1、課 程 設 計 報 告 課題名稱：籃球比賽24秒倒計時電路的設計 (Basketball 24 seconds countdown circuit design) 專 業(yè)： xxxxxxx 班 級： xxxxxxx 學 號： xxxxxxx學生姓名： xxxxxxx指導教師： xxxxxxxx年x月x日課程設計目的1、圍繞課程設計的內容，培養(yǎng)學生查詢相關資料以及文獻檢索的能力；2、培養(yǎng)學生對以往所學知識的綜合運用能力；在理解透課堂所講知識的基礎上，提高學生的自學能力；3、培養(yǎng)學生了解并逐步熟悉科學研究的整個過程，養(yǎng)成良好的科學態(tài)度以及實事求是、嚴謹塌實的工作作風；培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題

2、的科學研究的能力；課程設計內容(1) 設計要求: 設計一個籃球比賽24秒計時器，具備顯示24秒計時功能； 計時器為遞減工作，時間間隔為1S ：設置外部開關，控制計時器的啟動、暫停及清零；遞減到零時發(fā)出聲光報警 ：原理方框圖圖： 計數器秒脈沖發(fā)生器 譯碼 顯示 控制電路 報警 電路包括秒脈沖發(fā)生器、計數器、譯碼與顯示電路、報警電路和控制電路（輔助時序控制電路）等五個部分組成。計時電路遞減計時，每隔1秒鐘，計時器減1其中計數器和控制電路是系統的主要部分。計數器完成24秒計時功能，而控制電路完成計數器的直接清零、啟動計數器、暫停/連續(xù)計數、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。當計時器遞減

3、計時到零（即定時時間到）時，顯示器上顯示00，同時發(fā)出光電報警信號。實際電路圖：單元電路：8421BCD碼加法計數器模塊計數器選用匯總規(guī)模集成電路74LS192進行設計較為簡便，74LS192是十進制可編程同步加鎖計數器，它采用8421碼二-十進制編碼，并具有直接清零、置數、加鎖計數功能。圖1是74LS192外引腳及時序波形圖。圖中、分別是加計數、減計數的時鐘脈沖輸入端（上升沿有效）。是異步并行置數控制端（低電平有效）， 、分別是進位、借位輸出端（低電平有效），CR是異步清零端，D3-D0是并行數據輸入殿，Q3-Q0是輸出端。 圖1 74LS192外引腳及時序波形 74192的功能表見下表2所

4、示。其工作原理是：當=1，CR=0時，若時鐘脈沖加到端，且=1則計數器在預置數的基礎上完成加計數功能，當加計數到9時，端發(fā)出進位下跳變脈沖；若時鐘脈沖加到端，且=1，則計數器在預置數的基礎上完成加計數功能。 表2 74LS192功能表由74LS192組成的二十四進制遞減計數器如圖3，其預置數為N=（0010 0100）8421BCD=（24）。它的計數原理是：只有當低位 1端發(fā)出借位脈沖時，高位計數器才作減計數。當高、低位計數器處于全零，且 =0時，置數端 2=0，計數器完成并行置數，在 端的輸入時鐘脈沖作用下，計數器再次進入下一循環(huán)減計數。 圖3 74LS192構成的二十四進制遞減計數器 時

5、鐘模塊為了給計數器74LS192提供一個時序脈沖信號,使其進行加計數,本設計采用555構成的多諧振蕩電路(即脈沖產生電路),其基本電路如圖4示.其中555管腳圖如下圖2-5示.由555工作特性和其輸出周期計算公式可知,其產生的脈沖周期為: T=0.7(R1+2R2)C 。 因此,我們可以計算出各個參數通過計算確定了R1取20k歐姆,R2取62k歐姆,電容取C1為10uF、C2為0.1uF,.這樣我們得到了比較穩(wěn)定的脈沖,且其輸出周期為1秒. 圖4 555多諧振蕩電路圖輔助時序控制模塊籃球競賽24秒計時器功能控制由外部操作開關控制實現,如圖5所示。開關S實現計數 器的暫停/計數控制。當S為“1”

6、時(左合) ,秒脈沖發(fā)生器發(fā)出的秒脈沖信號被封鎖,計數器暫停計數;當S為“0”時(右合) ,控制門電路打開,秒脈沖信號送到計數器的減脈沖輸入端;開關L控制計數器的LOAD異步并行置數控制端,當L 閉合時,LOAD= 0,計數器預置數,L斷開時,LOAD= 1,計數器處于計數工作狀態(tài)。計數器清零通過開關R控制, CLR = 1時計數器清零, CLR = 0時,計數器正常計數。 圖5 輔助時序控制圖譯碼顯示模塊 此模塊主要是由74LS48譯碼器和共陰極七段LED顯示器組成，通過計數器加到譯碼器，從而實現共陰極七段LED顯示器從0000遞增到4000的計數顯示功能。1. 74LS48是七段顯示譯碼器

7、，其管腳圖如下圖2-9所示。現將各管腳功能介紹一下： A、B、C、D是BCD碼的輸入端； a,b,c,d,e,f,g是輸出端；圖6 74LS48管腳圖2.共陰極七段LED顯示器是較常用的顯示數碼管，但在使用時要注意的是： a.看清楚自己用的數碼管是共陰極還是共陽極的，最好在使用之前用萬電用表測一下它的極性，其管腳圖如下圖2-10所示，如果為共陰極的，其管腳COM端接地；如果為共陽極的，起管腳COM段要接高電平。 b.還要注意在數碼管電路上加上一保護電阻，起限電流的作用。圖7 共陰極七段LED顯示器管腳圖調試結果及結論按照實際電路圖連接電路。籃球競賽30秒計時器開始計數之前,首先將控制開關R 左

8、合,使計數器清零端CLR = 1,計數器清零。此時,顯示器顯示“00 ”。而后將R右合,使CLR = 0 ,不影響計數器的工作狀態(tài)。將計數/暫停控制開關S右合,使計時器處于計數狀態(tài)。此時,控制開關S引入低電平,打開控制門電路,秒脈沖信號將通過與非門和反相器輸入到個位計數器的減計數輸入端DOWN端。再將置數控制開關L閉合,使LOAD= 0,對74192進行預置數。由于計數器已設置成三十進制,為此,顯示器將顯示30。斷開L開關(LOAD= 1) ,計數器從30開始減計數,計時時間到,十位計數器的借位端BO2= 0,此信號將關閉控制門電路,即關閉1與非門和反相器,秒脈沖信號被封鎖,計數器不能獲得計數

9、脈沖信號而暫停計數,并保持零狀態(tài)不變,顯示器顯示“00”,一次計時完成。同時,控制電路發(fā)出報警信號,報警電路工作,信號燈亮。在計數過程中,可隨時將計數/暫停開關S右合,暫停計數。 調試時應小心謹慎，電路安裝完畢后，首先應檢查電路各部分的接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件的引腳之間有無短路，器件有無接錯。再接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異常現象。如果出現異常現象，應立即關斷電源，待排除故障后方可重新通電。參考文獻1 趙保經.中國集成電路大全.國防工業(yè)出版社.1989：79-822 童詩白.現代電子學及應用.東南大學出版社.1997：23-343 童詩白.模擬電子技術

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