1、 安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 1 页安徽财经大学Multisim期末设计篮球比赛 24秒倒计时器年 级: x 信工 x班 学 号: 201xxxxxx 姓 名: xxxxx 专 业: 电子信息工程指导老师: xxxx 二零一三年六月安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 2 页目 录摘要 .11引言 11.1 目的和意义 .11.2 本系统主要研究内容 12系统分析 .12.1 系统组成 .12.2 系统工作原理 13系统硬件设计 13.1 系统硬件总体设计 13.2 子系统（模块）一 13.3 子系统（模块）二 14系统软件设计 24.1 系统软件总体设计 24.2 子系统一 .24
2、.3 子系统二 25系统使用说明 25.1 系统安装及配置说明 25.1.1 系统运行环境 .25.1.2 系统安装及配置 25.2 系统操作说明 26结论 2参考文献 .3附录 3致谢 3安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 3 页1 引言随着科学技术的不断发展，计时器在许多领域中得到了应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛的节奏，新的规则还要求进攻方在 24 秒内有一次投篮动作，否则视为违例。本人设计了一个篮球比赛计时器，可对比赛总时间和各方每次控球时间既是。该计时器采用
3、按键操作，LED显示，非常实用，此计时器也可作为其他球类比赛的计时器。 1.1 目的和意义显示 24 秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；计时器为 24 秒递减计时其计时间隔为 1 秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。1.2 本系统主要研究内容（1）有显示 24 秒的计时功能（2）置外部操作开关，控制计时器的直接清零，开始和暂停连续功能（3）计时器喂 24 秒递减计时器，其间隔为 1 秒（4）计时器递减计时到 0 时，数码显示器不能灭灯 应发出光电报警信号2 系统分析2.1 系统组成安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第
4、 4 页2.2 系统工作原理3 系统硬件设计3.1 系统硬件总体设计1、倒计时电路 实现倒计时功能十位显示译码驱动 译码驱动报警电路个位显示计数器 秒脉冲发生器控制电路计数器安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 5 页2、控制电路 置外部操作开关，控制计时器的直接清零，开始和暂停连续功能3、脉冲电路 计时器喂 24 秒递减计时器，其间隔为 1 秒4、报警电路 计时器递减计时到 0 时，数码显示器不能灭灯，应发出光电报警信号3.2子系统（模块）一倒计时电路24 秒减法计数器采用 74LS192 设计，74LS192 是十进制同步加法|减法计数器，采用 8421BCD 码编码，具有直接清零 异步置
5、数功能该电路主要由两片 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。CPU CPD LD CR 操作 0 0 置数 1 1 0 加计数1 1 0 减计数安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 6 页 1 清零3.3子系统（模块）二（1）脉冲电路秒脉冲信号发生器需要产生一定精度和幅度的矩形波信号。实现这样矩形波的方法很多，可以由非门和石英振荡器构成，
6、可由单稳态电路构成，可以由施密特触发器构成，也可以由 555 点哭构成等。不同的电路队矩形波频率的精度要求不同，由此可以选用不同电路结构的脉冲信号发生器。本实验中由于脉冲信号作为计数器的计时脉冲，其精度直接影响计数器的精度，因此要求脉冲信号有比较高的精度。一般情况下，要做出一个精度比较高的 频率很低的振荡器有一定的难度 工程上解决这一问题的办法就是先做一个频率比较高的矩形波震荡器，然后将其输出信号通过计数器进行多级分项，就可以得到频率比较低 精度比较高的脉冲信号发生器，其精度取决于振荡器的精度和分级项数。（2）报警电路当电路由“24” 到“00”时，输出低电平，而的和 LED1 的正极已经接了
7、高电平，故这时由于两端存在电压差，所以 LED1 能正常工作。从而发出报警信号。（3）控制电路按键 J1 实现连续/暂停,按键 J2 实现置数/计数功能，按键 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 发出报警安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 7 页4 系统软件设计4.1 系统软件总体设计U3DCD_HEXU4DCD_HEXR11.0kJ1Key = A R21.0kJ2Key = S R31.0kJ3Key = D U5A74LS10NVCCOUTU7555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRI
8、C21.0uF5VCC5V64VCC5VVCCVCC5VVCC113141516VCC023R51.0kR41.0k0C11.0uFU174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR1417181920U274LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR1412U6A74LS04DLED1R63001011897安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 8 页4.2 子系统一该电路主要由两片 71LS192 构成。74LS192 是双时钟方式的十进制可逆计数器。 CPU 为
9、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。图 4.2 倒计时电路4.3子系统二VCCOUTU7555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIC21.0uF5VCC5V64VCCR51.0kR41.0k0C11.0uF 10图 4.31 脉冲电路安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 9 页图 4.32 报警电路 图 4.33 控制电路（1）脉冲电路如图 3.4，由 NE555 构成的多谐振振荡器，接通电
10、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，V0翻转为高电平。当 C 放电结束时， VCC 将通过 R2 和 R3 向电容器充电，VC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=1.43/(R3+2R2)C。（2）报警电路当电路由“24” 到“00”时，输出低电平，而 LED1 的正极已经接了高电平，故这时由于两端存在电压差，
11、所以 LED1 能正常工作。从而发出报警信号。（3）控制电路 当操作直接清零按键 J3 时，要求计数器清零。当启动按键 J2 闭合时，控制电路应封锁时钟信号 CP（秒脉冲信号） ，同时计数器完成置数功能，显示器显示 24 秒字样。当启动按键释放时，计数器开始减法计数。当暂停连续开关 J1 处于暂停状态时，控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显示器显示原来的数，而且保持不变，当暂停连续开关处于连续状态时，计数器正常计数，另外，外部操作开关都应该采取消抖措施，以防止机械抖动造成电路工作不稳定。安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 10 页5 系统使用说明5.1 系统安装及配置说明5.1.1系统运
12、行环境采用 EDA 工具 Multisim 仿真的方法, 是以 Windows 为基础的仿真工具，创设虚拟实验环境,包含原理图和硬件描述语言输入工具，具有丰富的仿真分析能力，用于板级的电子电路设计。5.2 系统操作说明电路如图 2.2.2，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，计数器再进行下一次减计数。按键 J1 实现连续/暂停,按键 J2 实现置数/计数功能，按键 J3 为清
13、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6 结论在本次的课程设计中通过自己选题，找材料、分析、设计等，掌握了一些软件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动手能力，培养了我的寻求解决问题的能力和团队精神，也增强了我其它方面的能力。在设计中，我充分应用所学的知识，例如，集成电路 74LS 系列，三极管，二极管，整定时器 555 等元件的应用。这次实践使我受益匪浅，在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的
14、设计思维，增强了我的实际操作能力。在让我体会到设计电路艰辛的同时，更让我体会到了成功的喜悦和快乐。课程设计的自主设计，学习研究过程中，通过写课程设计的总结报告，初步训练我的书面表达能力、组织逻辑能力，这些技能应用性强，对我的将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，使我们做到理论与实际的联系，收获很大，并且我也深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我的自安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 11 页学能力和应对挑战能力。为今后学习打下了坚实的基础，培养了我们严谨务实，戒骄戒躁的作风。安徽财经大学本科毕业设计（论文） 第 12 页参考文献康华光,2005.电子技术基础数字部分(第五版), 高等教育出版社 祁存荣，2008.电子技术基础实验（数字部分） ，武汉理工大学教材中心
