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1、 篮球竞赛30秒定时电路预习报告夏晶晶 王瀚 陶宏胜一、设计题目：篮球竞赛30秒计时器电路设计二、技术要求1、设计一个30秒计时电路，并具有时间显示的功能。2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零，启动和暂停/连续计时。3、要求计时电路递减计时，每隔一秒钟，计时器减一。4、当计时器递减计时到零（即定时时间到）时，显示器上显示00。同时发出光电报警信号。三、所需条件及器件1、集成电路：74LS192 2片，74LS48 2片， 555 1片,CC40161 1片2、电 阻：5.1k 5片， 4.7k ,1k 各1片3、电 容：10F 1片 ， 0.1F 1片4、其他器件：发光二极管 1只 ，共
2、阴极七段LED显示器 2只 ，双刀开关 2只，54ALS04A 5只，54ALS03 7只，54ALS32 1只，（74LS00 2个，74LS04 1个，74LS32 1个）。四、设计内容1.电路各部分的组成和工作原理。2.元器件的选取及其电路图和功能。3.总电路图及总结 电路的组成30秒定时器的总体参考方案框图如图所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码器、显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个部分。一、秒脉冲发生器产生的信号是电路的时序脉冲和定时标准，为设计信号秒脉冲的高精度，电路采用555集成电路和CC40161计数器构成。二、计数器完成30秒计时的功能。三、单元译码
3、显示电路可以用74LS48和共阴极七段LED显示器组成。四、控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/继续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。五、电路报警电路可以用发光二极管组成。设计原理一、秒脉冲发生器部分1. 用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟，如图2连接：555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1.R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1。R2又
4、开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。图2 多谐振荡器输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：tpH ： uC (0) = VCC /3 V、uC () =VCC、 t1=(Ra+ Rb)C、 当t= tpH时，uC (tpH) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出tpH=0.7(Ra+ Rb)CtpL ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 t1= RBC、当t= tpL时，uC (tpL) =VCC /3代入公式。于是可解出tpL=0.7RbC 振荡周期T = tpH+tpL=0.7 ( R
5、a + 2Rb) C =0.1 (s)下图是555多谐振荡器的工作波形2. 用CC40161构成10进制计数器，当周期为0.1秒的脉冲信号由下图CP端进入计数器时，每隔10个脉冲CC40161计数一次，所以从CO输出端输出周期为1秒的脉冲信号，完成秒脉冲的设计。以下为CC40161的功能表：CPCRLDCTtCTp操作X0XXX清零10XX置数1111计数X110X保持X11X0保持二、计数器部分它是由两片74LS192的8421BCD码递减计数器构成。74LS192是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的端接到下一级的C
6、P+端，端接到下一级的CP-端即可。此计数器预置数为（0011 0000）8421BCD=（30）10。只有当低位1端发出借位脉冲，高位计数器才做减计数。当高，低位计数器全为零时，且CPD为0时，置数端 2，计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器进入下一轮循环减计数。图3 递减计数器74192功能表：输 入输 出CR LD CPU CPD D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q31 X X X X X X X0 0 X X I0 I1I2 I30 1 1 X X X X0 1 1 X X X X0 1 1 1 X X X X0 0 0 0I0 I1 I2 I3加计数减计
7、数保持三、显示电路部分1，用74LS48和共阴极七段LED显示器组成，如图4连接。74LS48输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线，另有3条控制线、。端为测试端。在端接高电平的条件下，当=0时，无论输入端A、B、C、D为何值，ag输出全为高电平，使7段显示器件显示“8”字型，此功能用于测试器件。端为灭零输入端。在=1，条件下，当输入A、B、C、D=0000时，输出ag全为低电平，可使共阴LED显示器熄灭。但当输入A、B、C、D不全为零时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权，当该端为低电平时，不管其他输入端为何值，输出端ag均
8、为低电平，这可使共阴显示器熄灭。另外，该端还有第二功能灭零信号输出端，记为。当该位输入的A、B、C、D=0000且时，此时输出低电平；若该位输入的A、B、C、D不等于零，则输出高电平。若将与配合使用，很容易实现多位数码显示时的灭零控制。例如对整数部分，将最高位的接地，这样当最高位为零时“灭零”，同时该位输出低电平，使下一位的为低电平，故也具有“灭零”功能；而对于小数部分, 应将最低位的接地，个位的端悬空或接高电平，低位的接至高位的。2，74LS48可直接驱动共阴极LED数码管而不需外接限流电阻。当然也可用CC4511，不过要在其间加入限流电阻，考虑电路的复杂性，这里用的是74LS48。3，此处
9、要是保持数码管不黑屏就将BI/RB0，RBI置1就可以了，LT是检查数码管的好坏的，如果不需要的话直接接高电平。其他端口按照abcdefg的对应关系连接好以保证显示正确，确保接地成功。 图4 显示电路四、辅助时序控制电路部分此控制电路可以完成以下四项功能：1、操作“清零”开关，要求计数器清零；闭合启动1，减计时器进入计数状态。2、闭合“启动2”开关，计数器应完成置数功能，显示器显示30，断开“启动2”开关，计数器开始进行递减计数。3、当“暂停/连续”开关处于“暂停”是，计数器暂停计数，显示器保持不变，当此开关处于“继续”开关，计数器继续累计计数4、当计数器递减计数到零时，控制电路应发出报警信号
10、，计数器保持零状态不变，同时报警电路（发光二极管）工作。5. 下图控制部分，与非门T2，T4人作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，当T4输出为1时，T2关闭，封锁CP信号；当G4输出为0时，T2打开放行CP信号，而T4的输出状态又受外部操作开关（启动2，暂停、连续）的控制。6同时应注意的是如图可以知道两个与非门构成的基本RS触发器，构成去抖动电路，防止产生机械开关的毛刺现象，并控制输入信号的输入从而达到，暂停计时和继续计时。控制电路中SR锁存器功能表：SRQQ锁存器状态00不变不变不确定01010101011100 保持图5 控制电路五、报警电路部分当芯片1和2输出为低电平时，发光二极管工作，发出光电报警。BO1和BO2分别为两片74LS192的BO输出端. 图6 报警电路总电路图图7 总电路图
