篮球竞赛30秒定时计数器.doc
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1、西安航空职业技术学院 毕业设计论文西安航空职业技术学院毕 业 设 计(论 文)论文题目: 篮球竞赛30秒定时计数器 所属系部: 电子工程系 专 业: 应用电子技术西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院毕业设计(论文)任务书 题目:篮球竞赛30秒定时计数器任务与要求: 1、设计一个30秒计时电路,并具有时间显示的功能。2、设置外部操作开关,控制计时器的直接清零,启动和暂停/连续计时。3、要求计时电路递减计时,每隔一秒钟,计时器减一。4、当计时器递减计时到零(即定时时间到)时,显示器上显示00。同时发出光电报警信号时间: 2009 年12 月22 日 至 2009 年 3 月 20 日 共 1
2、3 周所属系部:电子工程系学生姓名: 学 号:06201115专业: 应用电子技术指导单位或教研室: 指导教师: 职 称: 西安航空职业技术学院制篮球竞赛30秒定时计数器摘要本论文主要阐述了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。本论文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,
3、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Abstract:This thesis focused on the pulse of the simple digital circuit applications, the design of the basketball contest 30 seconds timer. This timer functions, can be
4、directly cleared, start, pause, and a row and a photoelectric alarm function, simultaneously applied to Seven-Segment LED Display Time. This timer has started, suspended and continuous function, can easily achieve breakpoint timing function, when the timer reduced to zero, will issue a photoelectric
5、 alarm signal. Dissertation completed in the middle of this time function, achieve a lot of specific occasions in the time tracking functions, in social life also has extensive application value. This timer design modular structure, primarily by the following three components, namely, timing modules
6、, control modules, as well as the decoding module. In the design of this timer, the use of modular design idea, so the design is more simple, convenient, fast. This circuit is a clock generator, triggered the countdown counting, decoding shows that the main function at this structure on the basis of
7、 the structure the main circuit and auxiliary circuit in two parts.Key words: Timer Photoelectric Alarm Modular 目录前 言51 设计概述611 电路原理及功能612 设计方案62 芯片介绍62.1 74LS192引脚图及功能表62.2 74LS48简介82.3 74ls15管脚图92.4 74ls297简介92.5 555定时器103 各部分电路功能1231 电路原理设计框图123.2直流电源1233 脉冲触发器123.4 计数器143. 5显示译码电路153.6 辅助时序控制电路1
8、63.7报警电路18总原理图1942041安装和调试2042工艺流程2143元件清单2144 PCB图2245 元器件封装表22结 束 语23谢 辞24 前 言 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。
9、本论文主要能完成: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。 1 设计概述11 电路原理及功能 电路应包括秒脉冲发生器、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。 秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时,
10、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。12 设计方案 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。 (1)操作直接清零开关时,要求计数器清零,数码显示器灭灯。(2)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(3)当“暂停/连续”开关处于“暂停”是,计数器暂停
11、计数,显示器保持不变,当此开关处于“连续”开关,计数器继续累计计数(4)当计数器递减计数到零时,控制电路应发出报警信号,计数器保持零状态不变,同时报警电路工作。2 芯片介绍2.1 74LS192引脚图及功能表74LS192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能,其引脚排列及逻辑符号如图1所示: 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。图1 74LS192的引脚排列及逻辑符号 (a)引脚排列 (b
12、) 逻辑符号图中:为置数端,为加计数端,为减计数端,为非同步进位输出端,为非同步借位输出端,P0、P1、P2、P3为计数器输入端,为清除端,Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下: 输入 输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011 加计数011 减计数表1 74LS192的功能表2.2 74LS48简介 74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器,常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中,下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应用技术等资料。H表示高电平,L表示低电平。74ls48引脚功能表七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RB
13、O输出备注/TD LTRBID C B A abcdefg0HH0 0 0 0H111111011Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H111001110Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H001100112Hx1 1 0 0H010001113Hx1 1 0 1H100101114Hx1 1 1 0H00
14、0111115Hx1 1 1 1H0000000BIXxx x x xL00000002RBIHL0 0 0 0L00000003LTLxx x x xH111111142.3 74ls15管脚图 开路输出3输入端三与门 图22.4 74ls297简介 图3 74LS279管脚图四个锁存器中有两个具有置位端(SA,SB)。 当S为低电平、R为高电平时,输出端(Q)为高电平。当S为高电平、R为低电平时,Q为低电平。 当S和R均为高电平时,Q被锁在已建立的电平。当S和R均为低电平时,Q为稳定的高电平状态。 对SA和SB,S的低电平表示只要有一个为低电平,S的高电平表示SA和SB均为高电平。2.5
15、555定时器(1)施密特电路由555定时器构成的施密特触发电路如图所示。在输入端加入正弦波(或三角波),用示波器的两个通道同时观察输入和输出的波形。此时示波器的输入必须使用直流耦合方式。测量两个触发电平,并计算回差电压。此时若输出无波形,请检查输入信号的幅度,幅度必须大于(为什么?请在报告中说明)。用示波器观察555定时器7脚的电压波形,与输出波形比较。(2) 压控振荡电路将图4中555定时器的5脚接一可调电压源,可用你所用稳压电源的另一路来提供,分别测出控制电压为1.5V、3V、4.5V时的振荡频率、占空比,并与理论值比较。 图4工作原理(初态时: VC =0 V0 =1) (1) VCC
16、经R1、R2 对C充电,充电使VC 上升 当 VC =2/3VCC时, V0 =0 进入暂稳态1 (2)此时:T管导通, C经R2 到T管放电,放电使VC 下降, 当 VC =1/3VCC时, V0 =1 进入暂稳态2 此时, VCC 经R1、R2 重新对C充电,回到(1)计算脉冲周期和占空比 计算脉冲周期T = t1(充电)+ t2(放电)21212121122ln)2(2ln)(RRRRCRRCRRTtq+=+=占空比q。3 各部分电路功能 31 电路原理设计框图秒脉冲发生器控制电路显示译码电路报警电路计数器CLKkK1K2 图53.2直流电源三端稳压器的输出电压是固定的,二端固定式集成稳
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