課程設(shè)計(jì)-籃球比賽倒計(jì)時(shí)器

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書</p><p>　　題 目： 籃球比賽計(jì)時(shí)器</p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　年 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 生： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： <

2、/p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　完成日期： </b></p><p><b>　　籃球比賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘要：本設(shè)計(jì)是脈沖數(shù)字電路的簡(jiǎn)單應(yīng)用，設(shè)計(jì)了籃球競(jìng)賽24秒和12分鐘倒計(jì)時(shí)器。此計(jì)時(shí)器功能齊全，可以直接

3、清零、啟動(dòng)、暫停和連續(xù)以及具有報(bào)警功能，同時(shí)應(yīng)用了七段數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間。此計(jì)時(shí)器擁有了啟動(dòng)、暫停和繼續(xù)的功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)計(jì)時(shí)功能，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本設(shè)計(jì)完成的中途計(jì)時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)了在許多的特定場(chǎng)合進(jìn)行時(shí)間追蹤的效果，在社會(huì)生活中也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。此外，設(shè)計(jì)出的籃球計(jì)時(shí)器能夠在我國(guó)大部分條件下使用，對(duì)于我國(guó)籃球事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器，24秒倒計(jì)時(shí)，

4、譯碼顯示電路，控制電路，報(bào)警電路</p><p>　　Abstract：This design is pulse digital circuit's simple application , design the basketball competition and 24 seconds and 12 minutes pour timer, The timer function to be complet

5、e, can be directly reset, start, stop and continuous and an alarm function, at the same time, the application of these seven digital tube to display time . The timer have start, stop and continue to function, can be real

6、ized breakpoint timing function, when the timer decline to the zero hour, will be issued a warning sign</p><p>　　Keywords: Counter, 24 second countdown, Decoding show circuit, Control circuit, Alarm circuit&

7、lt;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)概述1</p><p>　　2 總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 方

8、案比較3</p><p>　　2.2 方案論證4</p><p>　　2.3 方案選擇5</p><p>　　3 單元模塊設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2 12分倒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.3 24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)……

9、……………………………………………………8</p><p>　　3.4譯碼器和顯示器的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.5節(jié)次控制電路的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.6電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇11</p><p>　　3.7 特殊器件介紹12</p><p>　　3.8 各單元模塊的聯(lián)接12</p

10、><p>　　4 軟件簡(jiǎn)介15</p><p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試16</p><p>　　5.1 仿真電路總圖16</p><p>　　5.2 系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置16</p><p>　　5.3 功能調(diào)試17</p><p>　　5.4 調(diào)試結(jié)果分析22</p><

11、p>　　6 系統(tǒng)功能指標(biāo)參數(shù)23</p><p>　　6.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能23</p><p>　　6.2 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試23</p><p><b>　　7 結(jié)論24</b></p><p>　　8 設(shè)計(jì)總結(jié)25</p><p>　　8.1 設(shè)計(jì)的收獲體會(huì)25<

12、/p><p>　　8.2 對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善提出意見(jiàn)或建議25</p><p><b>　　9 致謝26</b></p><p>　　10 參考文獻(xiàn)27</p><p>　　附錄1：系統(tǒng)的仿真總圖28</p><p><b>　　1 前言</b></p>

13、<p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，廣大人民對(duì)精神文明的追求也不斷提高。特別是21世紀(jì)以來(lái) ，籃球事業(yè)的迅猛發(fā)展，讓很多人體會(huì)到了籃球運(yùn)動(dòng)的魅力。為此，在充分理解籃球比賽規(guī)則的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)易的籃球比賽計(jì)時(shí)器，此籃球計(jì)時(shí)器簡(jiǎn)單，精度高，充分體現(xiàn)了籃球比賽的公平公正，適合國(guó)家籃球運(yùn)動(dòng)普及和青少年籃球運(yùn)動(dòng)的

14、發(fā)展。對(duì)我們來(lái)說(shuō)是，這個(gè)課題比較適合初學(xué)者設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)概述</b></p><p>　　基于籃球計(jì)時(shí)器的一些優(yōu)勢(shì)如原理簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)的器件大多為較為常見(jiàn)的器件等。 籃球比賽計(jì)時(shí)器實(shí)際上是一種多功能倒計(jì)時(shí)裝置，它包括12 min、24 s倒計(jì)時(shí)，按鍵啟停功能和自動(dòng)音響提示等。本次課題主要目的是培養(yǎng)我們自主動(dòng)手設(shè)計(jì)能力和解決問(wèn)題的能力，加強(qiáng)

15、我們對(duì)數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用，讓我們對(duì)電子設(shè)計(jì)有一定的認(rèn)識(shí)。</p><p><b>　　1.2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)包括12min,24s的多功能籃球比賽倒計(jì)時(shí)裝置，基本功能：籃球比賽上下半場(chǎng)四節(jié)制，每節(jié)12 min，要求能隨時(shí)暫停，啟動(dòng)后繼續(xù)計(jì)時(shí)，一節(jié)比賽結(jié)束后應(yīng)可清零。按籃球比賽規(guī)則，進(jìn)攻方有24 s為倒計(jì)時(shí)。要求進(jìn)攻方得到發(fā)

16、球權(quán)后，必須在24 s內(nèi)完成一次進(jìn)攻，否則將球權(quán)判給對(duì)方，因此需要一個(gè)具有24 s的倒計(jì)時(shí)功能?！胺帧?、“秒”顯示用LED數(shù)碼管，應(yīng)配用相應(yīng)譯碼器。用扭子開(kāi)關(guān)控制計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)／暫停。</p><p><b>　　1.2.2技術(shù)路線</b></p><p>　　要實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)，就應(yīng)把整個(gè)電路分為幾大模塊。分別是秒脈沖發(fā)生器模塊，鎖存模塊，報(bào)警模塊，顯示模塊，分秒計(jì)時(shí)器模塊

17、，節(jié)次計(jì)時(shí)器模塊。先通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試之后再將其組合起來(lái)進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。</p><p><b>　　1.2.3實(shí)施計(jì)劃</b></p><p>　　首先就是要理清實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的框圖，在總體框圖的指導(dǎo)下，作出具體的電路圖，由要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，計(jì)算出各個(gè)電路元件的值，并逐一對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行選擇。最后用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真操作，調(diào)試軟件，并對(duì)照出的設(shè)計(jì)有誤的地方進(jìn)行必

18、要的修正，確保設(shè)計(jì)的正確。</p><p><b>　　1.2.4必備條件</b></p><p>　　要實(shí)現(xiàn)該電路的設(shè)計(jì)，首要的就是要制定出設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)框圖，并在老師的指導(dǎo)和參照資料的條件下作出具體電路圖，選定實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的各種元器件。另外，還應(yīng)由必要的軟件幫助設(shè)計(jì)的完</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計(jì)</b&g

19、t;</p><p>　　對(duì)同一種目的的實(shí)現(xiàn)，可以用不同的方案，下面就著重介紹以下兩種方案對(duì)同一目的的實(shí)現(xiàn)方法。并比較兩種方案的優(yōu)劣。</p><p><b>　　2.1 方案比較</b></p><p><b>　　2.1.1 方案一</b></p><p>　　系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。</

20、p><p>　　圖2.1 方案一的系統(tǒng)框圖</p><p>　　工作原理簡(jiǎn)述：接通電源后，場(chǎng)外裁判將計(jì)時(shí)器開(kāi)關(guān)撥到"置數(shù)"狀態(tài)，鎖存器處于禁止?fàn)顟B(tài)，計(jì)時(shí)顯示器顯示12:00和24數(shù)字。主裁判拋球時(shí)，計(jì)時(shí)開(kāi)始，若雙方有暫停或犯規(guī)，裁判暫停計(jì)時(shí)，此時(shí)計(jì)數(shù)被鎖存，暫停結(jié)束，計(jì)數(shù)繼續(xù)。此外，24秒進(jìn)攻時(shí)間到時(shí)，報(bào)警提示響起，轉(zhuǎn)而進(jìn)入下一個(gè)24秒進(jìn)攻階段，每小節(jié)時(shí)間結(jié)束時(shí)，報(bào)警同樣響

21、起，節(jié)數(shù)增加一。</p><p><b>　　2.1.2方案二</b></p><p>　　系統(tǒng)框圖如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 方案二的系統(tǒng)框圖</p><p>　　工作原理簡(jiǎn)述：接通電源后，場(chǎng)外裁判撥到單節(jié)"置數(shù)"狀態(tài)，使的顯示屏上顯示12:00和24的字樣，當(dāng)主裁拋球，比賽開(kāi)始

22、，同時(shí)計(jì)時(shí)開(kāi)始，12分和24秒倒計(jì)時(shí)，如果在比賽當(dāng)中有犯規(guī)或其他情況需要暫停，裁判按下“暫?！卑粹o，時(shí)間被鎖存器鎖存，等罰完球或者情況處理完后，按下按鈕，24秒清零，計(jì)時(shí)繼續(xù)。如果在比賽當(dāng)中出現(xiàn)進(jìn)攻時(shí)間超過(guò)24秒。此時(shí)警報(bào)響起，報(bào)警燈提示。如果比賽時(shí)間少于24秒，則以比賽時(shí)間為準(zhǔn)，忽略進(jìn)攻時(shí)間。一旦12分鐘計(jì)時(shí)結(jié)束，比賽節(jié)數(shù)就會(huì)加一，知道四節(jié)比賽結(jié)束。</p><p><b>　　2.2 方案論證<

23、;/b></p><p><b>　　方案可行性分析：</b></p><p>　　對(duì)于方案一不可行，因?yàn)槿鄙賻讉€(gè)重要的計(jì)時(shí)器的功能；報(bào)警聲電路和提示音電路不能用一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)閳?bào)警聲是連續(xù)的，因此需要一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路和一個(gè)多諧震蕩電路。而提示音是間斷的，只需一個(gè)多諧震蕩電路即可。并且它們的工作狀態(tài)不同，對(duì)其元件的參數(shù)設(shè)置也就不同。至于置數(shù)功能，不能將24秒進(jìn)

24、攻時(shí)間結(jié)束后很好的置回到24秒。</p><p>　　對(duì)于方案二可行，是在方案一的基礎(chǔ)之上進(jìn)行修改和完善的。實(shí)現(xiàn)報(bào)警電路和提示音電路分開(kāi)，以達(dá)到各自的工作狀態(tài)；使計(jì)數(shù)器的功能更加獨(dú)立完善，彼此不會(huì)產(chǎn)生干擾。另外，更加具有操作性。</p><p><b>　　2.3 方案選擇</b></p><p>　　比較方案一和方案二可以看出，方案二比方案一

25、更加可靠，而且使用到的元器件也都是我們所常用到的一些元件比如：555，CD4511、74LS192，以及開(kāi)關(guān)、電容、電阻、各種門電路等一些我們所學(xué)過(guò)，用過(guò)的基本器件；從操作行和可行性上說(shuō)方案二思路清晰，成品的使用方便等優(yōu)勢(shì)；從自身的勢(shì)力上來(lái)說(shuō)，方案二略顯復(fù)雜一些，但由于本次設(shè)計(jì)是第一次將數(shù)字電子電和模擬電子運(yùn)用于實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，我們尚未完全的掌握這2門知識(shí)，對(duì)電路還不能達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，所以綜合各個(gè)方面的因數(shù)，我選擇了方案二做為本次課

26、題的主要研究對(duì)象，本文也將注重介紹方案二的設(shè)計(jì)方法。</p><p><b>　　3 單元模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說(shuō)明。</p><p>　　3.1 555多諧振蕩器<

27、;/p><p>　　該部分電路要完成一個(gè)功能，也是該設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)部分：由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源</p><p>　　圖3.1 555多諧振蕩器</p><p>　　用555組成的脈沖產(chǎn)生電路: R1=15*103Ω，R2=68*103Ω，C=10μF ，則555所產(chǎn)生的脈沖的為:f=1.43/[(R1+2*R2)*103*1

28、0*106=0.947Hz,而設(shè)計(jì)要求為1Hz,因此其誤差為5.3%。</p><p>　　3.2 12分倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)</p><p>　　該部分主要由555定時(shí)器、十進(jìn)制同步加／減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、CD4511譯碼電路和4個(gè)7段數(shù)碼管及相關(guān)電路組成。運(yùn)用2片可逆計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)構(gòu)成60進(jìn)制的減計(jì)數(shù)器。這個(gè)計(jì)數(shù)器的低位即個(gè)位，不需要搭接任何反饋電路而直接運(yùn)用74LS

29、192芯片的減計(jì)數(shù)功能：時(shí)鐘脈沖接到down端，置數(shù)、清零端無(wú)效，即可以實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能。而最低位的計(jì)數(shù)變化應(yīng)當(dāng)與時(shí)鐘脈沖的變化同步。所以，原則上應(yīng)當(dāng)將時(shí)鐘脈沖直接引到這片192計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖輸入端down。該計(jì)數(shù)器的高位即十位，與低位的計(jì)數(shù)進(jìn)制不相同。由于時(shí)間的分和秒都是60進(jìn)制，所以這里的計(jì)數(shù)芯片74LS192必須要接成六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。這里，我選用反饋置數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。</p><p&g

30、t;　　置數(shù)時(shí)，輸出的數(shù)是與輸入的數(shù)是一樣的，所以我設(shè)置的數(shù)是5（二進(jìn)制0101），這樣，當(dāng)計(jì)數(shù)器從0變到9時(shí)，由于進(jìn)行了異步置數(shù)，9就在瞬間變成了5，計(jì)數(shù)輸出的結(jié)果就變?yōu)?→5→4→3→2→1→0，實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制的功能。</p><p>　　12分鐘倒計(jì)時(shí)分部分。也是運(yùn)用兩片可逆計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)構(gòu)成減計(jì)數(shù)器。在兩片計(jì)數(shù)器的連接上，與秒部分一樣。也是把低位的借位信號(hào)作為高位的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行連接。而低位計(jì)數(shù)器的時(shí)

31、鐘脈沖則是用秒部分高位計(jì)數(shù)器的借位輸出信號(hào)來(lái)充當(dāng)?shù)摹?lt;/p><p>　　運(yùn)用以上兩個(gè)計(jì)數(shù)器組合，就在低位計(jì)數(shù)器從0變到9或從0變到5的瞬間，在它的借位輸出端出現(xiàn)一個(gè)電平的上升脈沖沿，從而使高位的計(jì)數(shù)器倒倒計(jì)一個(gè)數(shù)。實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能。</p><p>　　圖3.2 12分倒計(jì)時(shí)器</p><p>　　3.3 24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)</p><p>

32、;　　24秒計(jì)數(shù)器的倒計(jì)時(shí)功能。用兩片74LS192分別做個(gè)位（低位）和十位（高位）的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，由于本設(shè)計(jì)只需要從開(kāi)始時(shí)的“24”倒計(jì)到“00”然后停止，所以可以直接運(yùn)用十進(jìn)制的74LS192進(jìn)行減計(jì)數(shù)。因?yàn)轭A(yù)置的數(shù)不是“00”，所以我選用置數(shù)端LOAD來(lái)進(jìn)行預(yù)置數(shù)。低位的借位輸出信號(hào)用作高位的時(shí)鐘脈沖。</p><p>　　圖3.3 24秒倒計(jì)時(shí)器</p><p>　　3.4譯碼電

33、路和顯示器的設(shè)計(jì)</p><p>　　譯碼電路的功能是將“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有CD4511。CD4511是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，其輸出是OC門輸出且低電平有效，專用于驅(qū)動(dòng)LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。若將“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。其特點(diǎn)是，具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和

34、鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流，可以直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。</p><p>　　圖3.4 譯碼器和顯示器的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.5 節(jié)次電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　將這四個(gè)D觸發(fā)器依次命名為D1、D2、D3、D4。四個(gè)D觸發(fā)器級(jí)連，前一個(gè)輸出送入下一個(gè)輸入，用一個(gè)共同的時(shí)鐘脈沖，形成同步動(dòng)作。為了保證每次輸出只有一位是高電

35、平，用個(gè)或門把Q2、Q3進(jìn)行或運(yùn)算后，送入或非門與Q1進(jìn)行運(yùn)算后送回D1。</p><p>　　當(dāng)電源剛接通、開(kāi)關(guān)G沒(méi)有接地，整個(gè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行工作，Q1-Q4為低電平（0000狀態(tài)），D=1，四個(gè)LED都不亮。合上G，接高電平，這樣，當(dāng)G接通時(shí)就有了一個(gè)電平的上升沿跳變，Q1=D1=1；1000狀態(tài)，LED1亮，指示第一節(jié)比賽。電路進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，倒計(jì)時(shí)電路重置一次，該電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換一次，實(shí)現(xiàn)節(jié)次自動(dòng)指示。<

36、;/p><p>　　圖3.5 節(jié)次顯示器</p><p>　　3.6電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇</p><p>　　3.6.1 555多諧振蕩器</p><p>　　構(gòu)成該電路需要一個(gè)555芯片，兩個(gè)電阻，一個(gè)為10K,另一個(gè)為68K，兩個(gè)電容，一個(gè)為10uf,一個(gè)為0.01uf,產(chǎn)生的脈沖頻率f=1.43/[(R1+2*R2)*103*10

37、*106=0.947Hz，誤差為百分之五點(diǎn)四。</p><p>　　3.6.2 12分倒計(jì)時(shí)器</p><p>　　需要四個(gè)十進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)器74LS192，四個(gè)譯碼器CD4511,四個(gè)七段共陽(yáng)極數(shù)碼管，兩個(gè)單刀雙置開(kāi)關(guān)用于電路的清零和置數(shù)。從左往右分別是分的十位和個(gè)位，秒的十位和個(gè)位，分的十位是由1 0，個(gè)位是2 1 0，秒的十位是有5 4 3 2 1

38、0，個(gè)位是9 8 7 6 5 4 3 2 1 0。</p><p>　　3.6.3 24秒倒計(jì)時(shí)器</p><p>　　該計(jì)時(shí)模塊需要兩個(gè)十進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)器74LS192，兩個(gè)譯碼器CD4511.兩個(gè)七段共陽(yáng)極數(shù)碼管，兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)。</p><p>　　3.6.4 節(jié)次顯示電路</p><p>　　

39、將這四個(gè)D觸發(fā)器依次命名為D1、D2、D3、D4。四個(gè)D觸發(fā)器級(jí)連，前一個(gè)輸出送入下一個(gè)輸入，用一個(gè)共同的時(shí)鐘脈沖，形成同步動(dòng)作。</p><p>　　3.7 特殊器件介紹</p><p>　　3.7.1 BCD碼7段譯碼器CD4511</p><p>　　如下圖3.71所示，該圖為BCD碼七段譯驅(qū)動(dòng)器及數(shù)碼顯示器。.A、B、C、D為BCD碼輸入端QA、QB、QC

40、、QD、QE、QF、QG為譯碼輸出端,輸出 “1”有效,用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極 LED數(shù)碼管。當(dāng)有輸入信號(hào)輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出端輸出高電平“1”，此時(shí)數(shù)碼顯示器相對(duì)應(yīng)的端腳接受到信號(hào)，從而使對(duì)應(yīng)的燈管亮起，顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。LT為測(cè)試輸入端,=”0”時(shí),譯碼輸出全為”1”。 為消隱輸入端,=”0”時(shí),譯碼輸出全為”0”，即七段顯示器處于消隱狀態(tài)。LE為鎖定端，LE=“1”時(shí)譯碼器處于鎖定狀態(tài)，譯碼輸出保持在LE=0時(shí)的數(shù)值，LE=0時(shí)正常譯碼。&

41、lt;/p><p>　　圖3.6 CD4511管腳圖</p><p>　　3.7.2 計(jì)數(shù)器74LS192</p><p>　　如圖3.72所示，192的清除端是異步的。當(dāng)清除端（MR）為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端（CPD、CPU）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。192 的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（PL）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端（Q0～Q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)

42、輸入端（P0～P3）相一致的狀態(tài)。192 的計(jì)數(shù)是同步的，靠CNTUP、CNTDWN同時(shí)加在4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。在CNTUP、CNTDWN上升沿作用下Q0～Q3 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)可分別利用CNTUP或CNTDWN 此時(shí)另一個(gè)時(shí)鐘應(yīng)為高電平。當(dāng)計(jì)數(shù)上溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TCUP）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CNTUP低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)下溢出時(shí)，錯(cuò)位輸出端（TCDWN）輸

43、出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CNTDWN低電平部分的低電平脈沖。當(dāng)把TCDWN和TCUP分別連接后一級(jí)的CNTDWN和CNTUP，即可進(jìn)行級(jí)聯(lián)。雙列直插封裝引出端符號(hào)：TCDWN 錯(cuò)位輸出端（低電平有效），TCUP 進(jìn)位輸出端（低電平有效），CNTDWN 減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（上升沿有效），CNTUP加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端（上升</p><p>　　圖3.7 74LS192管腳圖</p><p>　

44、　3.7.3 555時(shí)鐘芯片</p><p>　　如圖3.73，555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個(gè)部分組成。它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：GND(或Vss)外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3～18V。一般用5V。|3腳：OUT（或Vo）輸出端。2腳：

45、TR低觸發(fā)端。6腳：TH高觸發(fā)端。4腳：R是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：CO(或VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。電阻分壓器由三個(gè)5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C

46、1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在C1</p><p>　　圖3.8 555時(shí)鐘芯片</p><p>　　3.8 各單元模塊的聯(lián)接</p><p><b>　　詳見(jiàn)附錄1所示。</b>&l

47、t;/p><p><b>　　4 軟件簡(jiǎn)介</b></p><p>　　Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者

48、的青睞。具有4大功能模塊 </p><p>　　智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）豐富的器件庫(kù)超過(guò)27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙。</p><p>　　ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SP

49、ICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；超過(guò)27000個(gè)仿真器件：可以通過(guò)內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。 　　</p><p>　　獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、等。</p&

50、gt;<p>　　實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái) 先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能；支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理；完整的PCB設(shè)計(jì)功能；可以輸出多種格式文件。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試　 </b></p><p>　　5.1 仿真電路總圖</p><p>&

51、lt;b>　　見(jiàn)附錄1所示。</b></p><p>　　5.2系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在系統(tǒng)調(diào)試之前，我們需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如表5.1所示。</p><p>　　表5.2 電容參數(shù)表</p><p>　　表6.3 LED 二極管 譯碼器參數(shù)表</p><p>　　表5.4 芯片

52、參數(shù)表</p><p>　　表5.5 邏輯門電路參數(shù)</p><p><b>　　5.3 功能調(diào)試</b></p><p>　　通過(guò)幾天的的理論設(shè)計(jì), 為了驗(yàn)證對(duì)理論應(yīng)用的正確性，選用Protues進(jìn)行仿真，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路能否實(shí)現(xiàn)清零，啟動(dòng)，暫停，繼續(xù)，報(bào)警，節(jié)數(shù)顯示等功能，以及24秒和24秒的倒計(jì)時(shí)功能。</p><p&

53、gt;　　5.3.1 秒脈沖發(fā)生器</p><p>　　5.3.1.1 調(diào)試目的</p><p>　　測(cè)試秒發(fā)生器是否能夠產(chǎn)生頻率接近1HZ的脈沖。</p><p>　　5.3.1.2 調(diào)試電路，如圖5.2</p><p>　　圖5.2 555多諧振蕩器</p><p>　　5.3.1.3 調(diào)試結(jié)果，如圖5.3<

54、;/p><p>　　圖 5.3 波形（黃色部分）</p><p>　　5.3.2 24秒倒計(jì)時(shí)</p><p>　　5.3.2.1 調(diào)試目的</p><p>　　調(diào)試24秒倒計(jì)時(shí)器能否常倒計(jì)時(shí)。</p><p>　　5.3.2.2 調(diào)試電路，如圖5.4</p><p>　　圖5.4 24秒倒計(jì)時(shí)測(cè)

55、試電路</p><p>　　5.3.2.3 調(diào)試結(jié)果</p><p>　　能夠完整的從24秒倒數(shù)到00。</p><p>　　5.3.3 12分倒計(jì)時(shí)器</p><p>　　5.3.3.1 測(cè)試目的</p><p>　　檢測(cè)12分倒計(jì)時(shí)器能否正常工作</p><p>　　5.3.3.2 測(cè)試電

56、路 如圖5.5</p><p>　　圖5.5 12分倒計(jì)時(shí)器測(cè)試電路</p><p>　　5.3.3.3 測(cè)試結(jié)果</p><p>　　通過(guò)測(cè)試電路顯示的結(jié)果可以判斷出該電路工作正常</p><p>　　5.3.4 節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)單元</p><p>　　5.3.4.1測(cè)試目的</p><p>

57、　　檢測(cè)比賽節(jié)次電路能否正常計(jì)數(shù)顯示。</p><p>　　5.3.4.2測(cè)試電路 如圖5.6</p><p>　　圖5.6 節(jié)次計(jì)數(shù)電路</p><p><b>　　.</b></p><p>　　5.3.4.3測(cè)試結(jié)果</p><p>　　從左到右分別表示比賽的1、2、3、4節(jié)，測(cè)試時(shí)l

58、ed燈分別依次亮起，節(jié)次計(jì)數(shù)顯示正常。</p><p>　　5.3.5 籃球比賽計(jì)時(shí)器置數(shù)功能</p><p>　　5.3.5.1測(cè)試目的</p><p>　　通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制籃球比賽計(jì)時(shí)器的置數(shù)，使的比賽開(kāi)始前調(diào)準(zhǔn)好比賽的總時(shí)間和進(jìn)攻時(shí)間。</p><p>　　5.3.5.2測(cè)試電路，如圖5.6</p><p>　　

59、圖5.6 籃球比賽計(jì)時(shí)器置數(shù)測(cè)試電路</p><p>　　5.3.5.3測(cè)試結(jié)果</p><p>　　通過(guò)調(diào)試電路的仿真可以清晰的看到置數(shù)功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示12:00和24字樣。</p><p>　　5.3.6籃球比賽計(jì)時(shí)器暫停功能</p><p>　　5.3.6.1測(cè)試目的</p><p>　　檢測(cè)比賽因犯規(guī)和意外

60、情況遭成的比賽暫停，通過(guò)暫停開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　5.3.6.2測(cè)試電路 ，如圖5.7</p><p>　　圖5.7 籃球比賽計(jì)時(shí)器暫停功能測(cè)試電路</p><p>　　5.3.6.3測(cè)試結(jié)果</p><p>　　開(kāi)關(guān)后，電路上的計(jì)時(shí)器停留在11:38和02的位置。</p><p>　　5.3.7籃球比賽

61、計(jì)時(shí)器報(bào)警響音功能</p><p>　　5.3.7.1測(cè)試目的</p><p>　　秒計(jì)時(shí)時(shí)間到00時(shí)，報(bào)警會(huì)想起，同時(shí)LED燈會(huì)亮起，報(bào)警是由來(lái)兩個(gè)555定時(shí)器組成，并且通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)，報(bào)警時(shí)長(zhǎng)為5秒。</p><p>　　5.3.7.2測(cè)試電路 如圖5.8</p><p><b>　　圖5.8 報(bào)警電路</b>&l

62、t;/p><p>　　5.3.7.3測(cè)試結(jié)果</p><p>　　12分或者24秒倒計(jì)到時(shí)，報(bào)警器響起，報(bào)警LED燈亮起。</p><p>　　5.4 調(diào)試結(jié)果分析</p><p>　　5.4.1 調(diào)試電路已實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　通過(guò)先分步調(diào)試后整體調(diào)試的方法，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了籃球比賽計(jì)時(shí)器要求的主要幾個(gè)功能，如置數(shù)

63、，啟動(dòng)，清零，暫停，繼續(xù)，報(bào)警等。</p><p>　　5.4.2 調(diào)試中遇到的問(wèn)題和此電路的不足</p><p>　　在調(diào)試的過(guò)程中遇到了許多的問(wèn)題，主要是遇到了數(shù)字電路當(dāng)中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。由于在設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊時(shí)序電路的缺陷，造成了控制開(kāi)關(guān)不能同時(shí)控制多個(gè)模塊。</p><p>　　6 系統(tǒng)功能指標(biāo)參數(shù)</p><p>　　6.1 系統(tǒng)

64、實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　時(shí)鐘模塊為減計(jì)數(shù)提供一個(gè)頻率為1Hz的脈沖信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)間隔為1秒鐘；計(jì)數(shù)、譯碼顯示模塊主要是為了達(dá)到能顯示減計(jì)數(shù)功能；警模塊是為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)減計(jì)數(shù)到零時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)；控制模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)、直接清零和暫停/連續(xù)功能，其中在直接清零時(shí)，由外控制開(kāi)關(guān)控制譯碼器消隱端，從而可以實(shí)現(xiàn)顯示譯碼器滅燈；通過(guò)暫停/連續(xù)開(kāi)關(guān)從而實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)計(jì)時(shí)功能。</p>&l

65、t;p>　　6.2 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試</p><p>　　對(duì)于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的參數(shù)測(cè)試，總共分兩步。第一步就是將自己設(shè)計(jì)的電路用軟件protel作出具體的線路圖，用protel自帶的檢測(cè)功能檢測(cè)線路是否連接有誤，直到修改線路至無(wú)誤為止。第二步就是將我們的電路的各部分分開(kāi)進(jìn)行仿真。對(duì)此部分仿真可用到仿真軟件proteus。在對(duì)每個(gè)部分仿真達(dá)到正確結(jié)果后，然后將各個(gè)模塊連接起來(lái)進(jìn)行整體測(cè)試。</p>

66、<p>　　經(jīng)過(guò)仿真證明我設(shè)計(jì)的籃球比賽計(jì)時(shí)器大體工作正常。</p><p><b>　　7 結(jié)論</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)用仿真軟件proteus的驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。此次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)為期2周的不懈努力，目前基本達(dá)到了預(yù)期的要求，通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試，可得到如下結(jié)論：本設(shè)計(jì)是基于籃球比賽的計(jì)時(shí)器，通過(guò)人為操作以及電子線路的控制，達(dá)到計(jì)時(shí)

67、器啟動(dòng)、置數(shù)、清零、暫停、繼續(xù)、報(bào)警響音等功能。</p><p>　　理解了由555多諧振蕩器作為秒脈沖發(fā)生器應(yīng)用的場(chǎng)合，采用不同的邏輯門來(lái)實(shí)現(xiàn)電子線路的時(shí)序控制，對(duì)可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192，譯碼器CD4511，D觸發(fā)器的認(rèn)識(shí)更加深入明確。</p><p>　　不過(guò)，這個(gè)設(shè)計(jì)還是有它的不足之處。首先就是電路設(shè)計(jì)有些復(fù)雜，元器件種類有點(diǎn)多，它們會(huì)耗費(fèi)掉一定的電力，另外就是其智能化程度不

68、高，由于電子器件之間的誤差，會(huì)造成整個(gè)計(jì)時(shí)的誤差。鑒于是采用仿真軟件仿真的，在理論上是雖然可行，但是在實(shí)際工程上需要接受檢驗(yàn)，由于時(shí)間條件的限制就沒(méi)有做出實(shí)物。</p><p><b>　　8 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　8.1 設(shè)計(jì)的收獲體會(huì)</p><p>　　在確定課程設(shè)計(jì)題目之后，通過(guò)上網(wǎng)和查閱相關(guān)圖書，參考了許多相關(guān)的資料

69、。在設(shè)計(jì)中又參考了以前學(xué)過(guò)的數(shù)字電子表設(shè)計(jì)的原理圖，有了基本的思路。但著手設(shè)計(jì)時(shí)，又出現(xiàn)了許多未預(yù)料到的問(wèn)題，例如控制時(shí)序電路的設(shè)計(jì)，這部分比較關(guān)鍵，會(huì)影響到芯片的正常工作，經(jīng)過(guò)和同學(xué)的努力思考嘗試以及老師的幫助，基本上解決了這個(gè)問(wèn)題。此外，就是對(duì)于十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192的認(rèn)識(shí)，這個(gè)芯片是沒(méi)有學(xué)過(guò)的，但是經(jīng)過(guò)自己的上網(wǎng)查找，掌握了這個(gè)芯片的邏輯功能和應(yīng)用范圍，主要參數(shù)等，體會(huì)到了自學(xué)的味道。另外就是對(duì)仿真軟件的認(rèn)識(shí)和熟練操作，通過(guò)仿

70、真解決了不少工程上的問(wèn)題，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題，在后來(lái)的設(shè)計(jì)中一次次被解決，深切感受到最為設(shè)計(jì)者必需的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的治學(xué)態(tài)度?？傊?，這次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我受益匪淺，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了動(dòng)手操作的能力，更讓我體會(huì)到實(shí)現(xiàn)電路功能的成就感。 </p><p>　　8.2 對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善提出意見(jiàn)或建議</p><p>　　本次設(shè)計(jì)還是有許多的不足之處,比如說(shuō)本次設(shè)計(jì)的籃球比賽計(jì)時(shí)器的功能并不強(qiáng)大，

71、人為控制較多，精確度低等問(wèn)題.我們?cè)谝院罂梢栽O(shè)計(jì)功能更為強(qiáng)大的籃球比賽計(jì)時(shí)器,比如說(shuō)我們可利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)籃球比賽計(jì)時(shí)器的智能操作，只是由于時(shí)間以及個(gè)人的能力問(wèn)題我們暫時(shí)還難以設(shè)計(jì)出這樣的電路,這讓我深深明白要想在設(shè)計(jì)方面有所成就，就必須掌握各個(gè)方面的知識(shí)，融會(huì)貫通，充分了解項(xiàng)目的使用功能，確保其可靠性，安全性。</p><p><b>　　9 致謝</b></p><p

72、>　　在這里，我要對(duì)指導(dǎo)我們課程設(shè)計(jì)的xx老師表示衷心的感謝。卜老師不厭其煩的聽(tīng)取我們的問(wèn)題，并且指出了我們?cè)谠O(shè)計(jì)當(dāng)中存在的錯(cuò)誤和過(guò)失，積極引導(dǎo)我們，使得我們不畏失敗，敢于思考，打破常規(guī)，勇于創(chuàng)新，可以說(shuō)，卜老師的指導(dǎo)對(duì)于我此次課程設(shè)計(jì)的成功取到了舉足輕重的作用。</p><p>　　x老師積極負(fù)責(zé)，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致。在比較忙的時(shí)候，還積極安排，指導(dǎo)我們進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，讓我深切體會(huì)到了老師的良苦用心，也使我更加熟悉了

73、課程設(shè)計(jì)的主要流程，這對(duì)于我在大四的畢業(yè)設(shè)計(jì)具有重要的意義。同時(shí)，通過(guò)與卜老師的交流學(xué)習(xí)，我從他那也學(xué)到了不少關(guān)于工程設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，注意事項(xiàng)和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，這些往往是在書本上學(xué)不到的，最主要的是，通過(guò)師生之間的溝通，我深切感悟到了專業(yè)知識(shí)的重要性，以及思考嘗試的為學(xué)態(tài)度。</p><p>　　同時(shí)，感謝學(xué)校學(xué)院給我們提供了一個(gè)這么好的機(jī)會(huì)，讓我能夠經(jīng)過(guò)這個(gè)課程設(shè)計(jì)來(lái)檢驗(yàn)自己在專業(yè)知識(shí)方面的運(yùn)用能力，明確自己的差距，

74、找準(zhǔn)自己的不足。此外，還得感謝兩個(gè)星期課程設(shè)計(jì)以來(lái)，給予我珍貴意見(jiàn)和建議的小組同學(xué)，使得我能夠順利的完成這個(gè)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　10 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)—模擬部分（第5版）[M]．北京：高等教育出版社，2011</p><p>　　[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)—數(shù)字部分（第5版）[M]