篮球比赛24秒倒计时电路设计数电课程设计.docx
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篮球比赛24秒倒计时电路设计数电课程设计
长沙学院
数电课程设计说明书
题目
篮球比赛24秒倒计时显示电路设计
系(部)
专业(班级)
姓名
学号
指导教师
起止日期
数字电子技术课程设计任务书(12)
系(部):
专业:
指导教师:
课题名称
篮球比赛24秒倒计时显示电路设计
设计内容及要求
基本任务:
1.十进制显示“秒”。
2.具有手动启动和复位功能,能实现连续计时,暂停和报警功能。
扩展任务:
1.能将24秒倒计时功能转换成秒表功能。
2.能精确到秒后一位。
设计工作量
1、系统整体设计;
2、系统设计及仿真;
3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示;
4、提交一份完整的课程设计说明书,包括设计原理、仿真分析、调试过程,参考文献、设计总结等。
进度安排
起止日期(或时间量)
设计内容(或预期目标)
备注
第一天
课题介绍,答疑,收集材料
第二天
设计方案论证
第三天
进行具体设计
第四天
进行具体设计
第五天
编写设计说明书
教研室意见
年月日
系(部)主管领导意见
年月日
长沙学院课程设计鉴定表
姓名
学号
专业
班级
设计题目
指导教师
指导教师意见:
评定等级:
教师签名:
日期:
答辩小组意见:
评定等级:
答辩小组长签名:
日期:
教研室意见:
教研室主任签名:
日期:
说明
课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类;
前言
篮球比赛倒计时24秒电路设计,本设计是脉冲数字电路的简单应用,此计时器功能齐全,可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有报警功能,同时应用了七段数码管来显示时间。
此计时器有了启动、暂停和连续功能,可以方便地实现断点计时功能,当计时器递减到零时,会发出报警信号。
本设计完成的中途计时功能,实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能,在社会生活中也具有广泛的应用价值。
本电路主要有五个模块构成:
秒脉冲发生器(NE555)、计数器(74LS192)、译码显示电路、控制电路和报警电路。
控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。
当控制电路的置数开关闭合时,在数码管上显示数字24,每当一个秒脉冲信号输入到计数器时,数码管上的数字就会自动减1,当计时器递减到零时,报警电路就会蜂鸣报警。
关键词:
计数器24秒倒计、译码显示电路、控制电路、报警电路
一、设计任务
这个电路组成包括秒NE555芯片组成的多谐振荡脉冲发生器、74LS192芯片组成的24秒倒数计时器、开关控制的控制电路、报警电路、译码显示器等5个部分构成。
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,而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停/继续计数、复位功能。
为了满足系统的设计要求,在设计控制电路时,应正确处理各个信号间的时序关系。
在松开复位按钮B时,译码显示电路复位为24,当闭合时,电路开始递减计数。
当打开启动按钮A时,电路开始启动计数,当闭合时,电路关闭,显示为00。
当打开暂停(继续)按钮C时,计数暂停,当闭合按钮时,递减计数继续。
当减计数到00时,声光报警。
二、设计框图
设计思路即,秒脉冲多谐振荡电路、计数器、显示数码管、报警电路及控制工作的控制电路。
如下结构框图图一所示。
图一
三、设计的主要元器件选择及其构成电路工作原理
1、NE555芯片
这次电路设计采用NE555芯片构成秒脉冲多谐振荡电路来提供脉冲信号。
其管脚图及原理图二如下所示。
图二
由555工作特性和其输出周期计算公式可知,其产生的脉冲周期为:
。
因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取28k欧姆,R2取58K欧姆,电容取C2为10nF,C1为1nF,这样我们得到了比较稳定的脉冲,且其输出周期为0.1秒。
2、计时器74LS192芯片
此设计采用两片74LS192构成24进制计数器。
秒脉冲信号从左下方输入,经过控制电路的与非门后输入U3的DOWN端,使系统从预置数9开始递减计数,递减到0后,从借位输出端BO端输出一个脉冲,使U2减一,也就是个位减一。
当U1和U2都递减到0后,U1的的借位输出端输出一个脉冲,使U1和U2都导入预置数,并且重新开始计数。
3、控制电路的选择
开关B为复位开关,当断开B时,产生一个低电平信号,与U7A逻辑与后,仍是低电平信号,并将信号输入到U1\U3和U2的置数端,使其复位到预置数24,闭合后,产生高电平信号,与U7A逻辑与后,输入高电平到U1和U2的置数端,使其继续计数。
开关A为启动开关,当闭合A开关时,产生高电平到U1,U3和U2的CLR端,使电路清零。
当打开A开关后,产生低电平使得CLR端不工作,从而电路开始计数。
开关C为暂停/继续开关,当开关C打开时,产生低电平,与输入信号(上图左下角)与后,封锁了门,进而封锁了DOWN端使得计数器暂时停止计数。
当开关C闭合时,产生高电平,门打开,使得DOWN端继续输入脉冲信号,计数器继续工作。
4、LED、蜂鸣器组成的声光报警电路
声光报警电路由蜂鸣器、LED灯及非门74LS04(反相器)构成,当计数器递减到00时,产生低电平,经过反相器变为高电平,使蜂鸣器发声以及亮灯报警。
(如下图所示)
图三
四、设计总图及电路仿真
1、总设计图(仿真图)
2、设计工作原理
这个电路设计是一个实现篮球比赛24秒倒计时的电路,它由NE555脉冲多谐振荡器、74LS192计时器、报警器及控制电路组成。
它的连接描述,要经由左下方的NE555多谐振荡电路提供秒脉冲,电路才能运行工作。
脉冲接到第一个74LS192的减法计数端down,由借位端输出到第二个74LS192的减法计数端down端,以此类推;而置数端,先从输入(管脚1、9、10、15)置数24,然后由开关B/J2控制置数端load端的置数,从最后一个74LS192(十位)的借位端(管脚13)输出连接到报警器电路部分。
这个电路的工作原理:
闭合开关A/J1,计数器清零,断开开关A/J1,电路启动,开关A/J1实现了电路的启动清零功能;断开开关B/J2,此处输一个低电平,与门之后的低电平输入到置数端,无论其它开关处于任何状态,减法计数器都是复位到24,闭合开关B/J2,输入高电平到置数端,开始逐一减法计数,开关B/J2实现了电路的复位计数功能;断开开关C/J3,多谐振荡电路终止提供脉冲,电路计数暂停,闭合开关C/J3,计数器继续减法计数,开关C/J3实现了电路的暂停及继续计数功能。
当计数器从24逐一减到00时的瞬间,十位的输出借位输出端(管脚13)输出一个低电平经过非门(反相器)后转变成高电平输入到报警电路中,电路实现报警功能。
计数到00时,之前的十位的借位端(管脚13)输出低电平和B/J2(此时处于闭合状态)处的高电平与门后,低电平输入到计数器的置数端,计数器自动复位置数到24,然后继续做减法计数,以此循环。
3、仿真结果
①启动/清零功能
②复位置数/计数功能
③暂停/继续计数功能
④报警功能
图八
五、设计总结
在这次课程设计中,进行了设计任务的需求分析,完成了总体结构图的设计,进行了经济性和技术性比较并确定了最终方案。
进行了对结构图的分析,完成了Multisim11的仿真电路设计图的初步设计,进行了局部仿真,并根据仿真结果不断调整电路,最终优选设计电路,使其符合设计要求和技术指标。
六、心得体会
这次课程设计中,在老师的指导下,完成了篮球比赛24秒倒计时的电路设计。
听完老师的要求后,自己尝试结合自己所学的数电知识去设计电路,虽然很简单,还是没有设计成功,前期的这种状况主要是自己很盲目,不知道如何下手,对电路设计要求的功能分析也是很不到位,只是想到大方面的减数功能,没有分开来逐步分析各自的原理功能,总结这点后,我就在网上找了一些关于计时器的模板,认真分析搞清楚它的原理,再去图书馆借有关电子电路设计方面的书籍进行查阅,弄明白哪些芯片有什么作用,怎么连接,怎么运用等,自己结合网上的资料,自己做了一些修改改进,最终满足了设计要求和设计指标,还是感觉很有收获的。
课程设计中还要用到mulitisim软件仿真,老师没给,也只有自己去网上下载并熟悉这款软件仿真的操作应用,锻炼了我独立解决问题的毅力和能力。
总之,在这次课程设计中,了解到自己在专业知识技能,实践,思考等方面的欠缺,能让自己以后更好的结合实际情况学习。
也让我认识到,只要功夫深,铁杵磨成针,只要不放弃,以认真的态度对待每一件事情,就没有过不了的桥。
我对自己以后的学习有信心。
七、参考文献
【1】康光华电子技术基础数字部分(第五版)
【2】长沙学院电子技术基础实验指导书
【3】《数字集成电路基础与应用》孙余凯、项绮明
【4】《555时基集成电路原理与应用》陈有卿
【5】《数字集成电路应用800例》陈永甫
【6】《数字集成电路应用精粹》肖竟和
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- 关 键 词:
- 篮球比赛 24 倒计时 电路设计 课程设计