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1、湖南工程学院课 程 设 计课程名称 数 字 电 子 技 术 课题名称 棋类竞赛计时钟电路 专 业 自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 龙泳涛 2011 年 12 月 3 日课程设计任务书 课程名称： 数字电子技术 题 目： 棋类竞赛计时钟电路 专业班级 自动化0902 班 学生姓名： 夏长得 学号： 11 指导老师： 龙泳涛 审 批： 任务书下达日期 2011 年 11 月 25 日 设计完成日期 2011 年 11 月 3 日设计内容与设计要求 一、任务与要求：设计并制作一个棋类竞赛计时钟电路，要求如下： 1. 该计时钟可分别完成甲乙对规定用时的计时和规定时间用完后的读秒计时；2. 规
2、定甲乙双方各有2小时比赛规定用时，分别设计各方的用时定时器，并用数码管显示各方已用的时、分从0：001：59计时间隔为1S；3. 2小时规定时间用完后，每方限定在30秒内必须下出一步棋，此时定时器将完成对读秒时间的30S倒计时，并数码管显示此时过程3000。若计时到零，则发生警报信号该方超时负。4.各定时器设置计时暂停/继续键，在规定时间计时时，该键的作用为暂停本方计时，并继续对方计时；在读秒时间计时时，该键的作用为复位本方计时起始点29S，并启动对方定时器。5.设置系统复位键，比赛结束时，按该键使各方的定时器均复位到规定时间的零点0：00，以便重新开始比赛。二、设计要求：1、 设计思路清晰，
3、给出整体设计框图；2、 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；3、 总电路设计；4、 安装调试电路；5、 写出设计报告；主要设计条件1. 提供直流稳压电源、示波器； 2. 提供TTL或CMOS集成电路芯片、电阻、电容及插接用面包板、导线等。说明书格式1、 课程设计封面；2、 课程设计任务书；3、 说明书目录；4、 设计总体思路，基本原理和框图；5、 单元电路设计（各单元电路图）；6、 总电路设计（总电路图）；7、 安装、调试步骤；8、 故障分析与电路改进；9、 总结与设计调试体会；10、 附录（元器件清单）；11、 参考文献；12、 课程设计成绩评分表。进 度 安 排第一周 星期一：课题
4、内容介绍和查找资料； 星期二：总体电路设计和分电路设计； 星期三：电路仿真,修改方案星期四：确定设计方案，拟订调试方案,画出调试电路图,安装电路； 星期五：安装、调试电路；第二周 星期一三：安装、调试电路；星期四五：验收电路,写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午：带调试电路板及设计报告书进行答辩，整理实验室及其他事情参 考 文 献 电子技术课程设计历雅萍、易映萍编电子技术课程设计指导 彭介华主编 高等教育出版社 电子线路设计、实验、测试 谢自美主编 华中理工出版社。目录课程设计任务书-2设计总体思路-7总体框架图-8单元电路设计-9总体电路设计-10总电路的安装及调试-11故障分析检查及解决
5、方案-12设计总结及心得-13附录-15参考文献-17课程设计评分表-18 一、设计总体思路，基本原理和框图总设计思路象棋竞赛计时器采用7 个数码显示器分别显示2 小时顺计时和30 秒倒计时，由于只采用了顺计时所以只用74LS160来计数。2 小时计数模块电路中包括两个十进制（秒钟的个位与十位、分钟的个位与十位）与两个六进制（秒钟十位与分钟个位、分钟十位与时钟个位）两个基本进制。设计十进制时，可利用74LS160对上位进行信号输入；设计六进制的时候需要捕捉信号，这里采用74LS20（二四输入与非门）和74LS04（六输入反向器）同时完成下位信号捕捉与对上位信号输功能。利用5片74LS160 构
6、成十进制与六进制，再构造两个六十进制，最后两个六十进制构成三千六百进制功能的2 小时计时模块电路。30 秒顺计时模块电路与2 小时顺计时模块电路设计思路类似。设计要求在2 小时顺计时完后报警，并启动30 秒倒计时。这里首先捕捉2小时顺计时完的特征输出信号作为30 秒倒计时电路启动的大前提。由于要实现甲30 秒用时完后，能自动停下，并可以通过开关切换到乙，这里利用两个74LS32（四二输入或门）来捕捉30 秒倒计时用完信号，再通过74LS112（二JK 触发器）和开关一同构成控制电路，实现甲乙用时切换功能。利用开关将各芯片清零端相串接至高电平，低电平有效的另接至74LS04（六输入反向器），实现
7、清零功能。利用零界时刻的特征信号产生报警器信号，实现2 小时用时以及30 秒顺计时报警功能。最后利用555 芯片构造振荡器产生秒信号，为整个电路提供方波信号。将各功能相互有机联结起来，实现象棋竞赛计时器整体的全部功能。在实现棋竞赛计时器整体功能的同时，这个象棋竞赛计时器设计里，还另增加了暂停功能、棋手下棋状态显示功能等。二、总体框架图三、单元电路设计（各单元电路图）2小时计时电路模块电路2小时计时电路模块仿真图30 秒顺计时电路模块30 秒顺计时电路模块仿真图三、总电路设计四、总电路图的安装与调试步骤步骤一：检查仿真图是否完全打、达到设计要求；步骤二：对仿真图进行进一步改造，把单个的逻辑门都用
8、相应芯片想接连。将试图重叠的线摆正。将高电平归总，接地端归总为一个电源和接地端（最好用红线表示接高电平，蓝线表示接地以方便接线）；步骤三：联接2 小时模块电路，注意各接线端对应实际芯片管脚。特别注意悬空管脚本应该对应的电平。联接好后给以脉冲信号，对模块进行调试，使其能正常运行；步骤四：联接30 秒顺计时电路，注意各接线端对应实际芯片管脚。特别注意悬空管脚本应该对应的电平。联接好后给以脉冲信号，对模块进行调试，使其能正常运行；步骤五：将2 小时计时电路与30 秒倒计时电路相连。实现两者的制约关系。接好后给以脉冲信号，对两模块进行调试，使其能正常运行；步骤六：联接控制电路，实现清零、暂停、启动、切
9、换选手、状态显示、报警等功能；步骤七：整体运行，检查是否能如仿真实现各项功能，对不能实现的功能加以修正，对没实现的更能加以补充。五、故障检查和分析以及解决方案故障一：2 小时计时的显示器亮灯，但是接了脉冲信号后不跳的。分析：以上故障说明74LS160 芯片已经给了74LS48 信号，74LS192 芯片接地管脚和电源管脚没问题。74LS160 芯片要正常计数条件类似74LS161 芯片：1、置数端接高电平；2、清零端接低电平；3、给它脉冲信号。但是经资料查询发现74LS160 芯片正常工作还需要另外的条件：当用加法计数时DOWN 管脚需接高电平；当用减法计数时UP 管脚接高电平。解决方案：将D
10、OWN 管脚需接高电平。故障二：2 小时计时接好后，发现只有秒计时的第一次循环正常，其他会出现乱码。分析：由于在EWB 仿真软件里的电路图中芯片的悬空是默认为低电平，而在实际电路中如果管脚悬空，会随机产生信号，第一次循环是启动电路开始，在一次循环后置数端得到信号，但是置数输入端除接高电平管脚外，其他都悬空，出现随机置数现象，导致乱码。解决方案：将所有悬空的默认管脚都接到低电平。故障三：整个电路接好线后，发现某些功能不能正常运行，或者时而可以时而不可以，或者需要用手碰着某处才可以运行。分析：这是明显的接触不良的症状，用手轻轻压实现该功能的芯片，看是否有松动。用镊子碰实现该功能的芯片、开关，看是否能恢复正常。解决方案：找出接触不良点，对其进行加固，或者替换。故障四：30 秒计时不能正常切换。分析：在单个30 秒计时模块的设计里面不包括切换选手功能，切换选手功能是在控制电路里面实现的。主要实现芯片是74LS112 和74LS08。解决方案：对切换功能进行信号跟踪，将一个发光二极管用线连接，用镊子夹住未连端，点触信号传输路径，检验是否符合理论电平值，查处问题所在处，进行改正。六、设计总结和心得经过两周的课程设计我明白了许多以前在课堂上无法明白的东西作为一个工科学生仅仅有丰富的理论知识是远远不够的，因为我们以后我们
