篮球竞赛30秒计时器设计报告示例

中国石油大学（北京）电子技术课程设计报告篮球竞赛30秒计时器指导老师:刘丽萱耿敏班级：自动化03-3班设计者：何荣光（2003043313）姜念琛（2003043314）李明（2003043315）内容摘要：本课程要求设计一个用于篮球竞赛的30秒计时器。计时时间一到，电路报警。一、设计要求1.设计一个30秒计时器显示报警系统。2.设置外部操作开关，用来控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。3.要求电路启动后开始到计时，计时间隔为1S,倒计时至0秒时，电路发出光电报警。报警声持续3S。4.要求显示计时时间，计时时间到，显示器不能灭灯。5.555定时器产生周期为1S的信号，作为计数器的始终脉冲。二、系统总体方案设计本实验设计电路包括以下四个部分：1．由LM555CN和74160N芯片构成计数脉冲生成电路。2．由74LS190N和74LS192N芯片构成的计数电路。3．由74LS47芯片以及七段译码显示器构成的译码显示电路。4．蜂鸣器延时电路1.设计方案1由555芯片构成的蜂鸣器延时电路本方案理论上简单，但实际操作上不易实现。首先，实验室里没有符合条件的电阻与电容。其次，降低要求，只需短时间内使蜂鸣器发声，这在实际中也是较难实现的。我们首先采用了该方案，但没成功。2.设计方案2由74LS192N芯片构成的蜂鸣器延时电路本方案较方案一理论稍复杂，所用元件也多，但是，本方案实际易于实现。电路图见单元电路设计中。3.系统总体方案选择及系统原理框图本实验设计电路选择由74LS192N芯片构成的蜂鸣器延时电路中国石油大学（北京）电子技术课程设计报告系统框图如下：脉冲电路三、单元电路的设计1.由LM555CN和74160N芯片构成计数脉冲生成电路。该部分电路采用LM555CN芯片联接成多谐振荡器。由公式：CRRf)2(43.121通过改变电阻R1、R2以及电容C的数值，并用74160N芯片进行1/10分频，来实现频率为1Hz的脉冲。电路如下：开关J1控制启动/复位开关J2控制暂停/继续显示电路延时电路蜂鸣器计数电路中国石油大学（北京）电子技术课程设计报告本设计中，R1=41k,R2=51k欧姆，C=1µF。经该电路生成的波形如下：2.由74LS190N和74LS192N芯片构成的计数电路。因为74LS190N和74LS192N具有减计数功能，所以设计思路为：由于74LS190N具有暂停引脚，故引脚外接J2开关，74LS190N作个位数计数芯片。而74LS192N有~BO引脚，易于00时芯片进入保持状态，负责十位数芯片。不再计数。电路如下：注：图中开关J1为开始/复位开关。其原理是：当开关J1接地时，74LS190N的LOAD端口分别是低电平，此时芯片工作在置数状态下；当J1接高时，LOAD端口分别接高，74LS190N芯片处于计数状态，开始执行减数计数功能。中国石油大学（北京）电子技术课程设计报告图中J2为暂停/继续开关。其工作原理是：当开关J2接高时，74LS190N的CTEN端口接高，芯片处于保持组状态，停止计数。当J2接低电平，CTEN端口为低电平，芯片继续执行计数操作。3.蜂鸣器延迟电路该部分电路采用74LS192N芯片来实现延时效果。原理若下：当计数电路计到00时，负责十位数芯片的74LS192N的~BO端由1变到0，经非门，变成了延迟电路的触发信号，延迟电路的74LS192N的输出端为4，3，2，1，0，其中3，2，1使蜂鸣器发声；4，0不发声，并且4为开始时的置数。由二进制知输出为4，0时，74LS192N的3，2端或运算均为0；当输出为3，2，1时，74LS192N的3，2端或运算均为1。电路如下：该电路生成的波形如下：中国石油大学（北京）电子技术课程设计报告四、系统总体电路系统总体电路图若下：五、电路组装与调试1.组装电路的步骤先组装时基电路，其次组装30秒倒计数电路，最后组装蜂鸣器延迟电路。2.调试电路使用的仪器及测试方法1）用万用表检查连接线是否断路。2）用机箱上的二极管灯检查电平的高低。3）用机箱上的数码显示器检查延迟电路是否延迟3秒。3.调试过程及结论方案一中由555芯片构成的蜂鸣器延时电路不易于实现。方案二中由74LS192N芯片构成的蜂鸣器延时电路实际操作可行。时基电路波形和3秒延迟波形见单元电路设计中。六、元器件清单BillofMaterialsQuantityDescriptionReference_IDPackage======================================================================274LS,74LS09NU11,U8NO14274LS,74LS192NU1,U7NO16中国石油大学（北京）电子技术课程设计报告174LS,74LS04NU10NO141BUZZER,BUZZERU9BUZZER174LS,74LS190NU2NO16274LS,74LS47NU5,U3NO162SWITCH,SPSTJ3,J1SPST2RESISTOR,1.0kOhm_5%R3,R1RES0.5七、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，1999．2、陈汝全主编．电子技术常用器件应用手册．北京理工大学出版社，19913、《中国集成电路大全》编写委员会编．中国集成电路大全集成运算放大器．北京：国防工业出版社，1985．八、设计总结及建议本次实验设计不仅是对理论知识的一次检验，同时也锻炼了我们的实际动手能力。使得我们对电子设计过程的思路更加清晰，更好的培养了我们对电子设计的兴趣。在实际操作过程中，也遇到很多困难问题。但经过本小组成员的一致努力最终克服了这些困难，达到了实验设计的要求。现在简单归纳如下：1．仿真模拟和实际元件之间的误差。我们的电路首先通过计算机辅助设计完成，并在计算机上仿真模拟实验通过。但在实验箱上的实物连接结果却和计算机模拟结果不尽相同，出现不同程度的误差。例如经过计算的LM555CN构成的多谐电路谐振频率应该为1Hz，但在实验箱上得到的结果大约为0.4Hz.原因分析：a.所购买的元件存在工业制造误差。b.由于实验箱本身的精度误差。2．成品工作不稳定。在计算机仿真中得到稳定的结果，满足设计要求。但实际成品却存在有时工作不稳定的问题。原因分析：在实际电路中，总共采用了5块芯片。各芯片在实际工作中并不能够完美的兼容工作达到理论预测值。由此使我们明白，在今后的设计工作中各芯片的协同工作至关重要，在满足设计要求的情况下，应尽可能减少芯片的数量。2006年7月8日