24秒倒計時課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘 要..........................................1</p><p>　　第一章 設計任務及要求 ................................1</p><p>　　2.1設計背景..................

2、.......... ............1</p><p>　　2.2設計任務及要求 ........... .....................1</p><p>　　2.3設計目標........... .............................1</p><p>　　第二章 電路設計........................

3、...........1</p><p>　　3.1 設計原理及組成部分...................... ......1</p><p>　　3.2 單元模塊......................................3 </p><p>　　第三章 電路仿真與調(diào)試..............................5<

4、/p><p>　　第四章 問題分析及總結........................... ......6</p><p>　　第五章 運行仿真結果........................... ......7</p><p>　　第六章 參考文獻............. .........................9</p>

5、<p>　　第七章 原件清單.......................................9</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次課程設計以籃球比賽24秒倒計時器為課題，主要能完成：具有準確的24 s倒計時顯示功能，計時器為24 s遞減計數(shù)；設置外部操作開關，啟動和暫停/連續(xù)功能，計時器為24 s遞減計時器

6、，計時時間間隔為1s；計時器遞減計時至0時，能發(fā)出光電警報信號。</p><p>　　整個電路的設計借助于Multisim仿真軟件和數(shù)字邏輯電路相關理論知識，并在Multisim下設計和進行仿真，得到了預期的結果。 </p><p>　　關鍵字 計時器 籃球倒計時器 Multisim仿真</p><p>　　第一章 設計任務及要求</p><p

7、><b>　　設計背景</b></p><p>　　在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時間不能超過24秒，否則就是犯規(guī)。本課程設計的“籃球競賽24秒計時器”，可用于籃球比賽中，用于對球員持球時間24秒限制。一旦球員的持球時間超過了24秒，它自動的報警從而判定此球員的犯規(guī)。 </p><p><b>　　設計任務及要求</b></p>

8、<p>　?。?）具有準確的24 s倒計時顯示功能，計時器為24 s遞減計數(shù)；</p><p>　　（2）設置外部操作開關，啟動和暫停/連續(xù)功能，</p><p>　?。?）計時器為24 s遞減計時器，計時時間間隔為1s；</p><p>　　（4）計時器遞減計時至0時，能發(fā)出光電警報信號。</p><p><b>　

9、　設計目標</b></p><p>　　（1）根據(jù)給出的電路原理圖分析各單元電路的功能；</p><p>　?。?）熟悉電路中所用到的各集成模塊的管腳及其功能；</p><p>　?。?）進行電路的安裝、測試，知道電路能達到設計目標；</p><p>　?。?）寫出完整、詳細的課程設計報告。</p><p>

10、;<b>　　第二章 電路設計</b></p><p>　　設計原理及組成部分 根據(jù)設計任務，該系統(tǒng)包括秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、控制電路和報警電路5個部分構成。其中，計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計數(shù)器完成24秒倒計時功能，而控制電路具有直接控制計數(shù)器的清零，啟動和暫停/連續(xù)功能、譯碼顯示電路的顯示與滅燈及發(fā)光報警的功能。籃球24s計時器的原理框圖如下圖所示。它包括秒脈沖發(fā)

11、生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路、控制電路五部分組成。</p><p>　　籃球比賽24秒計時器原理框圖</p><p>　　根據(jù)原理圖，進行仿真實驗，上圖是仿真時的連線圖</p><p>　　（1） 計數(shù)譯碼顯示部分 計數(shù)器構成8421BCD碼24進制遞減計數(shù)器，用LED數(shù)碼管組成譯碼器顯示部分。</p><p>　?。?） 秒信

12、號源產(chǎn)生電路 用555定時器和分頻電路組成十分頻產(chǎn)生秒信號。</p><p>　?。?） 時序控制部分 工作時，啟動置數(shù)開關控制電路封鎖時鐘脈沖（CP）,與此同時，產(chǎn)生預置信號，使數(shù)碼管顯示24字樣。置數(shù)開關斷開，開始遞減計數(shù)。當暫停開關斷開時，此時暫停計數(shù)；并處于保持狀態(tài)；當暫停開關閉合時，計數(shù)器繼續(xù)遞減計數(shù)。當計數(shù)到零時，LED警報燈亮，停止計數(shù)。</p><p><b&g

13、t;　　單元模塊</b></p><p>　　（1）秒信號源的設計 我們用555定時器構成多諧振蕩電路。</p><p>　　555定時器應用為多諧振蕩電路時，當電源接通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u上升至2/3Vcc，會使比較器C1輸出翻轉，輸出電壓為零，同時放電管T導通，電容C通過R2放電；當電容電壓下降到1/3Vcc，比較器C2工作

14、輸出電壓變?yōu)楦唠娖?，C放電終止，Vcc通過R1。R2又開始充電；周而復始，形成振蕩。另外，為了提高精度可以將555設置成產(chǎn)生0.1s脈沖。在用分頻器（74LS160連接成10進制計數(shù)器）分頻長1s脈沖。這樣理論誤差會縮小。 555定時器構成多諧振蕩電路，通過計算可以確定參數(shù)的取值：，，因此，產(chǎn)生的脈沖周期為：，再通過十進制74LS160計數(shù)器用異步清零法組成十分頻，使得74LS160計數(shù)器產(chǎn)生的脈沖周期為1s。</p>&

15、lt;p>　　74LS160的功能真值表：</p><p>　　555定時器構成多諧振蕩電路</p><p>　　555定時器產(chǎn)生脈沖，74LS160計數(shù)器產(chǎn)生十分頻，為下一級的減法計數(shù)器提供周期為1S的時鐘脈沖，如圖：</p><p>　　555定時器構成多諧振蕩電路仿真圖</p><p>　?。?）遞減計數(shù)器模塊 74LS19

16、0是十進制計數(shù)器，具有“異步清零”和“異步置數(shù)”功能，且有進位和借位輸出端。74LS190是雙時鐘方式的十進制可逆計數(shù)器。CPU為加計數(shù)時鐘輸入端， </p><p>　　CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。 </p><p>　　LD為預置輸入控制端，異步預置。</p><p>　　CR為復位輸入端，高電平有效，異步

17、清除。</p><p>　　CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出 </p><p>　　BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。 </p><p>　　74LS190功能真值表</p><p>　　（3）控制電路部分 工作時，啟動置數(shù)開關控制電路封鎖時鐘脈沖（CP）,與此同時，產(chǎn)生預置信號，使數(shù)碼管顯示

18、24字樣。置數(shù)開關斷開，開始遞減計數(shù)。當暫停開關斷開時，此時暫停計數(shù)；并處于保持狀態(tài)；當暫停開關閉合時，計數(shù)器繼續(xù)遞減計數(shù)。當計數(shù)到零時，LED警報燈亮，停止計數(shù)。</p><p>　　第三章 電路仿真與調(diào)試</p><p><b>　　十位脈沖顯示：</b></p><p>　　開始Q3，Q2，Q0為低電平Q1為高電平，即為2，經(jīng)過是十脈沖，

19、Q3，Q2，Q1為低電平，Q0為高電平，即為1，則十位的74LS190減法計數(shù)器正常工作。</p><p><b>　　個位脈沖顯示：</b></p><p>　　開始Q3，Q1，Q0為低電平，Q2為高電平，為4，接著Q3，Q2,為低電平，Q1，Q0為高電平，為3，證明個位的74LS190減法計數(shù)器正常工作。</p><p><b>

20、　　問題分析及解決 </b></p><p>　　此次課程設計的主要問題集中在電路設計上，仿真實驗也有問題，但通過大家的討論能找出問題的所在并加以改正。例如，在面對如何可以實現(xiàn)暫停功能時，一開始我們想讓它清零，在預置就可以實現(xiàn)，通過仿真不能實現(xiàn)，之后經(jīng)過小組的討論之后，發(fā)現(xiàn)只要在斷了脈沖信號就能夠實現(xiàn)，于是我們就在脈沖路徑加了個電鍵。一開始倒計時功能倒計時得很快，遠遠快于1s，這個速度應該是多諧振蕩的

21、時間周期，分析可能是160有錯誤，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)74LS160的十分頻設計錯誤，后來把它改正了電路也能實現(xiàn)該有的功能了。此外，對電路中的芯片引腳有些不熟悉，接錯后運行不成功，經(jīng)過大家的檢查，終于圓滿完成。</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　籃球競賽24 s計時器的設計只要分為6個模塊：外部控制，時序控制，24s計數(shù)，秒信號源，報警電路和譯碼顯

22、示。其中計數(shù)模塊中的兩片計數(shù)器的加計數(shù)器脈沖輸入端都要接高電平，在進行減計數(shù)時，當高低位的輸出為0000,0000時發(fā)光管導通，發(fā)出警報。當暫停開關接高電平時，24秒計數(shù)器停止計時（保持），工作時接低電平，當置數(shù)開關接低電平時將LED置為24，工作時接高電平。</p><p>　　此課程設計所設計制作的籃球競賽24秒計時器是一個實用性設計。此次設計的成不僅為所學的專業(yè)課程打下了堅實的基礎，提高了我們對分析與解決問

23、題的能力，在這個設計中，我學到了學習理論時學不到的東西，不但鍛煉我的動手能力而且鞏固我們所學的理論知識，這樣實踐與理論相結合就可以更快而有效地掌握知識。本次的設計使我從中學到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實踐的轉化，怎樣將我所學到的知識運用到我以后的工作中去。在大學的課堂的學習只是在給我們灌輸專業(yè)知識，而我們應把所學的用到我們現(xiàn)實的生活中去，此次的電子時鐘設計給我奠定了一個實踐基礎，我會在以后的學習、生活中磨練自己，使自己適應于

24、以后的競爭，同時在查找資料的過程中我也學到了許多新的知識，在和同學協(xié)作過程中增進同學間的友誼，使我對團隊精神的積極性和重要性有了更加充分的理解。</p><p>　　最后，感謝老師對我們的細心的指導。設計過程中，我們遇到一些諸如時鐘脈沖的控制、計數(shù)器計數(shù)問題等，老師給了我們很大幫助，正是由于老師的認真的輔導，使我們的課程設計能夠順利的完成，與此同時，我們的數(shù)電理論知識得以掌握和理解。 </p>&l

25、t;p>　　第五章 運行仿真結果</p><p><b>　　Protel電路</b></p><p>　　protel繪制系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　電路印刷版</b></p><p><b>　　電路印刷版</b></p><p>

26、;　　電路仿真開始 啟動置數(shù)24 工作時，啟動置數(shù)開關控制電路封鎖時鐘脈沖（CP）,與此同時，產(chǎn)生預置信號，使數(shù)碼管顯示24字樣。置數(shù)開關斷開，開始遞減計數(shù)。</p><p><b>　　啟動置數(shù)24</b></p><p>　　電路仿真運行 當暫停開關斷開時，此時暫停計數(shù)；并處于保持狀態(tài)；當暫停開關閉合時，計數(shù)器繼續(xù)遞減計數(shù)。 </p><

27、;p><b>　　倒計時過程中暫停</b></p><p>　　電路仿真結束 當計數(shù)到零時，LED警報燈亮，停止計數(shù)。</p><p><b>　　倒計時計數(shù)到零報警</b></p><p><b>　　第七章 參考文獻</b></p><p>　　閻石．《數(shù)字電子技

28、術基礎》．北京：高等教育出版社，2005；</p><p>　　畢滿清．《電子技術實驗與課程設計》．北京：機械工業(yè)出版社，2013；</p><p>　　羅宜春．《PROTEUS入門教程》．2010年9月；</p><p>　　袁小平．《電子技術綜合設計教程》．北京：機械工業(yè)出版社，2009；</p><p>　　臧春華．《綜合電子系統(tǒng)設計與