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1、摘 要目 录摘 要 Abstract 第 1 章 绪 论 11.1 课题背景研究的意义及目的 11.2 课题研究的内容及要求 1第 2 章 电路设计原理与单元模块 22.1 设计原理 22.2 设计方案与论证 22.2.1 秒脉冲发生电路 22.2.2 控制电路 42.2.3 计数电路 52.2.4 译码及单元显示电路 62.2.5 报警电路论 8第 3 章 单元电路的设计 93.1 秒脉冲发生电路设计 9 3.2 计数电路设计 93.3 控制电路设计 113.4 译码及单元显示电路设计 113.5 报警电路设计 12第 4 章 调试及结果分析 134.1 调试 134.2 结果分析 14设计
2、心得及总结 15参考文献 16致 谢 16附录一 30 秒计时器元件清单 18附录二 30 秒计时器电路总图 19 摘 要摘 要计时器在人类生活中有着非常重要而广泛的应用，古时候人们就开始用沙漏和水漏做定时工具，随着科技和社会的发展，人们开始用全新的方法来改造计时器以达到准确计时的目的。篮球竞赛计时器就是一种典型的计时器的应用。在篮球比赛中规定球友持球的时间不能超过 30 秒，否则就是犯规。本课程设计的“篮球竞赛 30 秒计时器” ，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间进行 30 秒限制，一旦球员持球的时间超过了 30 秒，它将自动报警从而判定刺球员的犯规。本文设计用的是实现以中小规模集成电路
3、设计计时器的方法，它是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。它是由时钟脉冲产生电路、计数电路、译码驱动及显示电路、报时电路及电源电路组成。时钟脉冲采用 555 定时器构成多谐振荡电路产生， 。 。 。 。通过 EDA 软件 Multisim10 绘制了电子电路仿真原理图，并进行仿真，同时用万能板焊接制作了硬件实现电路。AbstractAbstractClock ，as we all know，is widly and importantly used in human life.in ancient,our ancestorbegan to use sandglass and
4、hourglass as timework,but,with the fast development of science and sociaty,people start using all new method to change out clock and make it more exacat.Basketball game is a particular field to use clock.there is a rule in basketball game that player cant hold the ball exceed 30 seconds,otherwise it
5、 is a foul.”the 30 seconds clock in basketball game”designed in my course design can used in badketball game,to limited players hold the ball in 30seconds.ones players hold ball over 30 seconds it will give an alarm by itself to judge the player is foul.What the paper use is the design to realize me
6、dium scale with integrated circuit design method, it is a kind of typical digital circuits, including the portfolio logic circuit and the sequential circuits.It is constitute by the clock pulse circuits, counting circuit, decode drive and display circuit, chime circuit and power circuit component. C
7、lock pulse 555 timing constitute by multiple resonance swing circuit produce,. we draws electronic circuit simulation principle chart and simulation through Multisim10 EDA software, at the same time we use the universal plate welding to made hardware realization circuit.第 1 章 绪 论1第 1 章 绪 论1.1 课题背景研究
8、的意义及目的在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。特别是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、显示，非常实用。此计时器也可作为其他球类比赛的计时器1.2 课题研究的内容及要求（1） 具有显示 30 秒计时功能；（2） 系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零
9、、启动和暂停/连续功能；（3） 在直接清零时，要求数码管显示器灭灯；（4） 计时器为 30 秒递减计时，其计时间隔为 1 秒； （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。整个电路的设计借助于 Multism 仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multism 下设计和进行仿真，得到了预期的结果。2第 2 章 电路设计原理与单元模块21 设计原理30 秒计时器的总体参考方案框图如图 2-1 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）等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成 30 秒计时功能，
10、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。外部操作开关图 2-1 30 秒计时器系统设计框图译码显示电路由 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。 22 设计方案与论证2.2.1 时间脉冲产生电路方案一：由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。方案二:由 14 位二进制串行计数器/分频器和振荡器 CD4060、BCD 同步加法计数器CD4518 构成的秒信号发生器。秒脉冲发生器计数器译码显示控制电路报警电路第 1 章 绪 论1图 1 555 与 RC 组
11、成的多谐振荡器图图 2 石英晶体振荡器图电路中利用 CD4060 组成两部分电路。一部分是 14 级分频器，其最高分频数为16384；另一部分是由外接电子表用石英晶体、电阻及电容构成振荡频率为 32768Hz 的振荡器。震荡器输出经 14 级分频后在输出端 Q14 上得到 1/2 秒脉冲并送入由 1/2 CD4518 构成的二分频器，分频后在输出断 Q1 上得到秒基准脉冲。4方案选择:本课程设计中对秒脉冲信号的精度要求并不是很高，并且方案二中用 CD4060 和分频器构成的基准秒脉冲发生电路较于前者要复杂的多，而且 CD4060 和 CD4518 我们平常很少用，对其功能和引脚信息了解不多，所
12、以，我们选用了方案一，用 555 定时器构成电路中的脉冲信号发生器。2.2.2 控制电路(1) 暂停/连续控制电路电路中通过外部操作开关控制脉冲信号的连续与暂停来实现整个电路的连续与暂停功能。通过开关控制高低电平的接入，进而控制秒脉冲是否接入计数器，从而达到暂停和连续的功能。原理图如下所示。第 1 章 绪 论1(2) 置数/启动控制电路利用单刀双掷开关一端接地一端接电源，控制给计数电路的复位清零引脚接入高低电平2.2.3 计数电路在数字系统中使用的最多的时序电路要算是计数器了。计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。计数器的种类非常多。如
13、果按计数器中的触发器是否同时翻转分类，可以将计数器分为同步式和异步式两种。在同步计数器中，当时钟脉冲输入时触发器的翻转是同时发生的。而在异步计数器中，触发器的翻转由先有后，不是同时发生的。在设计中我们选择的是同步加/减计数器 74LS192。它是双时钟同步可逆计数器，是 8421BCD 码计数，其详细引脚图及功能表如下： 674LS192 功能表功能表输入 输出CRLD CPU CPDD3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q01 X X X X X X X O 0 0 00 0 X X d c b a d c b a0 1 1 1 X X X X 保持0 1 1 X X X X 加计数0
14、1 1 X X X X 减计数表中 CR 是清零端，LD 是置数端，CPU是加计数时钟输入端，CPD是减计数时钟输入端，D3D2D1D0DO 都是计数器预置数输入端，Q3Q2Q1Q0 都是数据输出端，另外，C0 是非同步进位输出端，BO 是非同步借位端输出端。2. 2.4 译码驱动及显示单元电路BCD 码七段译码驱动器型号有 74LS47（共阳）74LS48（共阴） 、CD4511（共阴）等，本设计采用的是 74LS48。其中 A-D 为 BCD 码输入端;a-g 为译码输出端，输出“1”有效，用来驱动 LED 共阴数码管；LT为测试输入端，LT=0 时，译码输出全为“1”；BI为消隐输入端，BI
