一节到第四节的计数。仿真和硬件操作中都可以直接接七段数码显示译码器。仿真和硬件操作中没有音响,所以用发光二极管代替。控制电路实现的功能有启动,暂停/连续,译码显示电路的显示,灭灯。控制器随着计数器计数的状态发生改变,计时期间,用电器开关断开,当计时完毕时,用电器开关闭合。图1为计时器的总体参考方案框图,太原科技大学课程设计报告-5-图1篮球比赛计时器的原理框图计数器:对时钟信号进行记数并减位,秒和秒之间10进制,秒和分之间60进制;即一个六十进制减法器、一个十二进制减法器、一个四进制加法的计数器。显示器:采用5片LED显示器把各位的数值显示出来,是计数器最终的输出,有节数、分和秒;控制器:控制电路是对计数器的工作状态(记时开始/暂停/继续/复位等)进行控制的单元,可由触发器和开关组成。本实验中,我主要设计的是分、秒和节的计数,即课程设计要求中的1、2两点,实现计数器和显示器;并设计开机和节结束置数的控制器来实现计数器的置数和减计数。三、选择器件1、计数器件74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。下面介绍74LS192的引脚图和74LS192的功能表。◆CPU为加计数时钟输入端,CPD为减计数时钟输入端。◆LD为预置输入控制端,异步预置。◆CR为复位输入端,高电平有效,异步清除。◆CO为进位输出:1001状态后负脉冲输出,◆BO为借位输出:0000状态后负脉冲输出。CRLDCPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01×××××××000000××DCBADCBAO1↑1××××加计数011↑××××减计数太原科技大学课程设计报告-6-表174LS192功能表根据表1中74LS192的功能表,当LD=1,CR=0,CPD=1时,如果有时钟脉冲加到CPU端,则计数器在预置数的基础上进行加法计数,当计到9(1001)时,CO端输出进位下降沿跳变脉冲;当LD=1,CR=0,CPU=1时,如果有时钟脉冲加到CPD端,则计数器在预置数的基础上进行减法计数,当计到0(0000)时,BO端输出借位下降沿跳变脉冲。2、置数实现器件74LS04是6非门(反相器)他的工作电压5V,他的内部含有6个coms反相器,74LS04的作用就是反相把1变成0,把0变成1。四、功能模块1、计数器秒信号经秒、分计数器后分别得到“秒”个位、十位,“分”个位、十位的计时输出信号,然后输出到译码显示电路。“秒”计数器应为60进制,而“分”计数器可为大于等于12的任意进制。(1)秒计数器:六十进制计数器可以由两块MSI计数器构成,一块十进制,一块六进制,组合起来就构成六十进制计数器。实验室可提供的MSI计数器有T213、T217、74LS90、74LS190、74LS192、74LS160等,在这里我采用74LS192设计,74LS192是十进制同步加法/减法计数器,具有直接清零、异步置数功能。由篮球比赛的特点,计时器可以设计成距离比赛结束的时间,因此这种方案需用减法计数器,而对每一节的计数实现的又是加法计数器,而74LS192既可以实现加法计数,也可以实现减法计数。74LS192本身就是十进制,所以图2中U4直接利用借位输出端BO,一旦有借位则BO给U3一个下降沿,U3就开始减计数,从而秒的个位实现十进制。太原科技大学课程设计报告-7-图2十进制电路图要想实现六十进制,则一开始要将U3置成六,必须使LD=0,才能置数;但要实现减计数,又必须使LD=1。所以我使用了CR的清零功能,总开关闭合时,CR=1,此时显示为0,总开关断开时,CR=0,减计数开始,U4上BO输出借位为0,LD接BO=0,给U3置数,下一瞬间,BO=1,LD=1,则U3从六开始递减。U4有借位输出,U3则减1,如此递减,直到U3、U4全减为0,LD又给U3置数。一直循环形成六十进制。如图3。太原科技大学课程设计报告-8-图3六十进制计数器(2)分计数器:12进制减法计数器由两块MSI计数器构成,低位是十进制,高位可为一个任意进制,再利用置初始值“12”来实现十二进制。太原科技大学课程设计报告-9-图4分计数的置数我用74LS192的LD完成分计数的置数和减计数功能,给U14的数据输入为1(0001),U12的数据输入为2(0010)。按空格开关闭合,此时是接地,为低电平,LD=0,实现置数功能,显示12分,如图4。按空格开关打开后,此时为高电平,LD=1,当脉冲来时,做减计数,如图5。太原科技大学课程设计报告-10-图5分的减计数(3)节计数器:四进制加法计数器由一块74LS192构成,使数据输入为“0001”,当低电平有效信号控制其置数端时,便实现置1。同理,按空格键开关闭合,LD=0,U15置数为1,开始节计数,如图4;开关断开后,LD=1,当分十位有借位输出时,便给CPU一个脉冲,U15便开始加1,实现节计数,如图6。太原科技大学课程设计报告-11-图6节计数的置数图7节计数的加法太原科技大学课程设计报告-12-控制电路由两片74LS192组成,用74LS192来控制计数器12分00秒的递减计时,在控制电路中用A和空格分别来控制电路的启动、暂停/连续或是停止工作。在这当中CP的作用也是不同的,当A和空格为“1”时,CP经非门为0,LD为1,电路开始计时,当A为“0”时,CP=1,有清零功能,LD=0,有置数功能,电路不工作并置数,显示器就为“1”“2”“0”“0”。当空格置为“0”时,计时器暂停工作,则CP停止工作。当空格为“1”时,CP继续工作。2、显示器直接用仿真和硬件上的七段数码显示译码器。3、置数和计数的开关控制刚开始按下开关,要求计时器显示12分00秒,再按开关后,计时器开始计时。置数时,要求LD全部为0,计数时,要求LD为1,但74LS192是十进制,秒计时要求是六十进制,即要求在显示六十秒时,置为00,LD在计数和置数上矛盾,所以我用总的开关来控制六进制的清零端CR,同时控制其余的LD端,使其可以用一个开关来控制置数和计时。实现时,CR=1清零,LD=0开始置数,所以可以用一个非门来同时实现。其开关的设置如下页所示,开关闭合时,为低电平,LD实现置数,CR经反相器为高电平,开始清零;开关断开,为高电平,LD=1,CR=0,开始计时。开关闭合断开时会出现抖动,即会有高低电平不稳的状况,这就需要有防抖动开关来使其稳定。防抖动开关和节结束开关的实现是由我的同组者来设计。五、总体设计电路图太原科技大学课程设计报告-13-图8总体设计电路图太原科技大学课程设计报告-14-在总电路图中,当开关A接右时,经防抖动开关输出为低电平,经过与门,仍为低电平,则LD=0,实现置数;开关A接左时,输出为高电平,从左往右,第二片74LS192上没有借位输出,BO=1,经与门后,输出为高电平,经过脉冲,则实现减计数。暂停/连续开关由空格键控制,当接右时,经防抖动开关输出为1,BO无借位时输出为1,有脉冲时为1,经三输入的与非门为0,再经与非门为1,所以能正常工作;当开关接左时,经防抖动开关后为0,经两个与非门仍为0,实现暂停计时。六、实验结果及分析(一)实验结果1、将五片74LS192中的LD置为低电平,将第四片CP信号接为高电平,实现了置数“12分00秒”。后将A断开,LD=1,CP=0,计时器开始工作,实现倒计时,同时在显示器上按脉冲来递减显示。2、用基本的RS触发器连接成防抖动开关,用空格键来控制与非门的输出来控制暂停和连续。(二)结果分析1、拨动开关,当A=0时重新置数,当A=1时开始计数。当按空格键输出为0时暂停,当按空格键输出为1时继续。2、当计时器从12分00秒递减到00分00秒时,数码显示器不灭灯,同时发光二极管发光报警。3、手动控制K1和K2实现暂停和连续功能。(三)在MULTISIM中进行仿真用Multisim2001进行模拟仿真,按照实验设计好的电路在Multisim2001中进行放置元件、设置电路参数、连接各元件,然后进行功能测试,经几次修太原科技大学课程设计报告-15-改布线错误最终仿真成功。其中也出现些不可避免的误差,例如刚开始检查连线都无误后,还是不能正确显示数字,换了两片74LS192芯片,才正确显示。七、心得体会本次课程设计使我对数字电子技术有了更进一步的熟悉,实际操作和课本上的知识有很大联系,但又高于课本,一个看似很简单的电路,要动手把它设计出来就比较困难了,要求我们在以后的学习中注意,要把课本上所学到的知识和实际联系起来,同时通过本次电路的设计,不但巩固了所学知识,也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来,增强了学习的兴趣,考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料,和组织材料的综合能力。在这几周的学习与实验中,我感觉有了很大的收获:首先,通过实验及查阅相关资料使自己对课本上的知识有了更深的掌握,更好的理解,使自己的理论知识与实际相结合,同时实验也增强了我个人的动手能力。对我们学生来说,理论与实际同样重要,这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。另外,针对设计中出现的问题,通过查资料和请教老师,得到解决后,更增加了自己设计的信心。实际与理论同样重要,这次课程设计对我无论是以后的工作还是学习都有莫大的帮助。在实习中,我感受到了老师对学生的那种诲人不倦的精神,固定时间和课余时间,老师给我们指导,使我们少走弯路,顺利完成实习任务,在这里我真诚地感谢我的指导老师!太原科技大学课程设计报告-16-八、参考文献夏路易主编:数字电子技术电子工业出版社毕满清主编:电子技术实验与课程设计.机械工业出版社陈汝全主编:电子技术常用器件应用手册.机械工业出版社

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