電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)--具有數(shù)字顯示的籃球競賽30s計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　設(shè)計(jì)課題：</b></p><p>　　具有數(shù)字顯示的籃球競賽30S計(jì)時(shí)器</p><p>　　專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　姓名： </p><p>　

2、　學(xué)號(hào)： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言………………………………………………………………… 2</p><p>　　1 系統(tǒng)概述 ……………………………………………………… 3</p><p>　　2 單元電路設(shè)計(jì)、仿真與分析 …

3、…………………………………… 3</p><p>　　2.1 時(shí)鐘脈沖電路 ………………………………………………… 3</p><p>　　2.2 計(jì)時(shí)電路 …………………………………………………… 5</p><p>　　2.3 控制電路 …………………………………………………… 6</p><p>　　2.4 譯

4、碼顯示電路………………………………………………… 6</p><p>　　2.5 報(bào)警電路 ……………………………………………………… 73 電路的安裝與調(diào)試 …………………………………………… 9</p><p>　　4 結(jié)束語 ………………………………………………………… 10</p><p>　　5 鳴謝 …………………

5、……………………………………… 10</p><p>　　6 元器件明細(xì)表 …………………………………………………11</p><p>　　7 參考文獻(xiàn) …………………………………………………… 11</p><p>　　8 附圖 …………………………………………………………… 12</p><p>　　8.1

6、總原理圖 ……………………………………………………………… 13</p><p>　　8.2 PCB版圖 ……………………………………………………………… 14</p><p><b>　　第1章 系統(tǒng)概論</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)及系統(tǒng)功能簡介</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)籃球競賽30S進(jìn)攻時(shí)間限制計(jì)

7、時(shí)器。性能指標(biāo)要求： （1）工作時(shí)間可在1—30S內(nèi)任意設(shè)定。（2）30S計(jì)時(shí)器是遞減計(jì)時(shí)器，間隔為1S。能用LED數(shù)碼管顯示剩余工作時(shí)間，還能顯示到1/10秒。即當(dāng)計(jì)時(shí)開始時(shí)顯示出所設(shè)定的總時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)10個(gè)1/10S，顯示器的數(shù)字立即減1。（3）減1計(jì)時(shí)到7S時(shí)，發(fā)出三聲低音預(yù)告信號(hào)。(4) 減1計(jì)時(shí)到零時(shí)(工作時(shí)間到)，發(fā)出三聲高聲，并自動(dòng)停止計(jì)時(shí)。(5) 具有暫停/繼續(xù)工作、清零復(fù)位和啟動(dòng)計(jì)時(shí)功能。</p&g

8、t;<p>　　二、總體方框圖與實(shí)現(xiàn)的原理及方案論證 </p><p><b>　　1.電路原理框架圖</b></p><p><b>　　圖（1）原理框圖</b></p><p>　　圖（1）包括脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、控制電路和報(bào)警電路等5個(gè)部分。其中，計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)

9、器完成30s計(jì)時(shí)功能，而控制電路具有直接控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù).暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)，譯碼顯示電路的顯示和滅燈等功能。</p><p>　　第2章 單元電路設(shè)計(jì)與仿真</p><p>　　(1)時(shí)鐘脈沖電路：</p><p>　　這里我們用NE555組成多諧振蕩電路為系統(tǒng)提供時(shí)鐘。</p><p>　　多諧振蕩器也稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)

10、毋須外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖（自激振蕩）。用555實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻R1，R2和電容C1，C2。據(jù)所用電阻R1=5.1K ,R2=4.7K ，C2＝0.1uF而需要的頻率為10HZ，根據(jù)公式</p><p>　　T1=0.7*C1*（R1＋R2）</p><p>　　T2=0.7*C1*R2</p><p><b>　　T1+T2=

11、0.1</b></p><p>　　算出C1應(yīng)取10uF。并外接+5V的直流電源。只需在+Ucc端接上+5V的電源，就能在3腳產(chǎn)生周期性的方波。</p><p><b>　?。娐啡缦聢D：）</b></p><p><b>　　仿真電路圖</b></p><p><b>　　產(chǎn)

12、生的波形</b></p><p><b>　　計(jì)時(shí)電路</b></p><p><b>　　仿真電路如下:</b></p><p>　　8421BCD碼30進(jìn)制遞減計(jì)數(shù)器是由兩片74192芯片構(gòu)成的，其中74192的功能表如表1所示，另外管腳列圖中CO是加計(jì)數(shù)進(jìn)位輸出端，當(dāng)加計(jì)數(shù)到最大計(jì)數(shù)值時(shí)，CO發(fā)出一個(gè)底電

13、平；BO為減計(jì)數(shù)借位輸出端，但減計(jì)數(shù)到零時(shí)，BO發(fā)出一個(gè)底電平。電路采用串行接位方式級聯(lián)，每當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)器由0復(fù)9時(shí)，其BO發(fā)出一個(gè)脈沖作十位計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)，使十位計(jì)數(shù)器減1計(jì)數(shù)。30進(jìn)制遞減計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)是N=（0011 0000）8421BCD=(30)D,它的計(jì)數(shù)原理是，每當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器的BO端發(fā)出負(fù)跳變借位脈沖時(shí)，高位計(jì)數(shù)器減1計(jì)數(shù)。當(dāng)高位和低位計(jì)數(shù)器全處于0，同時(shí)在CPD=0期間，高位計(jì)數(shù)器BO=LD=0，計(jì)數(shù)器完成異步置

14、數(shù)，之后BO=LD=1，計(jì)數(shù)器在CPD時(shí)鐘脈沖作用下，進(jìn)入下一輪的減計(jì)數(shù)。</p><p>　　CLR | UP DOWN | LOAD | A B C D | QA QB QC QD CO BO </p><p>　　----|-----------|-------------------|-----------------------</p><p&

15、gt;　　1 | X X | X | X X X X | 0 0 0 0 1 1 </p><p>　　0 | X X | 0 | X X X X | A B C D 1 1 </p><p>　　0 | POS 1 | 1 | X X X X | Count U

16、P * * </p><p>　　0 | 1 POS | 1 | X X X X | Count Down * * </p><p><b>　　表1</b></p><p><b>　?。?）控制電路</b></p><p>　　如上圖可

17、以知道兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，并控制74ls161（仿真用74163代替）的使能端ENP和ENT從而達(dá)到暫停計(jì)時(shí)和繼續(xù)計(jì)時(shí)作用。</p><p>　　復(fù)位、清零電路圖如下:</p><p>　　通過復(fù)位開關(guān)控制192和161的預(yù)置使其復(fù)位到預(yù)置, 清零開關(guān)控制清零端的功能.使兩個(gè)192的借位輸出反饋控制161的使能端。</p><p><b>　　

18、（4）譯碼顯示電路</b></p><p>　　譯碼和數(shù)碼顯示電路是將計(jì)數(shù)器的記時(shí)狀態(tài)直觀清晰地反映出來,被人們的視覺器官所接受。 顯示器件選用LED七段共陰數(shù)碼管.在譯碼顯示電路輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下,顯示出清晰,直觀的數(shù)字符號(hào)。</p><p>　　74ls48譯碼器輸入.出信號(hào) 和數(shù)碼管顯示如表2所示</p><p>　　A B

19、 C D  OA OB OC OD OE OF OG 數(shù)碼管顯示</p><p>　　0  0  0  1   0  1  1  0  0  0  0  10  0  1  0 &#

20、160; 1  1  0  1  0  0  1  20  0  1  1   1  1  1  1  0  0  1  30  1  0 

21、; 0   0  1  1  0  0  1  1  40  1  0  1   1  0  1  1  0  1  1  50  1

22、 1  0   0  0  1  1  1  1  1  60  1  1  1   1  1  1  0  0  0  0  7

23、1  0  0  0   1  1  1  1  1 1  1  8 1  0  0  1   1  1  1  1  0  1  1 

24、 </p><p><b>　　表2</b></p><p><b>　?。?） 報(bào)警電路</b></p><p>　　由74ls161記數(shù)器（仿真用74163代替）和非門構(gòu)成的報(bào)警電路如圖所示。其中74ls161形成脈沖，161計(jì)數(shù)輸出如下：</p><p>　　DCBA

25、 DCBA</p><p>　　0000 1000</p><p>　　0001 1001</p><p>　　0010 1010</p><p>　　0011 1011<

26、;/p><p>　　0100 1100</p><p>　　0101 1101 </p><p>　　0110 1110</p><p>　　0111 1111</p><p&

27、gt;　　其B端輸出每次間隔兩個(gè)脈沖出一次連續(xù)高電平，所以使B端經(jīng)過反相后推動(dòng)蜂鳴器，使蜂鳴器能在一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)內(nèi)相三次。</p><p>　　其中7秒時(shí)可以直接從計(jì)數(shù)脈沖直接引出實(shí)現(xiàn)高聲三次蜂鳴。</p><p>　　而零秒時(shí)用如下電路實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　通過LOAD`的預(yù)置，使161在零秒時(shí)無效開始計(jì)數(shù)，而QC和QD的的輸出反饋控制161的計(jì)數(shù)狀態(tài)，使其只

28、能從0101—1111計(jì)數(shù)一次，最終實(shí)現(xiàn)零秒時(shí)只響三聲低聲。</p><p><b>　?。?）電路仿真圖</b></p><p>　　第3章 電路的安裝與調(diào)試</p><p>　?。?） 時(shí)鐘脈沖電路的安裝和調(diào)試 振蕩電路輸出接發(fā)光二極管，觀察發(fā)光二極管的顯示情況。</p><p>　?。?）計(jì)數(shù)器的安裝和

29、調(diào)試。按電路連線，輸出可接發(fā)光二極管。觀察在CP作用下（CP為1HZ，可由555振蕩電路提供）輸出端發(fā)光二極管的狀態(tài)變化情況，驗(yàn)證是否為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　?。?） 譯碼顯示電路的安裝和調(diào)試 按電路在實(shí)驗(yàn)板上連線。觀察在CP作用下數(shù)碼管的顯示情況。 </p><p>　?。?）調(diào)試過程及結(jié)果分析</p><p>　　①．接上電源后發(fā)現(xiàn)，我們的數(shù)碼

30、管沒有任何變化，我們都認(rèn)為事芯片的原因。經(jīng)過仔細(xì)檢查沒跟導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)芯片沒有虛焊。最后不得不從一開始的檢查電路的線路，到了最后才知道是芯片74ls48的使能端接電源上有失誤，芯片74ls48的使能端連接加電源線使其無效，但是正是由于接電路的一個(gè)不小心，誤把電源線加成了地線，導(dǎo)致了整個(gè)電路的失敗，不能正常顯示。</p><p>　?、冢?dāng)?shù)碼管正常顯示之后發(fā)現(xiàn)記數(shù)時(shí)發(fā)光二極管不停的閃爍而到記到7秒的時(shí)候卻暗下來，分析認(rèn)

31、為信號(hào)沒控制好。按圖索驥，從發(fā)光二極管開始往回查，最后發(fā)現(xiàn)7秒的反饋信號(hào)漏接了一個(gè)反相器。</p><p>　　③．第7秒正常之后，發(fā)現(xiàn)零秒時(shí)刻蜂鳴器并不響，初步認(rèn)為專用來報(bào)警的161不能正常工作。測試161的每個(gè)管腳電平，發(fā)現(xiàn)預(yù)置端LOAD｀ 沒始終為零，致使161在零時(shí)刻不能計(jì)數(shù)。問題發(fā)現(xiàn)后，沿著反饋線路檢查發(fā)現(xiàn)借位輸出端的與非門少了一根跳線。那跳線在做PCB圖時(shí)忘了加上焊盤導(dǎo)致漏焊。</p>

32、<p>　?、埽A(yù)置端LOAD｀正常后，發(fā)現(xiàn)零秒時(shí)刻蜂鳴器還是不響。認(rèn)識(shí)到161的問題不只一處。再次檢查發(fā)現(xiàn)使能端7和10始終為0，使得161始終保持。仔細(xì)檢查器件管腳之間的接線沒發(fā)現(xiàn)問題。后來查看導(dǎo)電銅板時(shí)發(fā)現(xiàn)有一小塊焊錫把使能端的反饋線與旁邊的銅板短接，那小塊焊錫是在摔其他焊點(diǎn)多余焊錫時(shí)不小心沾上的。挑去焊錫后使能端工作正常。</p><p>　?、荩跊]改電路前，發(fā)現(xiàn)7秒時(shí)蜂鳴器能響高聲，但零秒是

33、不能響，發(fā)光二極管亮的很微弱?？梢钥隙ㄗ冏杵鳑]分壓好，但不管怎么調(diào)試總不能使兩個(gè)報(bào)警時(shí)刻同時(shí)響，更不說分高低音了。初步分析，發(fā)現(xiàn)原來的蜂鳴器工作電壓為5V，分壓后平均電壓為2.5V，不能使其能工作。討論認(rèn)為可用三極管放大電壓，但需另一電源，不經(jīng)濟(jì)。然后認(rèn)為換一個(gè)工作電壓為2到3伏的蜂鳴器。3V蜂鳴器買回來后，突然想起可以同時(shí)用兩個(gè)蜂鳴器分開報(bào)警，這樣可以不浪費(fèi)原來的蜂鳴器。于是用別人多出的發(fā)光二極管串聯(lián)接到零秒作用端。</p>

34、;<p><b>　　第4章結(jié)束語</b></p><p>　　經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)，了解了從電路設(shè)計(jì)到實(shí)物安裝調(diào)試的整個(gè)過程，加深了對數(shù)電知識(shí)的進(jìn)一步的掌握，學(xué)會(huì)了如何用EWB和PROTEL實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì)及制作。在設(shè)計(jì)及制作過程中，發(fā)現(xiàn)了許多錯(cuò)誤，體會(huì)到了理論與實(shí)際的差距，懂得了如何用理論引導(dǎo)實(shí)際。學(xué)會(huì)了與同伴的合作設(shè)計(jì)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)

35、難度適中，激發(fā)了我們的積極性，提高了我們的設(shè)計(jì)和動(dòng)手能力。但本次實(shí)驗(yàn)時(shí)間與考試復(fù)習(xí)時(shí)間有沖突，限制了我們對電路的優(yōu)化，建議以后先考完試再做課設(shè)。</p><p>　　鳴謝： 感謝指導(dǎo)老師黃知超和高鵬老師的辛勤教導(dǎo)，創(chuàng)新基地的工具提供，邵湖同學(xué)的極力合作，全體宿舍同學(xué)的協(xié)同和幫助！</p><p><b>　　元器件明細(xì)表：</b></p><p&g

36、t;<b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　1 康華光主編?電子技術(shù)基礎(chǔ)(數(shù)字部分) ?高等教育出版社?1998年第四版</p><p>　　2 江國強(qiáng) 蔣艷紅編著?現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)?電子工業(yè)出版社?2003年</p><p>　　3 鐘文耀 段玉生 何麗靜編著?EWB 電路設(shè)計(jì)入門與應(yīng)用?清華大學(xué)出版社?2000年<