數(shù)電課程設(shè)計(jì)---象棋競(jìng)賽計(jì)時(shí)器

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程名稱(chēng) 數(shù)電課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課題名稱(chēng) 象棋競(jìng)賽計(jì)時(shí)器 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) </p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué)

2、號(hào) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2010年 12月 7日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論……………………………………

3、………………3</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　1.2 總方案框圖</b></p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)思路</b></p><p><b>　　1.4 特色</b></p>&

4、lt;p>　　第二章 模塊電路設(shè)計(jì)…………………………………………4</p><p>　　2.1 兩小時(shí)加模塊</p><p>　　2.2 30秒倒計(jì)時(shí)及其控制模塊</p><p>　　第三章 總電路調(diào)試……………………………………………9</p><p><b>　　3.1 具體電路</b></p>

5、;<p><b>　　3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備</b></p><p><b>　　3.3 仿真</b></p><p><b>　　3.4 照片</b></p><p>　　附錄 芯片功能表以及管腳圖………………………………10</p><p>　　心得體會(huì)………

6、…………………………………………………13</p><p>　　電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)分表…………………………………15</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)象棋競(jìng)賽計(jì)時(shí)器，以數(shù)字形式顯示

7、已用時(shí)間xx時(shí)xx分xx秒，并且要求設(shè)計(jì)30秒倒計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)器減為0時(shí)，電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，還需要在外設(shè)置控制開(kāi)關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的清0與啟動(dòng)</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　首先是兩小時(shí)的加計(jì)時(shí)器。當(dāng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到兩小時(shí)以后，數(shù)碼顯示器定格在兩小時(shí)，并觸發(fā)30秒的倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器，30秒開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。</p><p&g

8、t;　　30秒計(jì)時(shí)器中包含控制電路，可以在30秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后自動(dòng)切換選手，并對(duì)該選手重新開(kāi)始30秒倒計(jì)時(shí)，還可以完成A、B選手的手動(dòng)切換，以及對(duì)切換電路的防抖動(dòng)控制。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)最主要的是設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器，其中包括2進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，60進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器和30進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。2進(jìn)制和60進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器用來(lái)組成2小時(shí)計(jì)時(shí)，30進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器用來(lái)進(jìn)行30秒倒計(jì)時(shí)。除了計(jì)數(shù)器以外，還需要設(shè)計(jì)控制電路，顯示電

9、路和報(bào)警電路?？刂齐娐酚脕?lái)控制計(jì)數(shù)器的清0與啟動(dòng)，顯示電路有譯碼器和數(shù)碼管組成，用來(lái)顯示時(shí)間。報(bào)警電路連接指示燈和蜂鳴器，可以用指示燈的亮滅和蜂鳴器響聲來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。</p><p>　　1.2 總方案設(shè)計(jì)框圖</p><p><b>　　1.4 特色</b></p><p>　　在兩小時(shí)加計(jì)時(shí)器中包含暫停控制，可以實(shí)現(xiàn)比賽中因特殊情況，暫停

10、比賽。當(dāng)兩個(gè)小時(shí)計(jì)時(shí)完成后，指示燈亮起，報(bào)警器響一下。</p><p>　　在30秒計(jì)時(shí)器中包含防抖動(dòng)裝置，可以避免在手動(dòng)切換選手時(shí)，因按動(dòng)開(kāi)關(guān)形成不穩(wěn)定的電流，對(duì)倒計(jì)時(shí)電路的影響。當(dāng)30秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，指示燈亮，報(bào)警器響一下。</p><p>　　第二章 模塊電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 兩小時(shí)加模塊</p><p>　　2.1

11、.3 設(shè)計(jì)思路</p><p>　　計(jì)數(shù)器可由74160，74161，74192，74193組成，本次設(shè)計(jì)是由74192構(gòu)成的。先用兩片74192構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來(lái)表示“秒”；再用兩片74192構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來(lái)表示“分”；用一片74192構(gòu)成2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來(lái)表示“時(shí)”。用來(lái)表示秒的60進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)位端接“分”計(jì)數(shù)器的CP脈沖端，分計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端接時(shí)計(jì)數(shù)器的CP脈沖端，就構(gòu)成了一個(gè)2小時(shí)的計(jì)數(shù)器，如

12、圖2.1，圖中，把5個(gè)74192的CLR端并聯(lián)起來(lái)構(gòu)成電路的CLR，用于把整個(gè)計(jì)數(shù)器清為0。</p><p>　　2.1.1 具體電路圖</p><p><b>　　電路說(shuō)明：</b></p><p>　　右上角兩個(gè)數(shù)碼顯示器顯示的是秒計(jì)時(shí)，由左上角的兩個(gè)160控制顯示。中間的兩個(gè)數(shù)碼顯示器顯示的是分計(jì)時(shí)，由左下角的兩個(gè)160控制，右下角的一個(gè)

13、數(shù)碼顯示器顯示的是小時(shí)計(jì)時(shí)，由右下角的160控制。兩小時(shí)計(jì)時(shí)完畢后，顯示器定格在2：00：00，蜂鳴器響起，跟下一個(gè)30秒倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器發(fā)出信號(hào)。</p><p>　　2.1.2 所用芯片</p><p>　　74LS160 5片</p><p>　　74LS20 1片</p><p>　　74LS00 1片</p&

14、gt;<p>　　74LS04 1片</p><p><b>　　數(shù)碼顯示器 5個(gè)</b></p><p>　　指示燈 1個(gè)</p><p>　　蜂鳴器 1個(gè)</p><p>　　2.1.4 仿真結(jié)果</p><p>　　2.2 30秒倒計(jì)時(shí)以及控制模塊模塊

15、</p><p>　　2.2.3 30秒倒計(jì)時(shí)模塊</p><p>　　2.2.3.1設(shè)計(jì)思路</p><p>　　30秒倒計(jì)時(shí)電路是由2片74192構(gòu)成的30進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。74LS192工作原理：當(dāng) LD=1，CR=0時(shí)，若時(shí)鐘脈沖假如到 CP端，切CP=1則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成加計(jì)數(shù)功能，當(dāng)加計(jì)數(shù)到9時(shí)，CO端發(fā)出進(jìn)位下跳變脈沖，若始終脈沖加入到CP端切

16、CP=1，則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成減計(jì)數(shù)功能，當(dāng)減到0時(shí)，BO端發(fā)出借位下跳脈沖。計(jì)數(shù)器的輸入端口輸入十進(jìn)制數(shù)碼29，也就是個(gè)位輸入1001，十位輸入0010，輸入時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器減為0時(shí)，也就是8個(gè)輸出端口輸出全為0時(shí)，要進(jìn)行報(bào)警，因?yàn)橐弥甘緹暨M(jìn)行報(bào)警，而點(diǎn)亮指示燈需要高電平，那么把8個(gè)輸出端接一個(gè)或非門(mén)就可以實(shí)現(xiàn)了報(bào)警功能</p><p>　　2.2.3.1 具體電路圖

17、</p><p><b>　　電路說(shuō)明：</b></p><p>　　兩個(gè)數(shù)碼顯示器分別顯示30的十位和個(gè)位，由兩個(gè)192控制減法計(jì)數(shù)做倒計(jì)時(shí)器。采用置數(shù)法，將倒計(jì)時(shí)完畢的00狀態(tài)信號(hào)用四個(gè)或非門(mén)采集出來(lái)，再用一個(gè)四輸入與非門(mén)和一個(gè)非門(mén)將信號(hào)送到兩片192的置數(shù)端，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)計(jì)數(shù)到00后，自動(dòng)開(kāi)始下一輪30秒的倒計(jì)時(shí)</p><p>　　2.

18、2.3 控制模塊</p><p>　　2.2.4.1設(shè)計(jì)思路</p><p>　　為了外部開(kāi)關(guān)更好的控制，我們得設(shè)計(jì)一個(gè)輔助控制電路，由于我們要分別對(duì)A、B兩選手的步時(shí)進(jìn)行有效控制。</p><p>　　首先A、B兩選手各有一個(gè)按鈕，當(dāng)其在所給30秒步時(shí)內(nèi)走完棋時(shí)，可以自行按下按鈕，輪到下一個(gè)選手走棋，并重新開(kāi)始30秒倒計(jì)時(shí)，同時(shí)屬于選手的指示燈也會(huì)跳換，蜂鳴器響一

19、聲。</p><p>　　2.2.3.1 具體電路圖</p><p><b>　　電路說(shuō)明：</b></p><p>　　左邊兩個(gè)按鈕分別由A、B兩選手控制，右邊兩指示燈分別代表A、B兩選手。假如在屬于A選手的步時(shí)內(nèi)時(shí)，在紅色的等亮起，當(dāng)A選手在30秒內(nèi)走完棋時(shí)，按下第一個(gè)按鈕，則計(jì)時(shí)器重新開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，同時(shí)綠色的指示燈亮起，蜂鳴器響一聲提醒，輪

20、到B選手走棋。B選手的控制過(guò)程同A。</p><p>　　2.2.2 所用芯片：</p><p>　　74LS192 2片</p><p>　　74LS02 5片</p><p>　　74LS04 4片</p><p>　　74LS20 1片</p><p>

21、;　　74LS00 2片</p><p>　　74LS08 2片</p><p>　　74LS76 1片</p><p>　　指示燈 3個(gè)</p><p>　　蜂鳴器 1個(gè)</p><p>　　按鈕開(kāi)關(guān) 2個(gè)</p><p><b&g

22、t;　　數(shù)碼顯示器 2個(gè)</b></p><p>　　2.2.4 仿真結(jié)果</p><p>　　第三章 總電路調(diào)試</p><p><b>　　3.1 總電路仿真</b></p><p><b>　　電路說(shuō)明：</b></p><p>　　將2小時(shí)計(jì)時(shí)電路的2

23、：00：00的顯示狀態(tài)信號(hào)，和2小時(shí)計(jì)時(shí)電路的秒脈沖信號(hào)相與，輸出接在30秒倒計(jì)時(shí)的個(gè)位顯示器的down管腳出，從而實(shí)現(xiàn)2小時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束后，自動(dòng)開(kāi)始30 秒的倒計(jì)時(shí)。</p><p>　　3.2 總電路接線(xiàn)及調(diào)試</p><p>　　3.2 故障檢查和分析</p><p>　　1 檢查接線(xiàn)是不是已經(jīng)接好。因?yàn)橹灰幸桓€(xiàn)接錯(cuò)就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)總電路的功能受到影響，在確保接線(xiàn)

24、沒(méi)有錯(cuò)的前提下?？粗每斩烁叩碗娖接袥](méi)有接好，減小電路的不為穩(wěn)定性。看看管腳的排列是不是正確的。有的管腳是不可以排到上面的，那樣也會(huì)影響整個(gè)電路的功能。</p><p>　　2 檢查電路設(shè)計(jì)的問(wèn)題。首先由分電路進(jìn)行檢查運(yùn)行逐漸的檢查到總電路，這樣就可以找到故障的所在。</p><p>　　3 當(dāng)在調(diào)試時(shí)候出現(xiàn)故障問(wèn)題，首先我們要對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析，看看這個(gè)問(wèn)題出在哪個(gè)環(huán)節(jié)，是在接線(xiàn)還是在電路

25、上，是出現(xiàn)在秒、分、十或是在報(bào)警，還是在顯示上的問(wèn)題。這樣對(duì)排除故障就可以做到事半功倍。</p><p>　　附錄 芯片功能表以及管腳圖</p><p><b>　　元器件清單</b></p><p>　　74LS00 1片</p><p>　　74LS02 3片</p><

26、p>　　74LS04 1片</p><p>　　74LS08 1片</p><p>　　74LS20 1片</p><p>　　74LS160 5片</p><p>　　74LS76 1片</p><p>　　74LS192 1片</p>

27、<p><b>　　管腳圖</b></p><p>　　74LS00四-2輸入與非門(mén)</p><p>　　74LS04六反相器</p><p>　　74LS02四-2輸入或非門(mén)</p><p>　　74LS20二-4輸入與非門(mén)</p><p>　　74LS76雙JK觸發(fā)器</p&g

28、t;<p>　　74LS08四-2輸入與門(mén)</p><p><b>　　74160功能表</b></p><p>　　74LS192十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　74192功能表</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&g

29、t;<p><b>　　教材：</b></p><p>　　《電子技術(shù)與EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)》郭照南 主編</p><p><b>　　參考書(shū)：</b></p><p>　　《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 彭介華 主編 高等教育出版社</p><p>　　《電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試》

30、謝自美主編 　華中理工出版社。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　為期兩周的數(shù)電課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，兩周時(shí)間雖不長(zhǎng)，但是感受卻頗多。從分組定項(xiàng)目時(shí)的激動(dòng)，到設(shè)計(jì)仿真時(shí)的廢寢忘食，再到實(shí)際接線(xiàn)時(shí)的身心疲憊，最后到顯示成功時(shí)的欣喜，這中間的體會(huì)有些是無(wú)法用文字表達(dá)的。</p><p>　　剛分組時(shí)，學(xué)習(xí)委員特意沒(méi)有按學(xué)號(hào)

31、的先后順序來(lái)分，而是把數(shù)電學(xué)得好的和數(shù)電沒(méi)學(xué)好得不是太好的同學(xué)搭配起來(lái)分組，我很感謝班干部們的苦心。接到任務(wù)書(shū)是設(shè)計(jì)一個(gè)象棋競(jìng)賽的計(jì)時(shí)器，生活中沒(méi)怎么太多和象棋打交道，所以剛聽(tīng)到是這個(gè)任務(wù)時(shí)還云里霧里的，好在陳老師還給了點(diǎn)提示，其實(shí)說(shuō)白了也挺簡(jiǎn)單的，就是一個(gè)加計(jì)數(shù)器，一個(gè)減計(jì)數(shù)器。</p><p>　　接下來(lái)就是就是設(shè)計(jì)仿真電路了。以前上數(shù)電課時(shí)，稍微熟悉了下multisim軟件的使用，現(xiàn)在到了真正付諸實(shí)踐的時(shí)候

32、了。第一個(gè)做的是60進(jìn)制的級(jí)聯(lián)電路，用作秒和分的計(jì)時(shí)器。剛開(kāi)始的時(shí)候由于軟件還不太熟練，找個(gè)元器件都要用老半天。但是相比30秒倒計(jì)時(shí)控制電路，設(shè)計(jì)兩小時(shí)計(jì)時(shí)電路的所花的功夫就是小巫見(jiàn)大巫了。30秒的倒計(jì)時(shí)倒是不困難，兩個(gè)192一級(jí)聯(lián)就行了，主要是對(duì)這個(gè)倒計(jì)時(shí)的控制設(shè)計(jì)花了很多時(shí)間。要么就是30秒倒計(jì)時(shí)到01后就自動(dòng)置位30了，沒(méi)有00的狀態(tài)；要么就是兩小時(shí)計(jì)時(shí)完成的信號(hào)過(guò)來(lái)可以置位30，但是倒計(jì)時(shí)完畢自動(dòng)置位時(shí)卻置位到其他數(shù)字；再要么就

33、是按扭開(kāi)關(guān)雖可以手動(dòng)置位計(jì)時(shí)器，但不可以實(shí)現(xiàn)A、B兩選手的切換……諸如此類(lèi)，反正不是這邊出點(diǎn)故障，就是那邊又有點(diǎn)問(wèn)題，然后就又得繼續(xù)對(duì)著個(gè)電腦屏幕查故障，改線(xiàn)路，但最后終究還是把仿真圖給完成了。</p><p>　　再然后就是到試驗(yàn)臺(tái)接線(xiàn)路了。陳老師檢查仿真時(shí)就提醒過(guò)我們，芯片多的電路設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，但是接線(xiàn)會(huì)比較麻煩，而芯片少的電路雖然設(shè)計(jì)會(huì)花點(diǎn)功夫，但是接起線(xiàn)來(lái)就會(huì)簡(jiǎn)單許多。當(dāng)時(shí)仿真檢查完后，確實(shí)用到的芯片挺多的

34、，共14片，但也沒(méi)多想，和組員們都覺(jué)得仿真圖既然都對(duì)了，接個(gè)線(xiàn)再麻煩能有多麻煩，只要仔細(xì)點(diǎn)，不接錯(cuò)線(xiàn)，問(wèn)題應(yīng)該不大，但沒(méi)想到真正上了試驗(yàn)臺(tái)，一切都不同了。首先是沒(méi)有考慮到芯片多了以后，每一片芯片首先接電源接地就有兩根線(xiàn)，算下來(lái)，光是電源和接地管腳就有28根了。然后是管腳線(xiàn)的排布，由于芯片多，芯片與芯片之間就會(huì)挨得很近，有的上邊的芯片插好管腳后，下面的就插不進(jìn)線(xiàn)了。再就是由于要接的線(xiàn)很多，為了減小接完線(xiàn)后的排查故障的困難，必須選擇合理長(zhǎng)度

35、的線(xiàn)，合理安排管腳排線(xiàn)，比如同一個(gè)芯片上有多個(gè)要接地或是要接電源的管腳，就用多根短電線(xiàn)串聯(lián)在一起，這樣就可以只引一跟電線(xiàn)出去，再比如對(duì)于多個(gè)芯片引出來(lái)接高低電平的電線(xiàn)，就插在同一個(gè)高低電平上，可以避免分開(kāi)接高低電平而造成的在接下來(lái)接線(xiàn)過(guò)程中，不小心將高電平打到低電平，或是低打到高，從而弄混，造成不必要的故障。最后好不容易將所有的電路都接完了線(xiàn)，滿(mǎn)以為一切大功</p><p>　　接線(xiàn)終于成功了，我們得趕緊喊老師來(lái)