1、 江漢大學(xué)物理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計報告課題名稱：籃球競賽30秒計時器專業(yè)：電子與信息工程班級：B08073011學(xué)號：學(xué)生姓名：胡指導(dǎo)教師：2010年12月31日目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 摘要3 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 一、設(shè)計目的4 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 二、設(shè)計內(nèi)容及要求4 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 三、原理框圖5 HYPE

2、RLINK l bookmark27 o Current Document 四、單元電路設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 4.1秒脈沖發(fā)生器5 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 4.2計數(shù)器7 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 4.3顯示電路部分7 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 4.4輔助時序控制電路部分7 HYPERLINK l bookmark37 o Current Docume

3、nt 4.5報警電路部分8 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 五、芯片功能說明9 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 74LS192芯片9 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 555芯片9 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document CC4016111 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 六、整機(jī)電路圖13 HYPERLINK l bookmark55 o Cur

4、rent Document 七、收獲體會13 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 八、參考文獻(xiàn)15摘要本課程設(shè)計是脈沖數(shù)字電路的簡單應(yīng)用，設(shè)計了籃球競賽30秒計時器。此計時器功能齊全，可以直接清零、啟動、暫停和連續(xù)以及具有光電報警功能，同時用了數(shù)碼管來顯示時間。此計時器有了啟動、暫停和連續(xù)功能，可以方便的實現(xiàn)斷電計時功能，當(dāng)計數(shù)器減到零時，會發(fā)出光電報警信號。本設(shè)計完成的中途計時功能，實現(xiàn)了在許多特定場合進(jìn)行時間追蹤的功能，在社會生活中也具有廣泛的應(yīng)用價值。此計時器的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下3個組成：計時模塊、控制模塊、譯碼顯示模塊。在設(shè)計

5、此計時器時，采用模塊化的設(shè)計思想，使設(shè)計起來更加簡單、方便、快捷。此電路是以時鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，倒計時計數(shù)，譯碼顯示為主要功能，在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個部分。關(guān)鍵字:計時器光電報警模塊化一、設(shè)計目的1、掌握籃球30秒計時器的設(shè)計、組裝、調(diào)試的方法。2、熟悉相應(yīng)中大規(guī)模集成電路的用法和工作原理。二、設(shè)計內(nèi)容及要求用集成芯片設(shè)計一個籃球30秒倒計時的電路，要求具有以下功能：1、顯示30秒計時功能；2、設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計時器的直接清零、啟動和暫停、連續(xù)的功能。3、計時器為30S遞減計時，計時間隔為1S。4、計時器遞減計時到零時，數(shù)碼顯示器不能滅燈，同時發(fā)出光電報警信號。三、原理

6、框圖30秒計時器的電路框圖如圖3.1所示，它包括：定時電路，計數(shù)電路，顯示譯碼電，光電報警電路和控制電路。其中計時器是系統(tǒng)的核心部分，它主要完成30秒計數(shù)功能，由74LS192完成；控制電路用來完成置數(shù)、清0、啟動、暫停和繼續(xù)的功能；定時電路用來控制計數(shù)的周期，由555集成電路定時器來完成。no布開羌圖3-1四、單元電路設(shè)計41秒脈沖發(fā)生器1、用555集成電路組成多諧振蕩電路為系統(tǒng)提供時鐘，如圖2連接:555定時器應(yīng)用為多諧振蕩電路時，當(dāng)電源接通Vcc通過電阻R1.R2向電容C充電，其上電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)u上升至2/3Vcc，會使比較器C1輸出翻轉(zhuǎn)，輸出電壓為零，同時放電管T導(dǎo)通，電容C通

7、過R2放電；當(dāng)電容電壓下降到l/3Vcc，比較器C2工作輸出電壓變?yōu)楦唠娖?，C放電終止，Vcc通過Rl。R2又開始充電；周而復(fù)始，形成振蕩。則其振蕩周期與充放電時間有關(guān)，也就是與外接元件有關(guān)，不受電源電壓變化影響。VC5VVCCR2_C1-r1OuFR15.1kQloOnFVCCRSTOUTDISTHRTRICONGND846i235U1LM555CM圖2多諧振蕩器輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算：tpH:uC(0)=VCC/3V、uC(g)二VCC、11=(Ra+Rb)C、當(dāng)七=tpH時，uC(tpH)=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出tpH=0.7(Ra+Rb)CtpL:uC(

8、0)=2VCC/3V、uC(g)=0V、tl=RBC、當(dāng)t二tpL時，uC(tpL)=VCC/3代入公式。于是可解出tpL=0.7RbC振蕩周期T=tpH+tpL=0.7(Ra+2Rb)C=0.1(s)用CC40161構(gòu)成10進(jìn)制計數(shù)器，當(dāng)周期為0.1秒的脈沖信號由下圖CP端進(jìn)入計數(shù)器時，每隔10個脈沖CC40161計數(shù)一次，所以從CO輸出端輸出周期為1秒的脈沖信號，完成秒脈沖的設(shè)計。CTtCC401iCPCC+01C1口3riDO|*3C5p4.2計數(shù)器它是由兩片74LS192的8421BCD碼遞減計數(shù)器構(gòu)成。74LS192是十進(jìn)制計數(shù)器，具有“異步清零”和“異步置數(shù)”功能，且有進(jìn)位和借位輸

9、出端。當(dāng)需要進(jìn)行多級擴(kuò)展連接時，只要將前級的端接到下一級的CP端，端接到下一級的CP端即可。+-此計數(shù)器預(yù)置數(shù)為(00110000)8421BCD二(30)10。只有當(dāng)?shù)臀?端發(fā)出借位脈沖，高位計數(shù)器才做減計數(shù)。當(dāng)高，低位計數(shù)器全為零時，且CPD為0時，置數(shù)端2,計數(shù)器完成并行置數(shù)，在CPD端的輸入時鐘脈沖作用下，計數(shù)器進(jìn)入下一輪循環(huán)減計數(shù)。4.3顯示電路部分直接將兩片74LS192的QA、QB、QC、QD接到譯碼管的A、B、C、D端，即可對數(shù)字進(jìn)行顯示。4.4輔助時序控制電路部分此控制電路可以完成以下四項功能:1、操作“清零”開關(guān)，要求計數(shù)器清零；閉合啟動1,減計時器進(jìn)入計數(shù)狀態(tài)。2、閉合“

10、啟動2”開關(guān)，計數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能，顯示器顯示30，斷開“啟動2”開關(guān)，計數(shù)器開始進(jìn)行遞減計數(shù)。3、當(dāng)“暫停/連續(xù)”開關(guān)處于“暫?！笔?，計數(shù)器暫停計數(shù)，顯示器保持不變，當(dāng)此開關(guān)處于“繼續(xù)”開關(guān)，計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)4、當(dāng)計數(shù)器遞減計數(shù)到零時，控制電路應(yīng)發(fā)出報警信號，計數(shù)器保持零狀態(tài)不變，同時報警電路（發(fā)光二極管）工作。5、下圖控制部分，與非門T2,T4人作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，當(dāng)T4輸出為1時，T2關(guān)閉，封鎖CP信號；當(dāng)G4輸出為0時，T2打開放行CP信號，而T4的輸出狀態(tài)又受外部操作開關(guān)（啟動2,暫停、連續(xù)）的控制。6同時應(yīng)注意的是如圖可以知道兩個與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，構(gòu)成去

11、抖動電路，防止產(chǎn)生機(jī)械開關(guān)的毛刺現(xiàn)象，并控制輸入信號的輸入從而達(dá)到，暫停計時和繼續(xù)計時。控制電路中SR鎖存器功能表:SRQQ鎖存器狀態(tài)00不變不變不確定01010101011100保持4.5報警電路部分當(dāng)芯片1和2輸出為低電平時，發(fā)光二極管工作，發(fā)出光電報警。BO1和BO2分別為兩片74LS192的BO輸出端.五、芯片功能說明5174LS192芯片74LS192引腳圖15TVDC旳MRTCLiPLP3951235678PlOlQoCPDCPUQi03GND4TT140123pppppudpdccPLMRQQQQCUCDTT(b)74LS192功能表輸A輸出CRLbCPyCP56DiDo!占宀2

12、.QiQo1XXXXXXX0000a0XXacdbcdb01t1XXXX加計數(shù)a11tXXXX減計數(shù)5.2555芯片555定時器的內(nèi)部電路框圖及管腳排列分別如圖1和圖2所示。Ugc555定時器的內(nèi)部電路框圖圖1THUmUgcii555定時器功能表輸入輸出復(fù)位飪TrTHQVT狀態(tài)0XX0導(dǎo)通1Jcc3330導(dǎo)通133原狀態(tài)不變下圖是555多諧振蕩器的工作波形5.3CC40161 CC40161功能表CPCRLDCTPCTt輸出狀態(tài)t10XXf110X保持t11X0保持t1111計數(shù)X0XXXCP-計數(shù)脈沖D0D3-數(shù)據(jù)輸入端-清除端Q0Q3-輸出端-預(yù)置端CTP、CTT-使能端冋冋冋冋冋冋冋門仏

13、COQoQIQ2Q3CTtLD)匚RCPDODIP2D3CTfVssLdklLJLJLzlLJLJLJCCWtl4位二進(jìn)制同歩說數(shù)器六、整機(jī)電路圖VCC5VVCC250J1Key=ADCDHEXDCDHEX護(hù)113267ABCDT2!OOU62N74LS192NOrpO14A1U12A74HC04D5VU7vCc3405620=7ABCDQAQBQCQDT4T3T211ENPRCOENTLOADCLRCLK74LS161N6V522U18AU17A19VCVCC74HC00D6V74HC04D6DISCON74HC0I74374HC04D6V74HC04D6V5.1k24R55.1kQ5.1k

14、Q223J2VCC5V32673?RSTOUTU16A.VCC747kQI74HC04D6V5嚴(yán)二C00D6VVCC15A15AHC00D6VTHRTRIKey=SpaceC2C151kQ10uF_10iID555_VIRTUAL0七、收獲體會課程設(shè)計需要的是活學(xué)活用所涉及的知識。在兩周與小組同學(xué)的交流中，我認(rèn)識到合作的重要性。在本次的課程設(shè)計中通過自己選題，找材料，分析、設(shè)計等，也掌一些軟件的操作方法，這為以后的學(xué)習(xí)做了鋪墊。整個設(shè)計實現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實際問題的轉(zhuǎn)變。通過本次的課程設(shè)計，我最大的收獲就是提高了自身的動手能力，培養(yǎng)了我的尋求解決問題的能力和團(tuán)隊精神也增強(qiáng)了我其它方面的

15、能力。在設(shè)計中，我充分應(yīng)用我們所學(xué)的知識，例如：集成電路74LS系列、三極管、二極管、整定時器555等元件的應(yīng)用。這次實踐使我受益匪淺，在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增強(qiáng)了我的實際操作能力。在讓我體會到設(shè)計電路艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。這次設(shè)計所用的的工具是Multisim10.0.1,由于之前接觸過類似的軟件，所以畫圖和仿真就比較方便，使設(shè)計的質(zhì)量得到了保證。本次課程設(shè)計提高了我的綜合動手能力和工程設(shè)計能力，它使我的理論知識得到了綜合應(yīng)用，培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)理論的能力和解決較復(fù)雜的實際問題的能力。電子技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出系統(tǒng)集成化，自動化，設(shè)計自動化，用戶專業(yè)化和測試智能的優(yōu)勢，作為一個大學(xué)生。我們必須時代的發(fā)展，這使我們必須要擴(kuò)展自己的知識，并利用計算機(jī)來輔助分析和設(shè)計，這對我們是有益的。課程設(shè)計的自主設(shè)計、學(xué)習(xí)和研究過程中