24秒篮球计时器设计

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1、目录、八、刖言关键词第一章计时器概述1.1篮球竞赛24秒计时器功能1.2设计任务及要求1.2.1基本要求1.2.2设计任务及目标第二章电路设计原理与单元模块2.1设计原理2.2设计方案2.3单元模块2.3.1 741922.3.2 NE555多谐振荡电路2.3.3译码显示模块第三章电路仿真、安装与调试案3.1电路仿真3.2电路焊接3.3电路安装3.4电路调试第四章实验体会结论参考文献 附录刖言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践 能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。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

2、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的 应用是相当普遍的。在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就违例了。本 课程设计“智能篮球比赛倒计时器的设计”，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 球员的违例。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

3、时发出光电报警信号等。整个电路的设计借助于Proteus仿真软件以及数字电路相关理论知识，并在 Proteus下设计和进行仿真，得到了预期的结果。第一章计时器概述11篮球竞赛24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 定了运动员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。本课程设计的“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

4、员的犯规。本设计主要完成：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。1.2设计任务及要求1.2.1基本要求1. 具有24秒计时功能。2. 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。3. 在直接清零时，要求数码显示器灭灯。4. 计时器为24秒递减时，计时间隔为1秒。5. 计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，蜂鸣器要报警、发光二极管亮灯。1.2.2设计任务及目标 1根据原理图分析各单元电路的

5、功能2. 熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能3. 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求4. 写出完整、详细的课程设计报告第二章电路设计原理与单元模块2.1设计原理24秒计时器的总体参考方案框图如下图所示。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24秒计时功能，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。倒计时设计总体框图秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号 要求并不太高

6、，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构 成。译码显示电路由74HC4511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和鸣蜂器代替。王体电路：24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比 赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计 时，逐秒倒计到零。选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让 该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。2.2设计方案分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计 时功能，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、

7、译码 显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。为了满足系统的设计要求，在 设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时， 要求计数器清零，数码显示器灭灯。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功 能，译码器显示电路显示“ 24 ”字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当 暂停/连续开关拨在暂停位置上时，计时器停止计数，处于保持状态；当暂停/ 连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。系统设计框图如上图所示。篮球竞赛24秒计时器实验电路如下图所示。UtiU7 U9 r-LV-ciTtr-rrwcji r rurin RIDRID RJDRI

8、D RJD1口 w Un- -a Un- u s Jn-s -d IRnJR9g RJDRlg RJDRIn RJn丄 F：rdR- 5DIR4r rr-i rv*T：.r r RJn2R2gU3Exr *U4可23单元模块进制司步加/减计数器74LS1922.3.174LS192tcd错位输出端低电平有效）tCl进位输出端低电平有效）匚Pd减计数时钟输入端上升沿有效）Q1-CFu加计数时钟输入端.二升沿有效）00-MR异步清除端POP3并彳:数据输入端CPD-P L异步并行置入控制端低电平有效）QO Q3输出端Ol1412li-PJ-MR-PL1003-GMH74LS192的逻辑功能表如下:

9、CPUCPDLDCR操作XX00置数t110加计数1t10减计数XXX1清零由上述74LS192功能表看出，当LD=1时，CR=O, CPD=1时，如果有时钟 脉冲加到CPU端,则计数器在预置数的基础上进行加法计数，当计数到9( 1001), CO端输出进位下降沿跳变脉冲；当LD=1，CR=0，CPU=1时，如果有时钟脉冲 加到CPD端，则计数器在预置数的基础上进行减法计数，当计数到0 (0000) 时，BO端输出借位下降沿跳变脉冲。由此设计出三十进制减法计数器，预置数 位N=(00100100)=(24)，当低位计数器的借位输出端BO输出借位脉冲时， 高位计数器材进行减法计数。当计数到高低位

10、计数器都为0时，高位计数器的 借位输出端BO输出借位脉冲，使N3置数端LD=0,则计数器完成置数置零，在 CPD端输入脉冲的作用下，进行下一循环的减法计数。2.3.2它由比较器1和比较器2非门G1G2组成的SR锁存器和放电三极管Q1组成。 比较器1的反相端是阈值输入端；若是同相端不外接控制信号，则是电阻分压得 到的参考电压三分之二Vcc。比较器2的同相端是触发端；反相端是电阻分压得 到的参考电压三分之一 Vcc。当放电晶体管导通时，放电端于地相连。它由比较器1和比较器2非门G1G2组成的SR锁存器和放电三极管Q1组成。 比较器1的反相端是阈值输入端；若是同相端不外接控制信号，则是电阻分压得 到

11、的参考电压三分之二Vcc。比较器2的同相端是触发端；反相端是电阻分压得 到的参考电压三分之一 Vcc。当放电晶体管导通时，放电端于地相连。555多谐振荡电路SourceBCDIllUJAjuIoOne-ShotCursorsChannel CLevel亨一r-1Channel EtP&gitionIOFFPOHItlDRGNDI invertChannel D2.3.4译码显示模块CD4511DAOADBQBDCOCDDODOE瓦OFBIOGLrr13U1Tio515T5圈3-2CIM311的引脚图第三章勰仿真、安装与调试案3.1电路仿真电路采用Proteus软件进行仿真，仿真前须明白：在仿真

12、软件上能仿真出结 果的设计电路并不代表在实际电路中能得到同样的结果；仿真不出结果的电路也 并不代表在实际电路中得不出结果。仿真只是给我们提供一个环境去验证一下自 己的设计电路。仿真的基本步骤：1. 用虚拟器件在工作区建立电路2. 选定元件的模式、参数值及标号3. 选择分析功能和参数4. 激活电路进行仿真仿真前仔细检查电路是否连接好了，芯片的管脚是否接错，确认后即可仿真。3.2电路焊接焊接电路时，电烙铁不可以在电路板上停留过长时间，不该短路的地方千万 不要短路，否则调试时很可能烧坏芯片。注意焊接时：不要虚焊、漏焊以及过焊。3.3电路安装安装电路时需注意以下几点：1）一般以电路板的左端为输入、右端

13、为输出。此时按照输入级、中间级、 输出级的顺序进行电路布局及安装。2）同一块同类元器件应采用同一安装方式，即距离实验板表面的高度应该 大体一致。如果采用立体安装方式，元器件型号或标应朝同一方向，而卧式安装 的元器件型号或标称值应同朝上方，集成电路的定位标志方向应一致。3）元器件的引线一般不宜剪得过短，以便重复利用。实践证明，虽然元器 件完好，但往往由于布线不好，造成电路工作失常。这种故障不像脱焊、断线、 接触不良、器件损坏那样明显，多以寄生干扰形式表现出来，很难排除。3.4电路调试电路安装完毕后，必须经过调试才能正常工作。通常采用以下两种调试方法:1）单元调试：把电路按照框图上的功能分成若干个

14、单元分别进行调试，然 后再完成各个单兀电路调试的基础上逐步扩大调试范围，最后进行整个电路的调 试。对于新设计的电路而言，这种方法即便于调试，又能及时发现和解决问题, 该方法适用于课程设计。2）待整个电路安装完毕后，再对电路进行调试，这种方法适用于产品。调试时需要记录各个部分的测试数据及波形，以便于分析和运行时的参考。第四章实验体会在此次课程设计中，我们将课本理论知识与实际应用联系起来。按照书本上 的知识和老师讲授的方法，首先和同学一起分析研究此次电路设计任务和要求， 然后按照分析的结果进行实际连接操作，检测和校正，再进一步完善电路。在其 中遇到一些不解和疑惑的地方，还有出现的一些未知问题，我们都认真