籃球30s計時器課程設(shè)計

1、<p><b>　　設(shè)計任務(wù)與要求</b></p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)：</b></p><p>　　設(shè)計一個籃球競賽30S計時器</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1、計時器為30S遞減計時，計時間隔為1S</p&g

2、t;<p>　　2、設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計數(shù)器的直接清零，啟動和暫停/連續(xù)功能</p><p>　　3、計時器遞減計時到零時，數(shù)碼顯示器閃爍，同時發(fā)出報警信號</p><p><b>　　方案論證與設(shè)計</b></p><p>　　該設(shè)計主要由一個555芯片產(chǎn)生一個時鐘脈沖，通過控制電路直接加在遞減計時芯片74ls192上，通過

3、七段譯碼顯示電路直接譯碼顯示。</p><p>　　一：用555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生頻率為10Hz的脈沖，再將該脈沖信號加到由74LS161構(gòu)即周期為1秒，接著將該信號送到計數(shù)器74LS192的CP減計數(shù)脈沖端,再通過譯碼器74LS248把輸入的8421BCD碼經(jīng)過內(nèi)部作和電路“翻譯”成七段輸出，這樣加在led七段數(shù)碼管上顯示十進(jìn)制數(shù)，然后在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置開關(guān)或控制電路即可實現(xiàn)計數(shù)器的直接清零，啟動和暫

4、停/連續(xù)、報警等功能。</p><p>　　二： 用555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖，即輸出周期為1秒的方波，再將該脈沖信號送到DCD_HEX芯片上，經(jīng)過DCD_HEX內(nèi)部譯碼，使LED顯示十進(jìn)制數(shù)，然后在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置開關(guān)或控制電路即可實現(xiàn)計數(shù)器的直接清零，啟動和暫停/連續(xù)、報警等功能。</p><p>　　方案選擇：通過原理分析和仿真實驗等步驟比較后，采用方案二，

5、更簡潔、方便、易于實現(xiàn)和各個功能。</p><p>　　單元電路設(shè)計與電路原理</p><p>　　本設(shè)計分為五個部分，脈沖震蕩電路、遞減計時電路、譯碼顯示電路、報警電路、最后控制電路。如下系統(tǒng)框圖</p><p>　　圖1 籃球計時器系統(tǒng)整體框圖</p><p>　　下面是各個單元電路，如下一一贅述：</p><p>

6、;<b>　　1、脈沖振蕩電路</b></p><p>　　該電路由一個555芯片組成：</p><p>　　555芯片的工作原理見下表1</p><p>　　表1 555工作電壓表</p><p><b>　　原理圖如下：</b></p><p>　　圖2 555脈沖發(fā)射電

7、路</p><p>　　如上圖所示：555電路脈沖計算周期為：T=(R1+2R2)C㏑2；在本圖中r1=47K，r2=48k，C=0.1u。計算下來周期大約為1s鐘。</p><p><b>　　2、遞減計時電路</b></p><p>　　該電路由兩個74LS192芯片組成，實現(xiàn)30進(jìn)制的遞減計時功能，U2 a,b,c,d以及U1 c,d輸入

8、端全部接地，U1 74ls192 a,b輸入端接高電平，實現(xiàn)30進(jìn)制計數(shù)功能。</p><p>　　74ls192功能表如下：</p><p>　　表2 74ls功能表</p><p><b>　　單元電路圖如下：</b></p><p><b>　　圖2 遞減計時電路</b></p>

9、<p>　　圖中U1的down端接在U2的bo端，構(gòu)成30s遞減計數(shù)器。</p><p><b>　　3、譯碼顯示電路</b></p><p>　　該譯碼顯示電路選用的是集成譯碼功能與七段顯示功能于一體的DCD_HEX芯片，運用該芯片，使電路開機(jī)來簡潔，避免了有可能出現(xiàn)的比必要錯誤。</p><p><b>　　圖3 譯碼

10、顯示電路</b></p><p>　　如上圖，直接將兩塊數(shù)碼管接在U1、U2端實現(xiàn)譯碼顯示功能。</p><p><b>　　4、報警電路</b></p><p>　　報警電路主要由一個喇叭和一個555多諧振蕩器組成。</p><p><b>　　原理圖如下：</b></p>

11、<p><b>　　圖4 報警電路</b></p><p>　　如上圖，上面三個74ls02d直接接在U1的Qc、Qd、U2的Qa、Qb、Qc、Qd輸出端，當(dāng)計數(shù)到零時，產(chǎn)生了6個低電平脈沖通過74ls02d接在74ls110上，使55rst端接受到一個高電平，助使555復(fù)位，輸出脈沖，作用與喇叭并報警。</p><p><b>　　5、控制電

12、路</b></p><p>　　控制電路由兩個單刀雙擲開關(guān)j4、j5和一個單刀單擲開關(guān)j1組成。</p><p>　　它們的功能如下：J1 開始；J4 暫停、繼續(xù)；J5復(fù)位清零；</p><p><b>　　圖5 控制電路</b></p><p>　　如上圖，J1斷開，U1端 a、b端接上高電平，顯示器上顯示

13、30并開始遞減計數(shù)，</p><p><b>　　總原理圖及元件清單</b></p><p>　　通過以上分析，得總原理圖如下：</p><p><b>　　圖6 總體原理圖</b></p><p><b>　　表3 元件清單</b></p><p>&

14、lt;b>　　元件清單：</b></p><p><b>　　電路功能測試方案</b></p><p>　　1、首先測試555脈沖。</p><p>　　將示波器接在555芯片的out端，開始仿真，并斷開J1開關(guān)。雙擊示波器，如下圖：</p><p>　　圖7 脈沖發(fā)射端仿真效果</p>

15、<p>　　圖8 555工作穩(wěn)定后的效果</p><p>　　脈沖周期逐漸趨與平穩(wěn)，顯示器開始計時，該功能正常。</p><p><b>　　2、測試復(fù)位電路</b></p><p>　　當(dāng)顯示器正在計時時，單擊開關(guān)J5，使其接上高電平，顯示清零。如圖：</p><p><b>　　圖9 測試復(fù)位清零

16、</b></p><p>　　3、測試暫停/繼續(xù)開關(guān)</p><p>　　當(dāng)顯示器正在計時時，單擊下開關(guān)J4，計時暫停；再單擊下J4計時繼續(xù)。</p><p>　　圖10 暫停、繼續(xù)功能測試</p><p><b>　　4、報警電路測試</b></p><p>　　將示波器接在A1 5

17、55out端，打開電路仿真開關(guān)，使計時30s并到零，發(fā)現(xiàn)out端脈沖輸出有很明顯的幅度變化，從零立即升為9V。報警測試比較成功。</p><p>　　圖11 計時到零時，報警電路的電壓變化</p><p>　　圖12 報警電路穩(wěn)定電壓圖</p><p>　　如上圖：穩(wěn)定后A1的穩(wěn)定脈沖。</p><p><b>　　結(jié)論與心得<

18、;/b></p><p>　　這次課程設(shè)計很好的鍛煉了自己的知識實際應(yīng)用能力，使自己回顧了以前學(xué)過的數(shù)模電知識，并基本學(xué)會了multisim軟件的基本用法，在一定程度上提高了自己的實踐能力。</p><p>　　在寫這篇報告之前，通過網(wǎng)上查找相關(guān)芯片資料，參考書籍，以及同學(xué)的幫助。老師的指導(dǎo)，終于完成了該電路原理圖的設(shè)計，雖然在一些功能理論上支持，但是實際仿真卻達(dá)不到理想效果，比如，

19、當(dāng)電路仿真開關(guān)打開時，555芯片卻不能立即產(chǎn)生1s脈沖，而是延遲一段時間，才開始發(fā)出脈沖，而且該脈沖也不是很穩(wěn)定，有時無緣由的停下，但是經(jīng)過自己細(xì)心的檢查，發(fā)現(xiàn)電路圖無任何問題等。</p><p>　　在畫電路圖的時候，電路布線錯綜復(fù)雜，很容易連錯，比如本人第一次在仿真時，當(dāng)打開開關(guān)J1時，顯示器顯示70，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)是把U1的c端接上了高電平等。</p><p>　　總之，在這次設(shè)計中，