电子技术课程设计报告格式.doc
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电子技术课程设计报告
设计课题:
篮球竞赛24秒定时电路
姓名:
张立山陈正炎李讯文
学号:
083521040083521038083521030
专业:
电气工程及其自动化
指导老师:
刘芳梅
设计时间:
2010年05月22日~05月30日电子与信息工程学院
2
目录
1. 设计任务与要求 1
2. 设计方案 1
3. 设计原理与电路 1
4. 电路的组装与调试 1
5. 设计总结 1
6. 附录 2
7. 参考文献 2
题目电子技术课程设计
篮球竞赛24秒定时电路
1.设计任务与要求
1.设计一个24秒计时电路,并具有时间显示的功能。
2.设置外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续计时。
3.要求计时电路递减计时,每隔1秒钟,计时器减1。
4.当计时器递减计时到零(即定时时间到)时,显示器上显示00,同时发出光电报警信号。
2.设计方案
分析要求,画出原理框图
24秒定时器的总体参考方案框图如图11-1所示。
它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路(简称控制电路)等五个部分组成。
其中计数器和控制电路是系统的主要部分。
计数器完成24秒计时功能,而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准,但本设计对此信号要求并不太高,电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。
译码显示电路用CD4048和共阴极七段LED显示器组成。
报警电路在实验中可用发光二极管代替。
3.设计原理与电路
1.单元电路设计
(1)8421BCD码递减计数器
计数器选用中规模集成电路CD40l92进行设计较为简便,CD40l92是十进制可编程同步加/减计数器,它采用8421码二—十进制编码,并具有直接清零、置数、加/减计数功能。
图11-2是CD40l92的管脚排列图,图11-3是时序波形图。
图中CPU、CPD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端(上升沿有效)。
表11-1CD40l92的功能表
CPU
CPD
R
操作
×
×
0
0
置数
↑
1
1
0
加计数
1
↑
1
0
减计数
×
×
×
1
清零
是异步并行置数控制端(低电平有效),
、分别是进位、借位输出端(低电平有效),R是异步清除端(清零),D4~D1是并行数据输入端,Q4~Q1是输出端。
表11-2CD40l92的功能测试
计数脉冲
R
CPU
CPD
Q4
Q3
Q2
Q1
1
0
×
×
0
2
0
↑
1
1
3
0
↑
1
1
4
0
↑
1
1
5
0
×
×
0
6
0
1
↑
1
7
0
1
↑
1
8
0
1
↑
1
9
0
1
↑
1
10
1
×
×
×
CD40l92的功能表见表11-1所示。
CD40l92的工作原理是:
当=l,R=0时,若时钟脉冲加入到CPU端,且CPD=1,则计数器在预置数的基础上完成加计数跳变脉冲;当加计数到9时,端发出进位下跳变脉冲。
若时钟脉冲加入到CPD端,且CPU=1,则计数器在预置数的基础上完成减计数功能,当减计数到0时,端发出借位下跳变脉冲。
由CD40l92构成的三十进制递减计数器如图11-4所示,其预置数为N=(00100100)8421BCD=(24)l0。
它的计数原理是:
只有当低位1端发出借位脉冲时,高位计数器才作减计数。
当高、低位计数器处于全零,且CPD为0时,置数端2=0,计数器完成并行置数,在CPD端的输入时钟脉冲作用下,计数器再次进入下一循环减计数。
(2)辅助时序控制电路
为了保证系统的设计要求,在设计控制电路时,应正确处理各个信号之间的时序关系。
从系统的设计要求可知,控制电路要完成以下四项功能:
①操作“直接清零”开关时,要求计数器清零。
②闭合“启动”开关时,计数器应完成置数功能,显示器显示24秒字样;断开“启动”开关时,计数器开始进行递减计数。
③当“暂停/连续”开关处于“暂停”位置时,控制电路封锁时钟脉冲信号CP,计数器暂停计数,显示器上保持原来的数不变,当“暂停/连续”开关处于“连续”位置时,计数器继续累计计数。
另外,外部操作开关都应采取去抖动措施,以防止机械抖动造成电路工作不稳定。
④当计数器递减计数到零(即定时时间到)时,控制电路应发出报警信号,使计数器保持零状态不变,同时报警电路工作(此处用指示LED)。
图11-5是时钟脉冲信号CP的控制电路,控制CP的放行与禁止。
由三个二极管和10K电阻组成与门电路。
当定时时间未到时,CD40l92的借位输出信号2=1,则CP信号受“暂停/连续”开关S的控制,当S处于“暂停”位置时,门G2输出0,与门关闭,封锁CP信号,计数器暂停计数;当S处于“连续”位置时,门G2输出1,与门打开,放行CP信号,计数器在CP作用下,继续累计计数。
当定时时间到时,2=0,与门关闭,封锁CP信号,计数器保持零状态不变。
从而实现了功能③、④的要求。
注意,2是脉冲信号,只有在CPD保持为低电平时,2输出的低电平才能保持不变。
至于功能①的要求,可通过控制CD40192的异步清零端R实现(图中未画出)。
2.总体参考电路
接CD40l92的预置数控制端,当开关K1合上时,=0,CD40l92进行置数;当K1断开时,=1,CD40l92处于计数工作状态,从而实现功能②的要求。
根据前面的分析和图11-1,可以画出篮球竞赛24秒定时电路。
其参考电路如下图所示。
4.电路的组装与调试
1)先对秒脉冲产生电路的调试:
从555芯片的3端输出端引出一根线接一个二极管LED的正极,另一端接地,接通电源,观测LED的亮与灭的间隔时间。
如是不正常的,检查接线是否以及555芯片是否是正常的。
如若是正常的,则进行下一步。
2)对计数器的功能调试:
保持上步的正常操作,再从片(0)74LS192的Q0同理接出一个二极LED(简称LED2),看LED2与LED的亮与灭的频率是否相同。
从片(0)74LS192的Q1同理接出一个二极LED(简称LED3),看LED3亮与灭的频率是否是LED的两倍,从片(0)74LS192的Q2同理接出一个二极LED(简称LED4),看LED4亮与灭的频率是否是LED的四倍。
从片(0)74LS192的Q3同理接出一个二极LED(简称LED5),看LED5亮与灭的频率是否是LED的八倍,从片
(1)74LS192的Q0同理接出一个二极LED(简称LED6),看LED5亮与灭的频率是否是LED的十六倍。
如果不符合,则检查进位线是否接正确。
从片
(1)74LS192的Q1同理接出一个二极LED(简称LED6),看LED5亮与灭的频率是否是LED的二十四倍。
3)对控制电路的调试:
闭合开关“直接清零”S3,观察计数器是否清零。
如果不能清零,则检查74LS192引脚对应的脚线是否接正确。
闭合开关“启动”S1,观察显示器是否显示24秒字样;断开开关S1,观察计数器是否开始递减计数,并且减到0时,是否发出报警信号,即此处的二极管是否亮。
把开关S2处于“暂停”位置时,显示器上保持原来的数不变,当开关S2处于“连续”位置时,计数器继续累计计数。
3
5.设计总结
本次实验设计通过刘老师的指导,学会了如何在电路板上布线、焊接的技巧以及如何检查各个电路部分的功能,其次是布线中需要的耐心和细心,最重要的是体会到了合作的重要性。
6.附录
1.元件清单:
集成电路74LS1922片,74LS482片,74LS1611片,74LS001片,74LS102片,NE5551片
电阻10kΩ4只,15kΩ1只,68kΩ1只,
1kΩ1只
电容10μF1只,0.1μF1只
其它器件发光二极管1只,共阴极七段LED显示器2只
2.主要元件的资料
1).74LS192引脚图管脚及功能表
图1.74LS192的引脚排列及逻辑符号
(a)引脚排列 (b)逻辑符号
输入
输出
MR
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
×
×
d
c
b
a
d
c
b
a
0
1
1
×
×
×
×
加计数
0
1
1
×
×
×
×
减计数
其功能表如下:
2).74LS161引脚图管脚及功能表
(a)外引线排列图(b)逻辑符号
图2.74161型四位同步二进制计数器
其功能表如下
3).74LS48引脚图管脚及功能表
图3.74L48的引脚排列
其功表表如下
74ls48引脚功能表—七段译码驱动器功能表
十进数
或功能
输入
BI/RBO
输出
备注
LT
RBI
DCBA
a
b
c
d
e
f
g
0
H
H
0000
H
1
1
1
1
1
1
0
1
1
H
x
0001
H
0
1
1
0
0
0
0
2
H
x
0010
H
1
1
0
1
1
0
1
3
H
x
0011
H
1
1
1
1
0
0
1
4
H
x
0100
H
0
1
1
0
0
1
1
5
H
x
0101
H
1
0
1
1
0
1
1
6
H
x
0110
H
0
0
1
1
1
1
1
7
H
x
0111
H
1
1
1
0
0
0
0
8
H
x
1000
H
1
1
1
1
1
1
1
9
H
x
1001
H
1
1
1
0
0
1
1
10
H
x
1010
H
0
0
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