課程設計---籃球競賽計時系統(tǒng)

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 數(shù) 字 電 子 技 術 </p><p>　　課題名稱 籃球競賽計時系統(tǒng) </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 電氣

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　200 9 年 10 月 21 日</p>&l

3、t;p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、系統(tǒng)設計..................................................................1</p><p>　　1、設計內容.................................................................

4、.........1</p><p>　　2、設計的總體思路..............................................................1</p><p>　　3、設計基本原理..................................................................2</p><p

5、>　　4、基本框架圖..............................................................3</p><p>　　二、單元電路設計............................................................4 </p><p>　　1、24秒倒計時顯示模塊................

6、......................................4</p><p>　　2、60秒倒計時顯示模塊......................................................4</p><p>　　3、12分鐘倒計時顯示模塊..................................................5<

7、/p><p>　　4、比賽節(jié)數(shù)顯示模塊..........................................................6</p><p>　　三、總電路設計圖..........................................................7</p><p>　　四、安裝與調試............

8、..................................................8</p><p>　　五、故障分析與電路改進..............................................8</p><p>　　六、總結與體會..........................................................

9、...10</p><p>　　七、附錄（元件清單）................................................11</p><p>　　八、參考文件................................................................11</p><p>　　電氣信息學院課程設計評分表.

10、...................................12</p><p><b>　　一 系統(tǒng)設計 </b></p><p><b>　　1.1 設計內容</b></p><p>　　設計并制作一個籃球競賽計時系統(tǒng)，具有單節(jié)12分鐘倒計時、節(jié)數(shù)記次和進攻方24秒倒計時功能，具體設計要求如下：</p&

11、gt;<p>　　1、 具有顯示每節(jié)12分鐘比賽時間的倒計時功能：用四個數(shù)碼管分別顯示分、秒，其計時間隔為1S。</p><p>　　2 、具有節(jié)數(shù)記次功能，用一個數(shù)碼管自動指示比賽節(jié)數(shù)，單節(jié)計時器返回到12：00時自動遞增計數(shù)一次。</p><p>　　3、具有顯示進攻方24S倒計時功能：用兩個數(shù)碼管顯示，其計時間隔為1S。</p><p>　　4、

12、分別設置啟動鍵和暫停/繼續(xù)鍵，控制兩個計時器的直接啟動計數(shù)，暫停/繼續(xù)計數(shù)功能。</p><p>　　5、分別設置復位鍵：按復位鍵可隨時返回初始狀態(tài)，單節(jié)計時器返回到12：00；進攻方計時器返回到24S。</p><p>　　6、各計時器遞減計數(shù)到‘00.00’時，計時器停止工作（進攻方24S倒計時器停止工作時單節(jié)計時器暫停/繼續(xù)），并給出報警聲。 </p><p>

13、;　　1.2 設計的總體思路</p><p>　　籃球競賽計時系統(tǒng)要用7個數(shù)碼管顯示，計時模塊完成4節(jié)、12分鐘、60秒的計時功能和比賽規(guī)則所要求的24秒制倒計時功能；由于籃球計時是一個倒計時，我們便想到用74LS192(十進制可逆計數(shù)器）來實現(xiàn)一個個模塊的倒計時，每兩塊芯片就構成一個倒計時模塊，如24秒倒計時功能。各個計時模塊既是相互獨立又是相互關聯(lián)的，起連通作用的是控制模塊，可用74LS32和74LS04來實

14、現(xiàn)他們中間的聯(lián)系。電路中還需要設置啟動鍵和暫停/繼續(xù)鍵，可用開關控制時鐘信號的輸入，這樣便能實現(xiàn)控制兩個計時器的直接啟動計數(shù)，暫停/繼續(xù)計數(shù)功能。分別又設置了復位鍵，復位鍵的實現(xiàn)是通過對各芯片的置數(shù)端的控制來實現(xiàn)使系統(tǒng)隨時返回初始狀態(tài)的功能，單節(jié)計時器返回到11：60，進攻方計時器返回到24S。電路在24秒和12分鐘計時完畢顯示00或00：00后自動暫停，并給出報警聲。</p><p>　　1.3 設計的基本原理

15、</p><p>　　1.3.1 24秒計時</p><p>　　24秒計數(shù)芯片的置數(shù)端和12分的置數(shù)、清零端共用一個開關，比賽開始后，24秒的置數(shù)端也無效，24秒的倒數(shù)計時器與12分的倒數(shù)計時器同時開始進行倒計時，逐秒倒計到零。同樣也是選取“00”這個狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截斷信號，讓該信號與時鐘脈沖在與門中將時鐘截斷，使計時器在計數(shù)到零時停住。</p><p&g

16、t;　　1.3.2 12分倒計時電路設計</p><p>　　準備階段，扳動啟動開關使倒計時計數(shù)器相應的置數(shù)或清零端有效，顯示設定的時間11：60；</p><p>　　開始階段：扳動開關，倒數(shù)計時器開始工作（相應的置數(shù)、清零端無效），計時器逐秒進行倒計顯示；</p><p>　　暫停階段：這個功能通過暫停開關S截斷時鐘脈沖的傳輸來實現(xiàn)。</p>&l

17、t;p>　　重賽階段：扳動開關使置數(shù)、清零端重新有效，準備進行下一節(jié)比賽。</p><p>　　從右側起第一片74192芯片主要是控制秒的個位數(shù)，它的4號管腳與脈沖相連，當有脈沖輸入時開始減數(shù)，D0D1D2D3分別接0000用以顯示數(shù)字0，Q0Q1Q2Q3Q4分別接顯示數(shù)碼管的四個相應管腳，14號管腳MR接地，13號管腳接到第二片74192芯片的4號管腳，當秒的個位數(shù)減為零時會向其發(fā)送一個低電平使其秒的十位

18、數(shù)減一，第二片74192芯片主要是控制秒的十位數(shù)， D0D1D2D3分別接0110用以顯示數(shù)字6，Q0Q1Q2Q3Q4分別接顯示數(shù)碼管的四個相應管腳，14號管腳MR接地，兩個芯片的13號管腳接到標號為U3：A 7432或門兩個引腳上，其輸出端接在兩塊芯片的11號管腳，當計數(shù)器減到00時，11號管腳會置為低電平，此時兩塊74192實現(xiàn)重新置數(shù)</p><p>　　第三片74192芯片主要是控制分的個位數(shù)，4號管腳接

19、到第二片74192芯片的13號管腳，當秒的十位數(shù)減為零時會向其發(fā)送一個低電平使其分的個位數(shù)減一，D0D1D2D3分別接0001用以顯示數(shù)字1，Q0Q1Q2Q3Q4分別接顯示數(shù)碼管的四個相應管腳，14號管腳MR接地，13號管腳接到第四片74192芯片的4號管腳，當分的個位數(shù)減為零時會向其發(fā)送一個低電平使其十位數(shù)減一，第四片74192芯片主要是控制分的十位數(shù)， D0D1D2D3分別接0001用以顯示數(shù)字1，Q0Q1Q2Q3Q4分別接顯示數(shù)碼

20、管的四個相應管腳，14號管腳MR接地，兩個芯片的13號管腳接到標號為U3：B7432或門兩個引腳上，其輸出端接在兩塊芯片的11號管腳，當計數(shù)器減到00時，11號管腳會置為低電平，此時兩塊74192實現(xiàn)重新置數(shù)</p><p>　　1.3.3 節(jié)數(shù)電路</p><p>　　第五片74LS192芯片是控制比賽節(jié)數(shù)，4號管腳（減計時信號輸入端）接高電平，5管腳（加計時器）通過一個74LS04接第

21、四片74LS192U1的13管腳，當分計時減到零時，會給其發(fā)一個低電平信號是節(jié)數(shù)加1，14管腳MR接地。U6的6管腳通過一個反相器和U1的13管腳再連接到一個74LS32，輸出端接到U1和U6的11管腳，當分計時減到零時，會向U6發(fā)送一個低電平信號，實現(xiàn)U6重新置數(shù)。</p><p><b>　　1.4 框架圖</b></p><p><b>　　二 單元

22、電路設計</b></p><p>　　2.1 24秒倒計時顯示模塊</p><p>　　具有24秒倒計時功能。當減數(shù)功能減到零以后會自動復位為24秒。通過輸入信號后，U9和U10分別置成2和4，隨著時鐘信號的輸入，U9和U10便作自減計數(shù)。接線如下，U9的D1接高電平，D0D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，U9的4管腳（減計時器信號輸入端）接U10的13管腳（非同步借位

23、輸出端），14管腳（清零端）接地；U10D2接高電平，D0D1D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，4管腳接信號輸入，14管腳接地；U9和U10的13管腳通過一個或門分別接各自的11管腳（置數(shù)端）。</p><p><b>　　24秒倒計時電路</b></p><p>　　2.2 60秒倒計時顯示模塊</p><p>　　具有60秒倒計時功能。

24、低電平有效減到零以后會自動復位為60秒。通過輸入信號后，U4U5分別置成6和0，U4的D1D2接高電平，D0D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，U4的4管腳（減計時器信號輸入端）接U5的13管腳（非同步借位輸出端），14管腳（清零端）接地；U5的D0D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，4管腳接信號輸入，14管腳接地；U4和U5的13管腳通過一個或門分別接各自的11管腳（置數(shù)端）來實現(xiàn)對芯片的預置數(shù)。</p><

25、;p><b>　　60秒倒計時電路</b></p><p>　　2.3 12分鐘倒計時顯示模塊</p><p>　　此單元是12分鐘倒計時功能。當來一個時鐘信號時，U1U2都置成1，此單元啟動后，當60秒減到零時，此單元會自動減一直到零結束一節(jié)比賽，按復位鍵或來一個預置數(shù)信號時又回到11。U1的D0接高電平，D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，U1的4

26、管腳（減計時器信號輸入端）接U2的13管腳（非同步借位輸出端），14管腳（清零端）接地；U2的D0接高電平，D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，4管腳接信號輸入，14管腳接地；U1和U2的13管腳通過一個或門分別接各自的11管腳（置數(shù)端）來實現(xiàn)對芯片的預置數(shù)。 </p><p><b>　　12分鐘倒計時電路</b></p><p>　　2.4 比賽節(jié)數(shù)顯示模

27、塊</p><p>　　此單位是用來顯示比賽節(jié)數(shù)的，會自動記錄比賽節(jié)數(shù)。每次12分鐘減到零以后此模塊會自動加1，直到加到4比賽結束為止。U6的D0接高電平，D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，4管腳（減計時器信號輸入端）接高電平，5管腳（加計時器）接74LS04的輸出端，而輸入端則是U1的13管腳（非同步借位輸出端）；U6和U1的13管腳通過一個或門分別接各自的11管腳（置數(shù)端）。</p>

28、<p><b>　　比賽節(jié)數(shù)電路</b></p><p>　　整個電路分為以上幾個基本模塊電路，主要都是用74LS192芯片（可逆十進制計數(shù)器）及74LS04，74LS32等來實現(xiàn)各模塊的功能，在此基礎上，又加入連入一些開關，便能實現(xiàn)整個電路的功能及對整個電路的控制。</p><p><b>　　三 總電路設計</b></p&g

29、t;<p><b>　　總電路圖</b></p><p>　　此電路有24秒倒計時功能、60秒倒計時功能和12分鐘倒計時功能，還有顯示比賽小節(jié)數(shù)功能。而且還可以隨時暫停比賽時間，并設計了分鐘總開關和24秒倒計時的開關。為比賽計時提供了方便。</p><p><b>　　四 安裝與調試</b></p><p>

30、　　在Proteus上仿真成功后，記下所需要的元器件，到老師處領取后就可以實行安裝電路；其步驟為如下所示 。</p><p>　　首先開電源，看是否有電；再檢測導線是否導通，接著就得測試集成芯片是否能夠正常工作，做好一系列的準備工作之后就正式開始安裝電路。</p><p>　　先按圖安裝24秒脈沖電路，完畢后就用兩個顯示器測試是否產(chǎn)生了脈沖，是否能正常工作，如產(chǎn)生脈沖，則證明線路無誤；沒有

31、產(chǎn)生，則檢測線路； 如同上面所示，依次接好60秒，12分鐘脈沖電路；然后把三個脈沖信號通過兩個或門合成一條線來作為加減計數(shù)器的加減脈沖輸入端，再按7404工作的原理接好線路，再接通顯示器即可；全部接好之后就可以進行調試，調試無誤，則設計完成。</p><p>　　總體步驟是這樣，安裝還是沒什么問題的，但是在調試過程中并沒有想象中的那么輕松。有時就算連線時正確的，但顯示的還是與正確結果有所差距，幾經(jīng)檢查，才發(fā)現(xiàn)有些

32、接線口是松的，必須重新排線與調試。也正是一次次排查和調試讓我們對整個電路有了更深的了解和掌握。所以此次課程設計也提醒了我們，做什么事都要很細心，還要有認真的態(tài)度，不然只會事倍功半。</p><p>　　五 故障分析與電路改進</p><p>　　在實際連線過程中，出現(xiàn)故障幾乎是不可避免的。其中接線錯誤就是第一個一個難以避免的困難。另外一個讓人頭疼的原因是實驗板與芯片接觸不良，導致形成軟型故

33、障，難以準確找出故障點。在查找故障時，必須具備耐心和細心。同時要開動腦筋，進行認真的分析和判斷。在不通電的情況下，通過目測，對照電路原理圖和裝配圖，檢查每一塊片是否正確，極性有無接反，管腳有無損壞，連線有無接錯（包括漏錯線、短路和）通電后，通過類比法，高低電平比較法等方法逐一找出故障點。在安裝過程中，我們主要碰到了以下故障。</p><p>　　1：芯片不能正常工作</p><p>　　可

34、能原因：1芯片本身就是壞的；2未給芯片通電，接電源和接地處的導線出現(xiàn)斷路； 3芯片未插好，在安裝芯片過程中將管腳折斷或扭曲；4接線錯誤，如將輸入端和輸出端接反；5芯片邊緣管腳孔接觸不良。</p><p>　　2：通電后導線發(fā)熱并冒煙</p><p>　　可能原因：該故障比較嚴重要及時斷電防止燒壞芯片與元件，最有可能是出現(xiàn)短路，重點檢查接地是否良好，還有可能是所加電壓太大</p>

35、<p><b>　　3: 數(shù)碼管燈不亮</b></p><p>　　可能原因：1數(shù)碼管原本就是壞的；2通電情況不好，電源未接通，接地未接好；3接線錯誤，接線過程中出現(xiàn)短路、斷路</p><p>　　4：數(shù)碼管能顯示但輸入脈沖后不能倒計時</p><p>　　可能原因：1連接脈沖輸入的導線出現(xiàn)斷路；2脈沖未接在芯片74192的4號管

36、腳；3芯片74192的5號管腳未接高電平、11號管腳的連線未接好。</p><p>　　5：數(shù)碼管能正常工作但出現(xiàn)亂跳現(xiàn)象</p><p>　　可能原因:1芯片74192輸出端Q0Q1Q2Q3未接好，導線接觸不良;2重點檢查芯片74192的4號、5號、11號、13號管腳的連線是否正確；3芯片74LS32與74LS04的管腳是否連接正確等。</p><p><b

37、>　　電路改進：</b></p><p>　　幾經(jīng)調試之后，發(fā)現(xiàn)調試結果與實際情況有所差入，在調試中，幾乎遇到了所有的問題，如導線是壞的，費了很大勁才排查出。之后又是芯片出現(xiàn)了問題，還好及時的換了芯片。連接完后，發(fā)現(xiàn)顯示燈不亮，已經(jīng)排除了導線和芯片的原因，那么就是芯片的工作環(huán)境了，即芯片在面板上的插孔，測試之下，發(fā)現(xiàn)面板果然是有問題的，于是又找老師換了塊面板。更換之后再調試，發(fā)現(xiàn)有兩個燈顯示不對

38、，便又懷疑顯示燈有問題，我們將那兩個芯片的輸出端與另外的指示燈連接起來，發(fā)現(xiàn)指示燈與輸入的信號完全一致，便證明了那兩個顯示燈是有問題的。解決這些問題后，我們又在思量怎么樣才能使整個接線顯得美觀，要是將導線束理清楚，接電源線盡量統(tǒng)一用紅線，地線統(tǒng)一用黑線；在接顯示管的四個輸入端時導線依次用紅橙黃綠，以便排查故障時方便檢查；導線盡量不要交叉，盡量用短線；同類芯片在安裝時要接在電路板的同一行防止出錯。</p><p>

39、<b>　　六 總結與心得體會</b></p><p>　　在學習數(shù)字電路的過程中，上課都是些理論上的東西，并且實驗也是在書本上給出設計好的電路下進行的，只需要我們連接好線路就行了，一直沒有真正運用自己所學的知識來設計一個電路。這次課程設計，真正讓我們通過自己的知識和努力，通過查閱資料，自己分析解決問題，自己安裝調試，來實現(xiàn)所給課題的要求，既鞏固了理論知識，又提高了實踐能力。</p&g

40、t;<p>　　學會分析解決設計上的問題。在設計課題中，沒一步都要自己去分析解決問題，通過多次的嘗試改進來解決問題，有時一點微小的錯誤都會影響結果的正確與否，而許多的設計細節(jié)問題又是非常難以突破的，所以需要學會仔細分析問題，努力解決問題。</p><p>　　提高實踐動手能力。大學中許多的時間都是在學習理論知識，很少參與時間中去，課程設計給我們提供了一個寶貴的機會，理論用語實踐，從設計，仿真，安裝調

41、試，沒一步的進行，都會帶來受益非淺的實際操作訓練，許多的實踐經(jīng)驗是我們在課本上學不到的，必須經(jīng)過這樣嚴格的自己動手，才會從中體會出設計成果的喜悅。理論知識總是要用于實踐中才得以升華，我們應該更多的參與實踐，以增強我們對電子專業(yè)的興趣。同時，從開發(fā)設計一些小規(guī)模產(chǎn)品去體會學習開發(fā)設計電子產(chǎn)品的設計思路，為以后的工作打下基礎。</p><p>　　懂得如何安裝調試電路。設計電路，關鍵步驟還在于解決實際遇到的問題，安裝

42、調試出正確的結果，這一步是最重要的也是最為困難的，許多時候，理論分析正確，卻不一定會調試出正確的結果，這關鍵在于調試過程中的正確與否，我們必須遵循一些安裝調試步驟，先單個調試，然后再整體調試，先部分再全部，切不可一次安裝后調試，這樣很難查出錯誤所在。</p><p>　　總體步驟是這樣，安裝還是沒什么問題的，但是在調試過程中并沒有說的那么輕松，就算當時的電路連接是正確的，但是有些線或者接口的接觸不是很好的話，好多

43、時候都不出來正確的顯示，所以要總是排錯或者重新接線，因為沒有找到原因所以要加倍小心的連線，所以此次課程設計也提醒了我們，做什么事都要很細心，還要有認真的態(tài)度，不然只會事倍功半。</p><p>　　七 附錄（元器件清單）</p><p>　　四2輸入或門 74LS32 4片</p><p>　　六非門 74L

44、S04 2片</p><p>　　十進制可逆計數(shù)器 74LS192 7片</p><p>　　綜合實驗技能箱 1個 </p><p><b>　　導線若干</b></p><p>　　面包板 1個<

45、;/p><p><b>　　八 參考文件</b></p><p>　　1.《電子技術課程設計》歷雅萍、易映萍編</p><p>　　2.《電子技術課程設計指導》 彭介華 主編 高等教育出版社</p><p>　　《電子線路設計、實驗、測試》 謝自美主編 華中理工出版社。</p><p>　　電氣與信

46、息工程系課程設計評分表</p><p>　　指導教師簽名：_____________</p><p>　　日 期：_____________</p><p>　　注：① 表中標*號項目是硬件制作或軟件編程類課題必填類容；</p><p>　?、诖吮硌b訂在課程設計說明書的最后一頁。課程設計說明書裝訂順序：封面、任務書、目錄、正文、