2022年篮球竞赛s计时器的设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 京北职业技术学院课程设计说明书）篮球竞赛 24s计时器的设计班级 / 学号 118621112 同学姓名王立柱指导老师李转芳京北职业技术学院课程设计任务书1 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课程名称数字电路课程设计院系）电子信息工程学院专业电子信息工程班级 211 学号 118621112 姓名王力柱课程设计题目篮球竞赛 24s计时器的设计课程设计时间 : 2022 年 1 月 13 日 至 2022年 1 月 26 日课程设计的内容及要求：一、设计说明

2、与技术指标 设计一个篮球竞赛 24s计时器电路,技术指标如下：具有显示 24s计时功能；设置外部操作开关,掌握计时器的直接清零、启动和暂停 /连续功能；计时器为 24s递减计时器,其计时间隔为 1s；计时器递减计时到零时,发光电报警信号；二、设计要求1在挑选器件时,应考虑成本；2依据技术指标,通过分析运算确定电路和元器件参数；3画出电路原理图 元器件标准化,电路图规范化）；三、试验要求1依据技术指标制定试验方案；验证所设计的电路,用软件仿真；2进行试验数据处理和分析；四、举荐参考资料1. 童诗白,华成英主编模拟电子技术基础M 北京：高等训练出版社, 2006 年2. 陈光明等主编电子技术课程设

3、计与综合实训M 北京：北京航空航天高校出版社, 2007 年3. 戴伏生主编基础电子电路设计与实践M 北京：国防工业出版社, 2002 年4. 谭博学主编集成电路原理与应用M 北京：电子工业出版社,2003年5. 华满清主编电子技术试验与课程设计M 北京：机械工业出版社, 2005 年2 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6. 阎石主编数字电子技术基础M 北京：高等训练出版社, 2022 年7.谢自美主编电子线路设计 试验 测试M 武汉：华中科技高校出版社,2006 年 五、依据要求撰写课程设计报告指导老

4、师年月日 负责老师年月日 同学签字年月日 成果评定表评语、建议或需要说明的问题：日期：成绩指导老师签字：一、概述篮球竞赛中规定球员得球后,必需在24s 内将球投出,否就将被判犯规,设计篮球竞赛 24s 计时器是用于自动测量时间,时间超出 24s 报警器发出警报,竞赛双方发球3 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 后,计时器开头倒计时,当竞赛暂停时,可掌握开关暂停计时,开头后又可以接着原先的时间倒计时,当一方投球后,计时重视新从24s 计时,几时过程通过数码管显示,提醒球员剩余时间,通过该计时器能为竞赛计时供

5、应便利；二、方案分析该系统的设计主要由直流稳压源,脉冲信号发生电路,计时器电路,译码器显示电路,报警电路和外部掌握电路组成；其中计时器电路和外部掌握电路是系统的主要部 分,当这两部分电路解决了,其余的问题就迎刃而解了；计时器电路负责完成 24s 计 时,掌握电路负责启动计数、直接清零、暂停 / 连续功能、这些功能主要由对 74ls192 和与门电路来掌握,脉冲电路由 555 定时器组成的多谐振荡器供应 1s 的脉冲信号,报 警电路由发光二极管组成；该计时器的设计完成了中途计时功能,在篮球竞赛中起到了重要作用；方案原理框图如图 1 所示；报警电路脉计译冲数码发器显生电示电路电路路掌握电路图 1

6、原理框图三、电路设计1.直流稳压电源电路将 220V50Hz的沟通电先经过变压器变压,再经过滤波电路进行滤波处理,然后经 过稳压管稳压；其电路图如图 2 所示. 4 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - V1T242D1U7 LM7805CT电 压 输 出 端220 Vrms LINE VOLTAGEVREGCOMMON50 Hz 031C3 1000F3N246图 2 直流稳压电源电路图2. 脉冲信号发生电路秒脉冲信号发生器采纳555 构成的多谐振荡电路,由于要产生1s 的脉冲信号,根据公式可以确定参数的取

7、值：R1=51k , R2=47k , C2=10uF；产生的脉冲周期：T=0.7R1+2R2）C2=1s；其仿真电路图如图 3 所示；VCC5VR2 47kR1 51k4RST8OUTU6VCC3脉 冲 输 出7DIS6THR2TRIC2 10F5CONGNDLM555CNC1 0.01 F1图 3 秒脉冲发生电路图3.倒计时电路该电路主要由两片74ls192 构成,该芯片是同步可逆双时钟计数器,UP/DOWN端分别是加 / 减计数器的输入端,当置数掌握端LOAD=0,清零端 CLR=0,UP=1,DOWN端接脉冲信号,计数器在预置数的基础上完成减计数,减数完成后,BO端输出错位负跳变脉 冲

8、；为达到 24 进制减法计数,采纳两片芯片级联的方式,低位的错位信号作为高位的 时钟信号,高位的借位信号通过与非门掌握低位的时钟信号,这样就可以达到计数完成 后,数码管停在 00 状态,其电路图如图 4 所示；5 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - VCC接 启15 1 10 9U15V15 1 10 9U23 2 6 7接A B C DQA QB QC QD3 2 6 7接A B C DQA QB QC QD译译码码器器11 14LOAD CLRBO CO13 1211 14LOAD CLRBO CO13

9、 12输输入5 4UP DOWN入 端5 4UP DOWN端74LS192D74LS192D接 直接 暂 停 /连 续U3A动 开接 清开 关 控 制 端关 控零 开接 秒 脉 冲74LS11N制 端关 控制 端图 4 倒计时电路图4. 译码显示电路该电路由两片 4511 和两个数码管构成, 4511 有四个输入端与计时器的四个输出端连接,七个输出端口接上电阻与数码管相连,真电路图如图 5 所示；EL端接低电平, BI/LT 端接高电平,其仿接 计 数 器U4CKU5CKU10U9A BCDE FGABCD EFGR3 R1 R2 R4 R5 R6 R7680 680 680 680 680

10、680 68013 12 11 10 9 15 14R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14680 680 680 680 680 680 680输 出 端7 1 2 613 12 11 10 9 15 14接 计 数 器DA DB DC DDEL BI LTOA OB OC OD OE OF OG7 1 2 6DA DB DC DDOA OB OC OD OE OF OGVCC5V5 4 35 4 3EL BI LT输4511BD_5V出4511BD_5V VCC端5V图 5 译码显示电路图5. 报警电路报警电路由一个发光二极管和一个电阻组成,当倒计时完成到 00 时,高位计数器B

11、O端会输出低电平,二极管导通发光；其仿真电路图如图 6 所示；6 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 6 报警电路图6. 掌握电路掌握电路有三个掌握开关,J1 为暂停 / 连续开关,接通时为暂停,断开为连续计时；J2为启动开关,接通为启动倒计时,断开就又预置位 接清零；其电路如图 7 所示；24；J3 为直接清零开关,断开为直VCC5V接 两 计 数 器 LOAD 端接 两 计 数 器 CLR端R18 1.0k R19 1.0k R20 1.0k 接 与 门J1A Key = A J2B Key = S

12、 J3C Key = D 图 7 掌握电路图四、性能的测试1.直流稳压电源的测试经测试,输出的电压满意要求,测试电路图及测试结果如图 8 所示；7 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 8 直流稳压源测试电路及结果显示图2.秒脉冲电路测试参数选定后,将输出的脉冲信号接示波器观看波形,测试电路如图 9 所示,测试波形如图 10 所示；R2 47kR1VCC5VU6+A_XSC1Ext Trig8OUTB+_+_VCC351k4RST7DIS6THR2TRIC2 10F5CONLM555CNC1 0.01 F

13、GND 1图 9 秒脉冲测试电路图图 10 秒脉冲测试结果显示图3.电路整体性能测试该计数器的设计主要有六大模块,有直流稳压源模块,秒脉冲信号发生模块,计数8 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 器模块,译码显示模块,报警模块,掌握模块；其中直流电源部分由整波电路和稳压管来实现,输出电压比较稳固；秒脉冲由555 定时器构成的多谢振荡器来实现,选定好参数就能输出秒脉冲,虽有微小误差,但可忽视不计；计数器由两片 74ls192构成,低位预置成 4,高位预置成 2,低位的 BO 端连接高位的 DOWN 端,高位的

14、 BO 端经与门接入位置的 DOWN 端,此时当计时器从24s倒计时到 00秒时,两个 74ls192就停止计数了,达到 00 始终显示的目的；译码显示由两片 4511和两个共阴极的数码管组成；报警器是一个发光二极管,其阳极接高电平,阴极接高位计数器的 BO 端,当倒计时到 00时,高位计数器 BO 端输出低电平,发光二极管工作,发出警报；掌握模块有三个掌握端,分别是暂停 /连续开关,启动开关,直接清零开关,其中暂停 /连续开关经与门接至低位计数器的 DOWN 端,启动开关接两计数器的LOAD 端,直接清零开关接两计数器的 CLR 端,经仿真得知,启动任意开关都能实现相应的功能；五、结论该计时

15、器的设计总体仍是比较抱负的,测试后显现了缺陷,但这个缺陷并不影响计时器正常工作,当启动清零开关时,由于高位计时器的BO端输出低电平,报警器也工作,要解决这个问题就需要多加锁存器电路,此时电路就变得复杂的多,工作量也随之 变大,综合考虑,清零时报警也有利于提示工作人员,所以该项缺陷在另一方面也可以 说个优点；除了此项缺陷,电路的整体性能仍是比较好的；六、性价比这次的设计的计数器,其性价比仍是比较高的,第一,总体电路比较简洁,而且所要求 的全部功能都能实现,其次所用到的器件都是集成度低的,常见的,市场价也很廉价,总体来说,性价比比较好；七、课设体会及合理化建议短短十几天的课程设计让我收成很大,在学

16、完通信电子线路,模拟电子电路,数字电路 等几门课后,对这几门课程的详细作用一无所知,但经过了这次课设,把理论学问与实 践结合起来,熟悉到了理论学问的重要性,刚开头拿到课题,不知道从何开头着手,经 过在图书馆查阅资料,网上查找之后,对课题有了基本的思路,有了思路,基本上就成 功了一半,设计完之后就开头进行仿真,仿真过程也经受了不少困难,有时会出一些小 错误,致使无法运行,所以仿真也需要耐心谨慎,显现错误是要认真检查问题出在哪 里,仿真仍要遵循模块化思想,把每个模块仿真胜利后再将每个模块连接在一起,这样 即使出了问题也简洁查找并解决；在这次课程设计中我学到了理论课中所学不到的东西,不仅动手才能得到

17、了很好的9 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 锤炼,而且所学的理论学问也得到了巩固和加强,在以后的工作当中,需要的就是实践 才能,所以,把握这项才能很有必要；同时,这次课设也让我们对本专业的爱好有所提 高,平常所学的理论学问都是枯燥无味的,能给我们这么好的机会做诞生活中有用的东 西,我认为爱好不仅提升了,信心也增长了；这次课设的胜利离不开老师的热心帮忙,老师不仅帮我们解决设计中的问题,仍帮 我们开拓思维,耐心的把每个细节讲解给我们听,让我们学到了更多的学问；参考文献1 童诗白,华成英主编模拟电子技术基础M

18、 北京：高等训练出版社, 2006 年2 华满清主编电子技术试验与课程设计M 北京：机械工业出版社,2005 年3 阎石主编数字电子技术基础M 北京：高等训练出版社,2022年4 杨欣,王玉凤主编电子设计从零开头M 北京：清华高校出版社, 2022年5 高平主编电子设计制作完全指导M 北京：化学工业出版社,2022年10 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附录 I 总电路图U7V1 T1 LM7805CTLINE VREG CK CK220 Vrms 2 D1 VOLTAGECOMMON50 Hz 04

19、 1 U9 U10C31000 F AB CD EF G AB CD EF G3 3N246R3 R4 R7 R5 R6 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100U47 DA OA13 U51 DB OB12 7 DA OA132 DC OC11 1 DB OB126 DD OD10 2 DC OC11OE9 6 DD OD105 EL OF15 OE94 BI OG14 5 EL OF153 LT 4 BI OG143 LT4511BD_5VU1 U2 45

20、11BD_5V15 A QA3 15 A QA 31 B QB2 1 B QB 2R17 109 CD QC6QD7 109 CD QC6QD768011 LOAD BO13 11 LOAD BO1314 CLR CO12 14 CLR CO12 8 U654 UPDOWN 54 UPDOWN R1 VCCLED1 51k RST OUT374LS192D 74LS192D R2 76 DISTHR47kU3A 2 TRIR18 R19 R20 5 CON1.0k 1.0k 1.0k C2 C1 GND74LS11N 10 F 0.01 F LM555CNJ1AKey = A J2BKey =

21、 S J3CKey = D 11 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附录 II 元器件清单序号编号名称型号数量1 U1U2计数器74LS192D 2 12 U3三输入端与门74LS11N 1 3 U4 U 5译码器4511BD 2 4 U6定时器LM555CN 1 5 U7稳压管LM7805CT 1 6 U9U10数码管共阴极2 7 D1全波桥式整流器3N246 1 8 R1电阻51k 1 9 R2电阻47k 1 10 R3R16 电阻10014 11 电阻680R1712 R18R20电阻1k 313 C1电容0.01uF 114 C2电容10uF 115 C3电容1000uF 116 J1J3单刀单掷开关红 317 LED1 发光二极管118 T1变压器112 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页