篮球竞赛30秒计时器.doc-资料库

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篮球竞赛 30 秒计时器报告.doc 摘要本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛 30 秒计时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下 3 个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是一时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。关键字计时器光电报警模块化

2 篮球竞赛 30 秒计时器报告.doc 目录前言 ………………………………………………………………4 第一章计数器概述 ………………………………………………5 1.1 计时器的特点及应用 ……………………………………5 1.2 设计任务及要求 …………………………………………6 第二章电路设计原理及单元模块…………………………………7 2.1 设计原理…………………………………………………7 2.2 设计方案…………………………………………………8 2.3 单元模块 ………………………………………………10 2.3.1 8421BCD 码递减计数器模块 ……………………10 2.3.2 时钟模块 ………………………………………13 2.3.3 辅助时序控制模块 ……………………………14 2.3.4 译码显示模块 …………………………………17 第三章安装与调试………………………………………………20 3.1 电路的安装 ……………………………………………20 3.2 电路的调试 ……………………………………………20 第四章实验体会…………………………………………………21 结论 ………………………………………………………………23 参考文献……………………………………………………………24 附录……………………………………………………………… 25 第 2 页共 24 页

篮球竞赛 30 秒计时器报告.doc 前言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。在许多领域中计时器均得到普遍应用，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、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过 30 秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛 30 秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间 30 秒限制。一旦球员的持球时间超过了 30 秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。本设计主要能完成：显示 30 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；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器为 30 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。整个电路的设计借助于 EWB5.12 仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在 EWB5.12 下设计和进行仿真，得到了预期的结果。第 3 页共 24 页 3

4 篮球竞赛 30 秒计时器报告.doc 第一章计时器概述 1.1 计时器的特点及应用随着社会文明的进步和科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和技术领域占有不可或缺的核心地位。在我国现代化建设的发展进程中，数字电子技术在国民经济和科学研究各个领域的应用也越来越广泛。而计时器恰恰是数字电子技术的一个重要组成部分，计时器是一个用来实现计数功能的时序部件，它不仅可以用来计脉冲个数，还常用来做数字系统的定时、分频，执行数字运算，以及其他特定的逻辑功能等等。计时器的种类很多。按构成计时器的各触发器是否使用同一个时钟脉冲源来分，可以分为同步计时器和异步计时器。根据计时制的不同，可以分为二进制、十进制和任意进制计时器。根据计时器的增减趋势，又可以分为加法、减法和可逆计时器。还有可预置数和可编程序功能计时器等等。目前，无论是 TTL 还是 CMOS 集成电路，多有品种较齐全的中规模集成计时器，使用者只要借助于期间手册提供的功能表和工作波形图及管脚图排列，就能正确地使用这些器件。第 4 页共 24 页

篮球竞赛 30 秒计时器报告.doc 1.2 设计任务及要求 1.2.1 基本要求：（1）具有显示 30 秒计时功能；（2）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；（3）在直接清零时，要求数码管显示器灭灯；（4）计时器为 30 秒递减计时，其计时间隔为 1 秒；（5）计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。 1.2.2 设计任务及目标：（1）根据原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）写出完整、详细的课程设计报告。 1.2.3 主要参考器件： NE555 74LS161（1） 74LS192（2）第 5 页共 24 页 5

6 篮球竞赛 30 秒计时器报告.doc 第二章电路设计原理与单元模块 2．1 设计原理 30 秒计时器的总体参考方案框图如图 2-1 所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成 30 秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。秒脉冲发生器计数器控制电路外部操作开关译码显示报警电路图 2-1 30 秒计时器系统设计框图秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用 555 集成电路或由 TTL 与非门组成的多谐振荡器构成。译码显示电路由 74LS48 和共阴极七段 LED 显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管代替。 2．2 设计方案第 6 页共 24 页

篮球竞赛 30 秒计时器报告.doc 分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成 30s 计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停／连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号 CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示“30”字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停／连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停／连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。系统设计框图如图 2-1 所示。篮球竞赛 30 秒计时器实验电路如图 2-2 所示。如果根据实验所提供的参考器件，还可在秒脉冲发生模块上做些变化，前者产生的脉冲周期直接是 1 秒；如果让其产生的秒脉冲频率为 10Hz，触发脉冲输出的方波周期为 0.1 秒，再将该脉第 7 页共 24 页 7

8 篮球竞赛 30 秒计时器报告.doc 图 2-2 篮球竞赛 30 秒计时器冲信号送到由 74LS161 构成的十分频器，由 74LS161 输出的脉冲周期为 1 秒，再将该信号送到计数器 74LS192 的 CP 减计数脉冲端。如此就可得到两个方案，由于两方案原理相同，故本设计只采用方案一所述，即直接由 555 多谐振荡器产生脉冲周期为 1 秒的脉冲。其电路如图 2-2 所示。第 8 页共 24 页

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