江西篮球赛24秒倒计时.docx
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江西篮球赛24秒倒计时
JIUJIANGUNIVERSITY
电子线路课程设计报告
设计课题:
篮球赛24秒倒计时与其报警的装置
专业:
电子信息工程
班级学号:
学生姓名:
指导教师:
设计时间:
2011-11-7至2011-11-11
题目:
篮球赛24秒倒计时与其报警的装置
一、设计任务与要求
1.具有倒计时功能。
能完整得实现从“24”秒开始依序倒计时并显示倒计的过程,显示的时间间隔为1秒。
2.具有消隐功能。
当“24”秒倒计时至终点的瞬间,显示器字幕立即自行消隐,消隐时间必须大于5秒。
3.具有复位功能。
设有手动“24”秒复位键,即无论显示器是显示倒计时的时间或消隐状态下,只要按下复位键,显示器立刻显示“24”秒接着开始倒计时。
4.具有准时报警功能。
当发生“24”秒违例时,在倒计时“24”秒结束的瞬间要立即发出报警声“滴——”。
二、方案设计与论证
分析设计任务,该系统包括秒脉冲发生器、计数器和译码显示电路、消隐,复位和报警电路组成。
其中,计数器是系统的主要部分。
计数器完成24秒倒计时功能。
为满足设计要求,设计消隐,复位电路及报警电路时,应该正确处理各个信号之间的时序关系。
方案一、由于本设计具有倒计时功能,具有消隐功能,具有复位功能,具有准时报警功能,满足设计任务。
同时选用1个555直接产生周期为1s的周期信号,在精度要求不是很高的情况下,能达到设计要求,选用的门电路也比方案二少,所以比方案二成本低。
另外和方案二相比报警采用蜂鸣器比光电信号更能在篮球场上发挥作用,也更实用。
所以本设计采用方案一。
如图表一。
方案二、用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲,即输出周期为0.1秒的方波,再将该脉冲信号加到由74LS161构即周期为1秒,接着将该信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS248把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段(a,b,c,d,e,f,g)输出,然后直接推成的十分频器上,这样由74LS161后输出的脉冲频率为1Hz,动LED,显示十进制数,然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零,启动和暂停/连续、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能,光电报警用发光二极管来代替,灯亮代表报警。
如图表二。
图表1
图表2
三、单元电路设计与参数计算
(1)秒脉冲发生器
555定时器应用为多谐振荡电路时,当电源接通Vcc通过电阻R1.R2向电容C充电,其上电压按指数规律上升,当u上升至2/3Vcc,会使比较器C1输出翻转,输出电压为零,同时放电管T导通,电容C通过R2放电;当电容电压下降到1/3Vcc,比较器C2工作输出电压变为高电平,C放电终止,Vcc通过R1。
R2又开始充电;周而复始,形成振荡。
则其振荡周期与充放电时间有关,也就是与外接元件有关,不受电源电压变化影响。
输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算:
、
、
当
时,把
代入三要素方程。
于是可解出:
、
、
当
时,
代入公式,于是可解出:
振荡周期
T
选择合适的电阻,电容可以产生周期为1秒的脉冲。
(2)倒计时部分
24秒倒计时电路。
这部分电路的主体部分在时钟脉冲的输入情况下工作,低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。
计数器的倒计时功能:
用两片74LS192分别做个位(低位)和十位(高位)的倒计时计数器,利用减计数端输入秒脉冲信号,进行减法计数,也就是倒计时。
这时计数器按842l码递减进行减计数。
利用借位输出端BO与下一级74LSl92的DOWN端连接,实现计数器之间的级联。
利用置数控制端~LOAD实现异步置数。
当CLR=0,且~LOAD为低电平时,不管UP和DOWN时钟输入端的状态如何,将使计数器的输出等于并行输入数据,即QDQCQBQA=DCBA。
24循环的设置为,十位片的DCBA=0010,个位片的DCBA=0100。
(3)消隐,复位和报警电路。
消隐电路,因为根据题目要求“24”秒倒计时至终点的瞬间,显示器字幕立即自行消隐,消隐时间必须大于5秒。
所以选取计数器到零的状态从控制十位的74ls192的引脚引出线接到二脚与非门,当计数器从“00”状态转换到“99”时,用与非门把该状态转换成低电平(其余时间为高电平)控制4511的~BI。
使显示器自行消隐。
由于数字99是在很短的时间才能看到,用肉眼是看不到的,于是能实现从“24”秒倒计时至终点的瞬间,显示器字幕立即自行消隐。
又只选取了十位的74ls192的QD管脚,所以消隐时间能大于5秒。
复位电路,当开关打到低电平时,这时置数控制端~LOAD实现异步置数。
CLR=0,且~LOAD为低电平,不管UP和DOWN时钟输入端的状态如何,将使计数器的输出等于并行输入数据,即QDQCQBQA=DCBA,即实现复位。
报警电路,在倒计时“24”秒结束的瞬间要立即发出报警声“滴——”。
当电路由“00”到消隐状态下的“99”时,两个与非门之后输出高电平,通过三极管放大驱动鸣蜂器使其正常工作,从而发出报警信号。
四、总原理图及元器件清单
1.总原理图
1.元件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
R1
50Ω
电阻
2
R2
200Ω
电阻
1
R3
15K
电阻
1
R4
20K
电阻
1
R5
100K
可调电阻
1
C1
10uf
电解电容
1
C2
103
瓷片电容
1
LED1
红色发光二极管
1
J1
拨档开关
1
BUZZER
蜂鸣器
1
Q1
9013
三极管
1
U1
CD4011
1
U2
CD4511
2
U3
74LS192
2
U4
共阴数码管
2
万用板
15*9
1
五、安装与调试
安装:
按照万能板的规格,设定好各集成芯片的排放位置、及怎样布局有利于连线。
之后固定芯片座,连线。
静态调试:
1.对照电路图检查焊接是否正确,有无连线错误,线是否连完。
发现电路有几个地方,有几个点没连接。
2.对照电路图测试线路之间是否连通,有无虚焊
3.对照电路图测试线路之间有无短路。
动态调试:
1、焊接好脉冲电路后,接电源,发现红色发光二极管只亮,不闪烁,测555的工作电压正常,想起上次做电路用的是仿真值,也不能正常工作,就换了个10uf的电解电容,再接电源,就正常工作了。
调解可调电阻,能达到1s的脉冲。
2、焊好电路的主体部分后包括脉冲电路、计数显示电路、消隐电路,复位电路。
接电源,发现数码管不亮,把后面的芯片拿下后,显示个位的数码管也不亮,测试555的输出信号正常,再测试74192的各个管脚的工作也正常,接着测试4511的各个管脚也能正常工作。
断定是数码管有问题,经过测试发现数码管是共阳的,换了共阴的后,个位就能正常工作了。
3.装上芯片,上电后,发现十位的显示乱码,测试输出不正常,可能是芯片有问题,换了个同学的芯片后,十位也能正常工作。
4.根据别人蜂鸣器的接法,焊好蜂鸣器后,发现不报警,把电源直接接过去,就报警,换了几个接法也不响,测试工作电压总是比没接蜂鸣器时低,就接了一个三极管用来发大,之后就正常工作了。
六、性能测试与分析
1.具有倒计时功能。
能完整得实现从“24”秒开始依序倒计时并显示倒计的过程,显示的时间间隔为1秒。
调解可调电阻对照手表,在精度要求不高下能使脉冲周期为1S。
根据公式,
,可得R总≈145k,Ra=15k,可得Rb=75k
2.具有消隐功能。
当“24”秒倒计时至终点的瞬间,显示器字幕立即自行消隐,消隐时间必须大于5秒。
由于数字99是在很短的时间才能看到,用肉眼是看不到的,于是能实现从“24”秒倒计时至终点的瞬间,显示器字幕立即自行消隐,另外根据测试记录时间能达到消隐20s。
3.具有复位功能。
设有手动“24”秒复位键,即无论显示器是显示倒计时的时间或消隐状态下,只要按下复位键,显示器立刻显示“24”秒接着开始倒计时。
在正常工作状态和消隐状态下,拨动开关都能使其复位。
4.具有准时报警功能。
当发生“24”秒违例时,在倒计时“24”秒结束的瞬间要立即发出报警声“滴——”。
根据观测可得,计时“24”秒结束的瞬间能立即发出报警声“滴——”持续时间2s。
误差分析:
1.计算时取近似值,2.调解电阻时精度不可能达到很高,3.元件本身的精度有问题,根据测得元件值都不是和所标的数值相同的。
可改进的地方,可以在555的6脚加一个接地开关,或者在3脚输出端加一个与非门就能实现可暂停、连续功能,另外本设计不足之处还有会报警2次,可以再用几个与非门把消隐时间缩短或者用几个与非门把报警时间精确定位到99。
七、结论与心得
通过这次实习1、我学会了如何去设计一个电路,借鉴别人的电路,取出自己需要的部分,调试到符合自己的要求。
2、知道了布局对焊电路的重要性,可以减少焊接时间以及难度,提高成功率。
3、让我明白了做事不要心急,要有耐心,平和,细心,对焊接更是。
4、还加深了对共阴,共阳数码管的认识及判别方法。
5、让我对74系列芯片的工作电压有了更深的记忆。
6、学会了对电路的一般的调试方法:
先对照图确认连线正确,根据信号走向或者功能先后,再一级级,一个个芯片测试其是否正常工作。
7.知道了仿真电路有用,实际情况的值也可能要修改。
八、参考文献
1《数字电子技术基础》第五版阎石主编
2《电子技术课程设计与综合实训》陈光明施金鸿桂金莲编著
3《电工电子实践指导》王港元主编
电子工程学院电子线路课程设计成绩评定表
课题名称
篮球赛24秒倒计时与其报警的装置
设计任务与要求
1.具有倒计时功能。
能完整得实现从“24”秒开始依序倒计时并显示倒计的过程,显示的时间间隔为1秒。
2.具有消隐功能。
当“24”秒倒计时至终点的瞬间,显示器字幕立即自行消隐,消隐时间必须大于5秒。
3.具有复位功能。
设有手动“24”秒复位键,即无论显示器是显示倒计时的时间或消隐状态下,只要按下复位键,显示器立刻显示“24”秒接着开始倒计时。
4.具有准时报警功能。
当发生“24”秒违例时,在倒计时“24”秒结束的瞬间要立即发出报警声“滴——”。
设计报告成绩
电子
作品成绩
课程设计成绩
指导教师:
2011年11月*日
附
上电后1
2
倒计时中1
00时刻1
消隐,报警中1
复位后1
倒计时中2
复位后2
- 配套讲稿:
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- 江西 篮球赛 24 倒计时