篮球比赛计时器docWord文档格式.docx
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四、功能模块--------------------------------------------------------8
1、闪灯报警电路-------------------------------------------------8
2、暂停/持续电路------------------------------------------------9
五、整体设计电路图-------------------------------------------------11
一、电路说明----------------------------------------------------11
二、电路仿真----------------------------------------------------11
3、实验整体电路------------------------------------------------12
六、硬件验证-------------------------------------------------------13
一、硬件连接及实验进程------------------------------------------13
二、硬件连接问题及相应处置--------------------------------------13
3、实验结果----------------------------------------------------13
篮球比赛计时器
一、设计任务与要求
1.篮球比赛全场为48分,其分为4节,每节12分钟,要求开机自动置节计数器为第“1”节,节计时器为“12分00秒”。
2.用数字显示篮球比赛那时节数及每节时刻的倒计时,计时器由分、秒计时器完成,秒计时器为模60,分计时器应能记满12分。
3.能随时刻按钮开关控制比赛的启动/停止,启动后开始比赛,停止期间不计时,从头启动后继续计时。
4.每节比赛时刻结束时,能以闪灯自动提示并暂停计时,同时节数自加1。
5.秒信号没必要考虑时刻精度,可利用实验仪上所提供的持续脉冲(方波)。
6.本计数器由崔俊杰、邓宏飞合作设计。
崔俊杰负责设计计数器模块、译码和显示电路模块、置数\停止功能模块。
邓宏飞负责设计闪灯报警电路模块、暂停\持续功能模块。
二、整体框图
设计的核心部份是要设计一个十二进制的分倒计时、一个六十进制的秒倒计时及一个四进制的节计数器,而且对计数结果进行实时的显示,同时要实现设计任务中提到的各类控制要求。
设计方案如下框图所示,系统别离实现12进制、60进制递减计数器,4进制加法计数器,同时实现了置数、启动计数、清零、暂停/持续、显示、闪灯报警等控制。
图一:
设计电路整体框图
三、器件选择
(1)74LS00二输入四与非门
(2)74LS192同步十进制可逆计数器
(3)74LS04六反相器
(4)RS触发器
(5)发光二极管
(6)单刀双掷开关
(7)七段数码显示器
(8)电阻
(9)电容
二、器件介绍
(1)十进制可逆计数器74LS192
74LS192是同步十进制可逆计数器,其引脚排列及逻辑符号如下所示:
(a)引脚排列
(b)逻辑符号
图174LS192的引脚排列及逻辑符号
图中:
为置数端,
为加计数端,
为减计数端,
为非同步进位输出端,
为非同步借位输出端,P0、P一、P二、P3为计数器输入端,
为清除端,Q0、Q一、Q二、Q3为数据输出端。
其功能表如下:
输入
输出
MR
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
d
c
b
a
加发计数
减发计数
表174LS192的功能表
利用方式为:
当清零端接高电平时,无论其他端口如何,输出端都显示为0.清零端低电平失效后,置数端接低电平时,输入与输出端维持一致,置数端节高电平时,若是接加法计数端则进行加法计数,反之为减法计数。
(2)二输入四与非门74LS00
74LS00是四2输入与非门,其逻辑符号,逻辑功能表,内部原理图别离如下:
表274LS00的逻辑功能表图274LS00的内部结构
图3与非门逻辑符号图474L00管脚图
(3)六反相器74LS04
74LS04为六反相器,他的输入是、为A,输出为Y,6个彼此独立反相。
电压5V,电压范围在~内能够正常工作。
门数6,每门输入输出均为TTL电平(<
低电平
>
2v高电平),低电平输出电流,高电平输出电流8mA。
其逻辑符号、逻辑功能表、内部结构、管脚图别离如下:
图574LS04的内部结构表374LS04功能表
图674LS04的逻辑符号图774LS04的管脚图
(4)RS触发器
以下别离为RS触发器的电路结构、逻辑符号和真值表。
图8RS触发器的电路结构图9RS触发器的逻辑符号
表4RS触发器的真值表
(5)发光二极管
中空LED发光二极管,属于电子发光元件,由LED发光芯片、内透明罩、外透明罩、透明树脂、LED发光芯片引脚组成。
本发明在原有的LED发光二极管透明罩的外面再加上一层透明罩,使LED发光芯片发出的光波在两层透明罩之间通过反复折射后再对外散射,增大了发光二极管的发光角度,为原先发光角度的2-4倍。
内、外透明罩之间可为真空或充填任何气体,并可通过改变充填的气体介质成份来改变发光颜色。
实验顶用的是绿色的发光二极管。
(6)七段数码显示器
LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。
它采用低电压扫描驱动,具有:
耗电少、利用寿命长、本钱低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、规格品种全等特点。
目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体,已成为城市信息现代化建设的标志。
其真值表如下表所示:
表5七段数码显示器真值表
四、功能模块
1、闪灯报警电路
此电路由发光二极管作为核心,当电路的分、秒计数状态别离为“00分00秒”时,系统的输出信号使闪灯报警电路处于持续的报警状态,报警表示一节比赛结束。
下图所示为闪灯报警电路的验证电路,当电路的左部份输出为0时,闪灯电路将处于持续的报警状态,设计电路如下图七所示。
电路工作原理为:
74LS192计数器输入端默许置数为1001(9),加法计数端、置数端接高电平失效,清零端接低电平失效,输出端QA、QB、QC、QD与数码管1、2、3、4端相接,减法计数端接入脉冲信号,接位输出端与反相器连接,以后与三极管P端相连,脉冲信号输入减法计数端,74LS192开始由9向0减法计数,当输出为0时,计数器接位输出,于是接位输出端输出低电平信号,通过反相器变成高电平信号,输入三极管,使三极管正向导通,发光二极管开始发光。
图10闪灯报警电路
2、暂停/持续电路
这部份电路主要由RS触发器组成,当分计时器的十位产生进位脉冲,同时单刀双掷开关置于暂停端时,系统暂停脉冲的输入;
单刀双掷开关置于持续端时,系统脉冲持续输入。
设计电路对系统电路进行验证如下图八所示。
单刀双制开关,单刀端接地,双制开关一端RS触发器R端,一端接S端,74LS192计数器A、B、C、D输入端置数1001(9),输出端
QA、QB、QC、QD别离与数码管一、二、3、4端相连,显示输出。
将置数端与接位输出端相连,加法计数端接高电平,令其失效,清零端接地,低电平失效。
脉冲信号输入到三输入一输出与非门的一输入端。
RS触发器Q端接入三输入一输出与非门的另一输入端,最后将剩下的一个输入端接入高电平,并在之间接入一个发光二极管和一个保护电阻,用于指示和保护电路。
当开关接R端时,S端为高电平1,R端为低电平0,Q端输出为高电平1,现在三输入一输出与非门除脉冲信号外2输入均为高电平1,所以与非门输出由脉冲信号肯定,所以现在计数器正常计数,当开关指向R端时,R端为低电平0,S端为高电平1,现在Q端输出为低电平1,所以三输入一输出与非门输出强制为低电平0,通过反相器反相后为高电平1,接入74LS192减法计数端,减法计数端失效,计数器暂停。
图11暂停/持续电路
五、整体设计电路图
1、电路说明
设计的整体电路由计数电路、译码显示电路、置数/停止电路、闪灯报警电路和暂停/停止功能电路五部份组成。
电路的脉冲由Multisim大体的脉冲元件经暂停/停止电路模块输出,其模值在电脑仿真进程中按如实际的需要能够规定仿真速度。
计数电路部份60进制秒计数器的个位BO端输出的借位脉冲反馈于自身的置数端,并作为十位部份的脉冲信号,即当个位为0时,十位自减1,个位进入下一轮计数循环。
当秒计数部份个位和十位同时为0时,12进制分计数器进入减法状态。
分计数器的个位初值为2,当个位为0时,个位BO端输出借位脉冲作为分计数器十位上的脉冲。
当分计数部份和秒计数部份同时为0时,节数计数部份进入计数。
节计数部份的处置为1,为4进制循环。
当分计数部份和秒计数部份同时为0,节计数部份产生进位时,显示部份的分计数与秒计数各个输出别离通过或非后,输出部份再通过相与后,经D触发器停止工作,电路的分、秒计数状态别离为“00分00秒”。
当电路的分、秒计数状态别离为“00分00秒”时,系统的输出信号使闪灯报警电路处于持续的报警状态,报警表示一节比赛结束。
当电路处于持续的工作状态时,系统能够由暂停/持续电路进行控制它的状态。
下图所示为第一节比赛结束时的整体电路及电路的整体输出状态。
在整体电路中,开关Space控制电路的暂停/持续状态,当开关打在左侧时,电
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