數(shù)電課程設(shè)計(jì)---30秒計(jì)時(shí)器

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 工作單位： </p><p>　　題目: 30秒計(jì)時(shí)器</p><p>&l

2、t;b>　　電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　1系統(tǒng)原理框圖2</b></p><p>　　2方案設(shè)計(jì)與論證2</p><p>　　2.1秒脈沖發(fā)生電路

3、4</p><p><b>　　2.2控制電路5</b></p><p><b>　　2.3計(jì)數(shù)電路7</b></p><p>　　2.4譯碼及顯示單元電路8</p><p>　　2.5報(bào)警電路錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p><p>　　3單元電路的設(shè)計(jì)11</p

4、><p>　　3.1秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.2計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.3控制電路的設(shè)計(jì)............................................................................................................. 13</p

5、><p>　　3.4譯碼及驅(qū)動(dòng)顯示電路設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.5 報(bào)警電路........................................................................................................................16</p><p>　　3.6 電路總圖1

6、4</p><p>　　4仿真結(jié)果及分析15</p><p>　　4.1 時(shí)鐘結(jié)果仿真錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.2 秒鐘個(gè)位時(shí)序圖錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.3報(bào)時(shí)電路時(shí)序圖錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p><p>　　4.4測(cè)試結(jié)果分析錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p>&

7、lt;p>　　5心得與體會(huì)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　6參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　計(jì)時(shí)器在人類(lèi)生活中有著非常重要而廣泛的應(yīng)用，古時(shí)候人們就開(kāi)始用沙漏和水漏做定時(shí)工具，隨著科技和社會(huì)的發(fā)展，人們開(kāi)始用全新的方法來(lái)改造計(jì)時(shí)器以達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)

8、時(shí)的目的。</p><p>　　籃球競(jìng)賽計(jì)時(shí)器就是一種典型的計(jì)時(shí)器的應(yīng)用。在籃球比賽中規(guī)定球友持球的時(shí)間不能超過(guò)30秒，否則就是犯規(guī)。本課程設(shè)計(jì)的“籃球競(jìng)賽30秒計(jì)時(shí)器”，可用于籃球比賽中，用于對(duì)球員持球時(shí)間進(jìn)行30秒限制，一旦球員持球的時(shí)間超過(guò)了30秒，它將自動(dòng)報(bào)警從而判定刺球員的犯規(guī)。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)用的是實(shí)現(xiàn)以中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器的方法，它是一種典型的數(shù)字電路，其

9、中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。它是由時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示電路、報(bào)時(shí)電路及電源電路組成。時(shí)鐘脈沖采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路產(chǎn)生，。。。。通過(guò)EDA軟件Multisim10繪制了電子電路仿真原理圖，并進(jìn)行仿真，同時(shí)用萬(wàn)能板焊接制作了硬件實(shí)現(xiàn)電路。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Clock ，as w

10、e all know，is widly and importantly used in human life.in ancient,our ancestor</p><p>　　began to use sandglass and hourglass as timework,but,with the fast development of science and sociaty,people start usin

11、g all new method to change out clock and make it more exacat.</p><p>　　Basketball game is a particular field to use clock.there is a rule in basketball game that player can’t hold the ball exceed 30 seconds,

12、otherwise it is a foul.”the 30 seconds clock in basketball game”designed in my course design can used in badketball game,to limited players hold the ball in 30seconds.ones players hold ball over 30 seconds it will give a

13、n alarm by itself to judge the player is foul.</p><p>　　What the paper use is the design to realize medium scale with integrated circuit design method, it is a kind of typical digital circuits, including the

14、 portfolio logic circuit and the sequential circuits.It is constitute by the clock pulse circuits, counting circuit, decode drive and display circuit, chime circuit and power circuit component. Clock pulse 555 timing con

15、stitute by multiple resonance swing circuit produce,... we draws electronic circuit simulation principle chart and simulation thr</p><p><b>　　1系統(tǒng)原理框圖</b></p><p><b>　　圖 1系統(tǒng)原理框圖&

16、lt;/b></p><p>　　1秒脈沖發(fā)生器： 秒脈沖信號(hào)發(fā)生器需要產(chǎn)生一定精度和幅度的矩形波信號(hào)。實(shí)現(xiàn)這樣矩形波的方法很多，可以由非門(mén)和石英振蕩器構(gòu)成，可由單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成，可以由施密特觸發(fā)器構(gòu)成，也可以由555點(diǎn)哭構(gòu)成等。</p><p>　　不同的電路隊(duì)矩形波頻率的精度要求不同，由此可以選用不同電路結(jié)構(gòu)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。本實(shí)驗(yàn)中由于脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)脈沖，其精度直接影

17、響計(jì)數(shù)器的精度，因此要求脈沖信號(hào)有比較高的精度。一般情況下，要做出一個(gè)精度比較高的 頻率很低的振蕩器有一定的難度 工程上解決這一問(wèn)題的辦法就是先做一個(gè)頻率比較高的矩形波震蕩器，然后將其輸出信號(hào)通過(guò)計(jì)數(shù)器進(jìn)行多級(jí)分項(xiàng)，就可以得到頻率比較低 精度比較高的脈沖信號(hào)發(fā)生器，其精度取決于振蕩器的精度和分級(jí)項(xiàng)數(shù)。</p><p>　　2．30秒減法計(jì)數(shù)器： 30秒減法計(jì)數(shù)器采用74LS192設(shè)計(jì)，74LS192是十進(jìn)制同步

18、加法|減法計(jì)數(shù)器，采用8421BCD碼編碼，具有直接清零 異步置數(shù)功能。</p><p>　　74LS192的邏輯功能表如下：</p><p>　　3.控制電路 按照系統(tǒng)的要求，電路應(yīng)該完成以下4個(gè)功能；</p><p>　　1）當(dāng)操作直接清零按鍵時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零。</p><p>　　2）當(dāng)啟動(dòng)按鍵閉合時(shí)，控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)CP（秒

19、脈沖信號(hào)），同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，顯示器顯示30秒字樣。當(dāng)啟動(dòng)按鍵釋放時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)。</p><p>　　3）當(dāng)暫停連續(xù)開(kāi)關(guān)處于暫停狀態(tài)時(shí)，控制電路封鎖計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，顯示器顯示原來(lái)的數(shù)，而且保持不變，當(dāng)暫停連續(xù)開(kāi)關(guān)處于連續(xù)狀態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)，另外，外部操作開(kāi)關(guān)都應(yīng)該采取消抖措施，以防止機(jī)械抖動(dòng)造成電路工作不穩(wěn)定。</p><p>　　4）當(dāng)計(jì)數(shù)器遞減到零時(shí)，控制

20、電路輸出報(bào)警信號(hào)，計(jì)數(shù)器保持狀態(tài)不變。</p><p><b>　　2方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　2.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　方案一：由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。</p><p>　　圖 2 555與RC組成的多諧振蕩器圖</p><

21、;p>　　方案二:由14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器/分頻器和振蕩器CD4060、BCD同步加法計(jì)數(shù)器CD4518構(gòu)成的秒信號(hào)發(fā)生器。</p><p>　　圖 3 石英晶體振蕩器圖</p><p>　　電路中利用CD4060組成兩部分電路。一部分是14級(jí)分頻器，其最高分頻數(shù)為16384；另一部分是由外接電子表用石英晶體、電阻及電容構(gòu)成振蕩頻率為32768Hz的振蕩器。震蕩器輸出經(jīng)14級(jí)分頻后在

22、輸出端Q14上得到1/2秒脈沖并送入由1/2 CD4518構(gòu)成的二分頻器，分頻后在輸出斷Q1上得到秒基準(zhǔn)脈沖。</p><p><b>　　方案選擇:</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)中對(duì)秒脈沖信號(hào)的精度要求并不是很高，并且方案二中用CD4060和分頻器構(gòu)成的基準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生電路較于前者要復(fù)雜的多，而且CD4060和CD4518我們平常很少用，對(duì)其功能和引腳信息了

23、解不多，所以，我們選用了方案一，用555定時(shí)器構(gòu)成電路中的脈沖信號(hào)發(fā)生器。</p><p><b>　　2.2控制電路</b></p><p>　　(1) 暫停/連續(xù)控制電路</p><p>　　電路中通過(guò)外部操作開(kāi)關(guān)控制脈沖信號(hào)的連續(xù)與暫停來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的連續(xù)與暫停功能。通過(guò)開(kāi)關(guān)控制高低電平的接入，進(jìn)而控制秒脈沖是否接入計(jì)數(shù)器，從而達(dá)到暫停和

24、連續(xù)的功能。原理圖如下所示。</p><p>　　(2) 置數(shù)/啟動(dòng)控制電路</p><p>　　利用單刀雙擲開(kāi)關(guān)一端接地一端接電源，控制給計(jì)數(shù)電路的復(fù)位清零引腳接入高低電平</p><p><b>　　2.3計(jì)數(shù)電路</b></p><p>　　在數(shù)字系統(tǒng)中使用的最多的時(shí)序電路要算是計(jì)數(shù)器了。計(jì)數(shù)器不僅能用于對(duì)時(shí)鐘脈沖

25、計(jì)數(shù)，還可以用于分頻、定時(shí)、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列以及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等。</p><p>　　計(jì)數(shù)器的種類(lèi)非常多。如果按計(jì)數(shù)器中的觸發(fā)器是否同時(shí)翻轉(zhuǎn)分類(lèi)，可以將計(jì)數(shù)器分為同步式和異步式兩種。在同步計(jì)數(shù)器中，當(dāng)時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是同時(shí)發(fā)生的。而在異步計(jì)數(shù)器中，觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)由先有后，不是同時(shí)發(fā)生的。在設(shè)計(jì)中我們選擇的是同步加/減計(jì)數(shù)器74LS192。它是雙時(shí)鐘同步可逆計(jì)數(shù)器，是8421BCD碼計(jì)數(shù)，其詳細(xì)引腳圖

26、及功能表如下：</p><p>　　圖3.3.1 74LS192引腳圖</p><p>　　表3.3.1 74LS192功能表</p><p>　　表中CR是清零端，LD是置數(shù)端，CPU是加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD是減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，D3﹑D2﹑D1﹑D0DO都是計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)輸入端，Q3﹑Q2﹑Q1﹑Q0都是數(shù)據(jù)輸出端，另外，C0是非同步進(jìn)位輸出端，BO是非同步借位

27、端輸出端。</p><p>　　2.4譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路</p><p>　　BCD碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)器型號(hào)有74LS47（共陽(yáng)）74LS48（共陰）、CD4511（共陰）等，本設(shè)計(jì)采用的是74LS48。</p><p>　　其中A-D為BCD碼輸入端;a-g為譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED共陰數(shù)碼管；LT’為測(cè)試輸入端，LT’=0時(shí)，譯碼輸出全為“1”

28、；BI’為消隱輸入端，BI’=0，譯碼輸出端全為“0”；LE為鎖定端，LE=1時(shí)譯碼器處于鎖定狀態(tài)，譯碼輸出端保持在LE=0時(shí)的數(shù)值，LE=0為正常譯碼。</p><p>　　74LS48內(nèi)有上拉電阻，故只需要在輸出端與數(shù)碼管管腳端之間串入限流電阻即可工作。譯碼器還有拒偽碼功能，當(dāng)輸入碼超過(guò)1001時(shí)，輸出全為“0”，數(shù)碼管熄滅。</p><p><b>　　74LS48引腳圖&

29、lt;/b></p><p><b>　　3.5 報(bào)警電路</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中要求電路在計(jì)數(shù)為0時(shí)實(shí)現(xiàn)光電報(bào)警的功能。設(shè)計(jì)方案中發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)了這一功能。電路圖如下圖。</p><p>　　當(dāng)高位計(jì)數(shù)器的數(shù)值減到0時(shí)，向前借位借口~BO又高電平變?yōu)榈碗娖?，有點(diǎn)路可知這是LED二極管亮，達(dá)到光電報(bào)警的作用。</p>

30、;<p><b>　　3單元電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　產(chǎn)生1Hz時(shí)間脈沖的電路圖</p><p>　　由于R1=600Ω,R6=100Ω,C1=10Uf,C2=10nF，因?yàn)門(mén)=(R1+2R2)C㏑2 ，算得T=1.008 s </p><p&g

31、t;　　3.2計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　30秒籃球計(jì)時(shí)器，只需要進(jìn)行單一的遞減計(jì)算，所以在設(shè)計(jì)中我選擇的是同步加/減計(jì)數(shù)器74LS192。它是雙時(shí)鐘同步可逆計(jì)數(shù)器，是8421BCD碼計(jì)數(shù)。</p><p>　　設(shè)計(jì)中通過(guò)兩片74LS192的級(jí)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)30進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。當(dāng)?shù)臀黄瑥?跳到9時(shí)，高位片進(jìn)位加一，直到實(shí)現(xiàn)三十秒的計(jì)數(shù)功能。再者，因?yàn)橐笾刑岬揭箅娐芬獙?shí)現(xiàn)倒數(shù)計(jì)時(shí)，所

32、以74LS192的加計(jì)數(shù)器信號(hào)輸入當(dāng)應(yīng)該加上無(wú)用性號(hào)（高電平）。計(jì)數(shù)電路的核心是置數(shù)部分。本設(shè)計(jì)中的30秒只需將兩計(jì)數(shù)器的輸入端分別置為0011和0000即可，采用同步置數(shù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)30置數(shù)。因?yàn)?4LS192是十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，所以當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)為0時(shí)，計(jì)數(shù)器會(huì)跳到99，因此我們采用99置數(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，最后讓顯示器停在30秒處。計(jì)數(shù)電路如下：</p><p>　　3.3 控制電路的設(shè)計(jì)</p>&l

33、t;p>　　控制電路如上圖所示，包括暫停/連續(xù)控制電路和置數(shù)/啟動(dòng)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的暫停計(jì)數(shù)和繼續(xù)計(jì)數(shù)，重新置數(shù)和啟動(dòng)計(jì)數(shù)的功能。當(dāng)B開(kāi)關(guān)置于置數(shù)位置時(shí)，不管C置于哪端都不開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)B開(kāi)關(guān)置于啟動(dòng)端時(shí)，開(kāi)關(guān)C至于連續(xù)端時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)，開(kāi)關(guān)C至于暫停端時(shí)計(jì)數(shù)暫停。</p><p>　　3.4 譯碼及驅(qū)動(dòng)顯示電路</p><p>　　譯碼電路的功能是將計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相

34、應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS48。74LS48是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，其輸出是OC門(mén)輸出且低電平有效，專(zhuān)用于驅(qū)動(dòng)LED七段共陽(yáng)極顯示數(shù)碼管。如圖9所示。若將計(jì)數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。</p><p>　　3.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　報(bào)警電路的設(shè)計(jì)見(jiàn)上面的2.5。</p><

35、p><b>　　3.6電路總圖</b></p><p><b>　　圖 4 電路總圖</b></p><p>　　4調(diào)試及測(cè)試結(jié)果分析</p><p><b>　　4.1 調(diào)試</b></p><p>　　在這兩周的課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)查找資料、比較各種方案、討論，最終確立了

36、比較簡(jiǎn)單又比較完善的方案,基本完成了此次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。</p><p><b>　　4.2 結(jié)果分析</b></p><p><b>　　(1)控制電路檢查</b></p><p>　　電路控制部分沒(méi)有問(wèn)題。</p><p><b>　　(2)顯示電路檢查</b></p

37、><p>　　電路顯示部分沒(méi)有問(wèn)題。</p><p>　　(3)、計(jì)時(shí)電路檢查</p><p>　　計(jì)時(shí)電路部分沒(méi)有問(wèn)題。</p><p>　　(4)、555脈沖發(fā)生電路檢查</p><p>　　脈沖發(fā)生電路沒(méi)有問(wèn)題。</p><p>　　(5)、報(bào)警電路檢查</p><p>

38、;　　報(bào)警電路光沒(méi)有問(wèn)題。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　此次電子課程設(shè)計(jì)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的最好形式。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)自主查找數(shù)據(jù)和其他資料，接觸到了很多新鮮的東西。</p><p>　　經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，才明白自己要做一個(gè)電子產(chǎn)品是多么的不容易。里面的過(guò)程要求我們要非常細(xì)心。確實(shí)是一件不輕松的工作，不僅要有

39、較強(qiáng)的動(dòng)手能力，還要有靈活應(yīng)用芯片理論的功底，為此需要閱讀大量關(guān)于這方面的書(shū)籍。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，查閱了不少芯片手冊(cè)，也閱讀了不少有關(guān)數(shù)字電路設(shè)計(jì)的資料，這些都是制作電路必須的理論準(zhǔn)備，可以為你的設(shè)計(jì)添磚鋪瓦，并減少很多盲目的查找。</p><p>　　綜合來(lái)講，本次的課程設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)帶到焊接都是我們我學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)。</p><p><