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1、武武 汉汉 工工 业业 学学 院院毕业设计毕业设计( (论文论文) )论文题目：篮球论文题目：篮球 2424 秒倒计时牌仿真测试与分析秒倒计时牌仿真测试与分析姓姓 名名 学学 号号 院院 系系 数数 理理 科科 学学 系系 专专 业业 电子信息科学与技术电子信息科学与技术 指导教师指导教师 2011 年年 6 月月 5 号号目录目录摘摘 要要IAbstractAbstractI 第一章第一章 计时器概述计时器概述( (绪论绪论) )1 1.11.1 篮球竞赛篮球竞赛 2424 秒计时器功能秒计时器功能.1 1.21.2 设计任务及要求设计任务及要求1 1.2.11.2.1 本次毕业设计应达到的
2、目的本次毕业设计应达到的目的.1 1.2.21.2.2 设计任务及目标设计任务及目标1 1.2.31.2.3 主要参考器件：主要参考器件：1 第二章第二章 555555 定时器及定时器及 74LS74LS 系列芯片系列芯片1 2 2. .1 1 5 55 55 5 定定时时器器 1 2 2. .1 1. .1 1 5 55 55 5 定定时时器器工工作作原原理理 .1 2.1.22.1.2 实例分析实例分析.1 单稳态电路 1 多谐振荡器 1 2 2. .2 2 7 74 4L LS S 系系列列芯芯片片 1 2.22.21 1 74LS19274LS1921 2.2.22.2.2 74LS7
3、474LS74 芯片芯片.1 第三章第三章 电路设计原理与单元模块电路设计原理与单元模块1 3 31 1 设计原理设计原理1 3 32 2 设计方案设计方案1 3.3.13.3.1 8421BCD8421BCD 码递减计数器模块码递减计数器模块.1 3.3.23.3.2 时钟模块时钟模块1 第四章第四章 MultisimMultisim 简介简介.1 4.14.1 基本概念基本概念.1 4.2multisim4.2multisim 1010 概述概述.1 4.2.14.2.1 直观的捕捉和功能强大的仿真：直观的捕捉和功能强大的仿真：.1 4.2.24.2.2 电子通信类其它常用的仿真软件：电子
4、通信类其它常用的仿真软件：.1 结结 论论1 致谢致谢1 主要参考文献主要参考文献1I摘摘 要要本电路主要有五个模块构成：秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路，主要采用 555 作为振荡电路, 由 74LS192、74LS74 和七段共阴 LED 数码管构成计时电路, 具有计时器直控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。当控制电路的置数开关闭合时，在数码管上显示数字 24，每当一个秒脉信号输入到计数器时，数码管上的数字就会自动减 1，当计时器递减到零时，报警电路发出光电报警与蜂鸣信号。关键词：计数器；24 秒倒计； 译码显示电路； 控制电路
5、；报警电路IIAbstractAbstractThe circuit has five main modules: pulse generator, counters, display decoder circuit, control circuit and alarm circuit is mainly used as an oscillator circuit 555 by the 74LS192, 74LS74and a total of Seven-Segment LED digital tube Yam constitute a time circuit, Direct contro
6、l circuit has a timer counter to start counting direct control, pause / row count, the display of display circuit decoding functions. When the control circuit to open the closure of the home several time, digital tube display in figure 24, every time 1 seconds pulse signal input to the counter, the
7、digital tube will automatically reduce the number of 1, decreasing to zero when the timer and alarm circuit issued photoelectric alarm signal and the buzz.KeyKey wordswords: counter; 24 seconds counter; decoding display circuit; control circuit; alarm circuit3第一章第一章 计时器概述计时器概述( (绪论绪论) )1.11.1 篮球竞赛篮球
8、竞赛 2424 秒计时器功能秒计时器功能 随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分，特别是在各种竞技运动中，定时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过 24 秒，否则就犯规了。本次毕业设计的“篮球竞赛 24 秒计时器” ，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间 24 秒限制。一旦球员的持球时间超过了 24 秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。本设计主要能完成：显示 24 秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显
9、示器灭灯；计时器为 24 秒递减计时其计时间隔为 1 秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。1.21.2 设计任务及要求设计任务及要求1.2.11.2.1 本次毕业设计应达到的目的本次毕业设计应达到的目的(1) 综合运用相关课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题；(2) 通过查阅手册和相关文献资料，培养学生独立分析和解决问题的能力；(3) 进一步熟悉常用芯片和电子器件的类型及特性，并掌握合理选用器件的原则；(4) 学会电路的设计与仿真；(5) 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。1.2.21.2.2 设计任务及目标设计任务及目标 (1) 具有 24 秒计
10、时功能；(2) 设置外部操作开关，控制计数器的直接清零、启动、和暂停/连续功能；(3) 计时器为 24 秒递减计时，计时间隔为 1 秒；(4) 计时到零时数码管不能灭灯，同时发出光电报警。4(5) 并用相关仿真软件对电路进行仿真。1.2.31.2.3 主要参考器件：主要参考器件： 555 74LS192（2） 74LS74(1)5第二章第二章 555555 定时器及定时器及 74LS74LS 系列芯片系列芯片 2 2. .1 1 5 55 55 5 定定时时器器 2 2. .1 1. .1 1 5 55 55 5 定定时时器器工工作作原原理理555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、
11、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态 触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图 分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内部包括两 个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供 两个基准电压 VCC /3 和 2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反
12、相输入端的电压为 VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于 VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于 VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平1。 它的各个引脚功能如下： 1 脚：外接电源负端 VSS 或接地，一般情况下接地。 8 脚：外接电源 VCC，双极型时基电路 VCC 的范围是 4.5 16V，CMOS 型时基电路 VCC 的范围为 3 18V。一般用 5V。 3 脚：输出端 Vo 2 脚：低触发端
13、 6 脚：TH 高触发端 4 脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH 处于何电平，时基电路输出为 “0”，该端不用时应接高电平。 5 脚：VC 为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F 电容接地，以防引入干扰。 7 脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 在 1 脚接地，5 脚未外接电压，两个比较器 A1、A2 基准电压分别为的6情况下，555 时基电路的功能表如表 21 示。 表 21 555 定时器的功能表(注释:555 定时器的具体运用请参照第 3 章第三节)2.1.22.1.
14、2 实例分析实例分析单单稳稳态态电电路路前面介绍的双稳态触发器 具有两个稳态的输出状态和，且两个状态始终相反。而单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。 图 23接通电源后，未加负脉冲， ，而 C 充电， 上升，当 时，电路 输出为低电平，放电管 T 导通，C 快速放电， 使 = 0。这样，在加负脉冲前， 为低电平， = 0，这是电路的稳态。在 t = t0 时刻 负跳变（ 端电平小于 ） ，而 = 0（TH 端电平小于 ） ，所
15、以输出 翻为高电平， T 截止，C 充电。 按指数规律上升。 t = t1 时， 负脉冲消失。 t = t2 时 上升到 （此时 TH端电平大于 ， 端电平大于 ） ， 又自动翻为低电平。在 这段时间电路处于暂稳态。t t2，T 导通，C 快速放电，电路又恢复到稳态。由分析可得：输出正脉冲宽度 tW = 1.1RC2 注意：图 23（a）电路只能用窄负脉冲触发，即触发脉冲宽度ti 必须小于 tW 7多多谐谐振振荡荡器器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。 图 24接通电源后，假定是高电平，则 T 截止，电容 C 充电。充电回路是VCCR1R2C地，按指数规律上升，当上升到时（ TH、端电平大于） ，输出翻转为低电平。是低电平， T 导通，C 放电，放电回路为 CR2T地，按指数规律下降，当下降到时（ TH、端电平小于） ，输出翻转为高电平，放电管 T 截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得: 输出高电平时间 输出低电平时间 振荡周期 输出方波的占空比 为 555
