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1、精选优质文档-倾情为你奉上篮球竞赛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（）姜念琛（）李明（）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：
2、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
3、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系统框图如下：脉冲电路 开关J2控制暂停/继续计数电路开关J1控制启动/复位延时电路 显示电路蜂鸣器三、 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： 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：本设计中，R1=41k ,R2=51k 欧姆，C=1F。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74LS
4、192N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。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
5、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： 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
6、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Bill of MaterialsQuantity Description Reference_ID Package=2 74LS, 74LS09N U11, U8 NO142 74LS, 74L
7、S192N U1, U7 NO161 74LS, 74LS04N U10 NO141 BUZZER, BUZZER U9 BUZZER1 74LS, 74LS190N U2 NO162 74LS, 74LS47N U5, U3 NO162 SWITCH, SPST J3, J1 SPST2 RESISTOR, 1.0kOhm_5% R3, R1 RES0.5七、 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，19992、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，
8、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日专心-专注-专业
