1、- 1 -篮球竞赛 30 秒计时器1 设计目的掌握数字电路系统的设计方法、装调技术及篮球竞赛 30 秒计时器的设计，使得学生将所掌握的电子技术理论知识与实际相结合，提高学生的动手设计能力和科研创新能力，更好的培养学生的学习兴趣。2 设计内容及要求2.1 具备显示 30 秒计时功能；2.2 计时器为递减工作，间隔为 1S；2.3 递减到 0 时发声光报警信号；2.4 设置外部开关，控制计时器的清 0，启动及暂停。3 电路工作原理3.1 分析要求，画原理框图30 秒计时器的总体方框图如图 3.1 所示。它包括秒脉冲发生器，计数器，译码显示电路，报警电路和控制电路等五个部分组成。其中计数电路是系统的
2、主要部分。计数器完成 24 秒计时功能，而控制电路完成计数器的清零，启动，暂停等功能。图 3.1 原理框图- 2 -秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路采用 555 集成电路组成的多谐振荡器构成。译码显示电路用 DCD_HEX。报警电路用发光二极管和蜂鸣器组成。3.2 电路图3.2.1 电路如图 3.2.1，该方案计数部分有两片 74LS192 十进制可编程加/减计数器等组成。它的计数原理是：只有当低位 BO1 端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高低位计数器全处于零，且低位没有脉冲输入时，置数端LD=0, 计数器完成并行置数，在低位有时钟输入的情况下，计数器再进行下一
3、次减计数。- 3 -图 3.2.1 电路图J1 实现连续/暂停,J2 实现置数/计数功能，J3 为清零鍵。当显示减为 00 时高位 BO 端发出借位脉冲，使低位芯片无脉冲输入，电路停止计数，同时 LED 发出报警信号。4 单元电路设计4.1 倒计时电路该电路主要由两片 71LS192 构成。74LS192 是双时钟方式的十进制可逆计数器。 CPU 为加计数时钟输入端，CPD 为减计数时钟输入端。LD 为预置输入控制端，异步预置。CR 为复位输入端，高电平有效，异步清除。CO 为进位输出：1001 状态后负脉冲输出，BO 为借位输出：0000 状态后负脉冲输出。- 4 -74LS192 引脚图7
4、4LS192 功能表在该设计中，利用芯片的减计数功能，即时钟脉冲从 cpd 输入，而 cpu 接高电平。采用两片芯片级连的方式，低位的借位信号作为高位的时钟信号。高位的借位信号通过与非门控制地位的 CP 输入，从而当倒计时为 00 时达到停止计数的目的。置数采用 8421BCD 码，24 转化为 8421BCD 码为 00100100。电路接线如图所示：- 5 -图 4.1 倒计时电路4.2 秒脉冲信号控制电路 图 4.2 是秒脉冲信号 CP 的控制电路，控制 CP 的放行与禁止。当定时时间未到时，74LS192 的借位输出信号 BO=1，则 CP 信号受“暂停/连续”开关控制。当定时时间到时
5、，BO=0，CP 信号被封闭，计时器保持零状态不变。图 4.2 脉冲控制电路- 6 -4.3 秒脉冲信号发生电路如图 4.3，由 NE555 构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容 C1被充电，VC上升，当 VC上升到 2/3VCC时，触发器被复位，此时 V0为低电平，电容 C 通过R2和 T 放电，使 VC下降，当下降至 1/3 VCC时，触发器又被置位，V 0翻转为高电平。当 C 放电结束时， V CC将通过 R2和 R3向电容器充电，V C由 1/3VCC上升到2/3VCC。当 VC上升到 2/3VCC时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：f=1.4
6、3/(R 3+2R2)C。按理论这里我们应选择 R2=68K，C=10uf，R 3=7K。然而实际电路中却无法输出频率为 1Hz 的秒脉冲，只能如图取R3=100，R 2=1.8K，C 1=100n，C 2=10u 达到要求。- 7 -图 4.3 秒脉冲信号发生电路5 电路运行结果- 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 - 14 -6 收获体会本次课程设计是我们第二次课程设计。作为是电子信息工程专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次课程设计恰恰又给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后出结果，都对我所学的知识进行了检验。可
7、以说，本次课程设计有苦也有甜。 设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。 制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚韧的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如 CP 脉冲的供给通断等。在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有
8、时花很长时间设计出来的电路还是需要重做。总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦。7 元器件明细表元件名称 型号 规格 数量 备注显示器 DCD_HEX 小号 28421BCD 码计数器 74LS192 直插式 2 16 脚脉冲电路 555 直插式 1 8 脚非门集成芯片 74LS04 直插式 2 14 脚三输入与非门集成芯片 74LS10 直插式 1 14 脚电容 0.1uF、10uF 2色环电阻 Rest 10K、0.1K、1.8K 若干发光二极管 LED 小号 1蜂鸣器 BUZZER 1开关 按键 一路 3电线 若干
