数字电子技术课程设计计划.doc

数字电子技术课程设计计划

———————————————————————————————— 作者：
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13

个人收集整理 勿做商业用途

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2010级物理学
数字电子技术课程设计

数字电子技术课程设计报告书

课题名称
篮球比赛24秒违例定时器的设计
姓 名
钟代海
学 号
0812501＊23
院、系、部
通信与电子工程学院
专 业
电子科学与技术
指导教师
熊 洁

2012年 月 日

一、设计任务及要求：
设计任务：
设计一个篮球比赛24秒倒计时违例定时器，了解倒计时计数器的工作原理和设计方法。
要 求：
1。设计一个具有倒计时功能的篮球竞赛定时器并具有时间显示功能。
2.设置外部操作开关,控制定时器的启动、复位和暂停/连续计数.
3.要求计时器递减计数到零时,显示器上显示00,同时发出警报信号.
4.要求计时器计时电路递减计时时，每隔1秒钟，计时器减1.
5。分析设计系统的仿真结果。
指导教师签名:
2012年 月 日

二、指导教师评语：

指导教师签名:
2012 年 月 日

三、成绩

验收盖章
2012年 月 日

篮球比赛24秒违例定时器的设计

1 设计目的
（1）熟悉集成电路的引脚安排.
（2）掌握各芯片的逻辑功能以及使用方法。
(3）了解篮球24秒违例定时器的组成及工作原理.
（4）熟悉倒计时计数器的设计和制作。
2 设计思路
（1） 设计秒脉冲发生器。
（2） 设计24秒倒计时计数器。
（3） 设计控制电路。
（4） 设计报警电路。
3 设计过程

图1 电路组成方框图
电路由秒脉冲发生器、计数器、译码显示、报警电路和辅助控制电路五部分组成,见图1.
3。1 秒脉冲发生器
秒脉冲发生器由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器。秒脉冲的频率约为1Hz,即1秒.
电路如图2所示：

图2 由555构成的秒脉冲发生器
振荡周期T和振荡频率f的近似计算公式如下:
TW1=（R1+R2）CIn2=0.7（R1+R2)C TW2=R2CIn2=0.7R2C
T=TW1+TW2=0。7（R1+2R2）C
其中R1=91千欧 ，R2=130千欧 ,C=33nF T=1秒
3.2 计数器
计数器由两片74LS192同步十进制可逆计数器构成。它采用8421码二—十进制编码，并具有直接清零、置数、加/减计数功能.
74LS192的功能如表1所示：
表1 74LS192功能表
CPU
CPD
LD
CR
操作
×
×
0
0
置数
↑
1
1
0
加计数
1
↑
1
0
减计数
×
×
×
1
清零

74LS192的引脚图如下图3所示:

图3 74LS192引脚图
图中4、5脚分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端,11脚是异步并行置数控制端,12、13脚分别是进位、借位输出端,14脚是异步清零端，15、1、10、9脚是并行数据输入端,3、2、6、7脚是输出端。
计数器在计数时，利用借位输出端BO与下一级的CPD连接,实现计数器之间的级联，利用减计数CLR=0，且LD=1，CPU=1,实现计数器按8421码递减进行减计数.
利用预置数LD端实现异步置数。当LD=0时，不管CPU和CPD时钟输入端的状态如何,将使计数器的输出等于并行输入数据，即Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0.
减法计数电路原理图如图4所示：

图4 减法计数原理图
3。3 译码显示
通过74LS192芯片的4输入端进行异步置数，译码器件采用7段数码显示管,通过译码后按十进制码的形式进行输出显示。
3。4 报警电路
当减法计数器从24以单位秒脉冲依次减至00时，报警电路接收到报警信号，并且发出报警显示,即指示灯发亮。
3.5 辅助控制电路
完成计数器的启动、复位和暂停/连续计数功能。
控制电路由K1、K2两部分组成:
（1）K1：启动按钮.K1处于断开位置时，计数器保持24秒状态不变，处于等待状态。当K1闭合时，计数器开始计数,当计数器递减计数到零时，报警电路发出光亮报警信号。
（2)K2：平动复位按钮。当按下K2时，不管计数器工作处于什么状态,计数器立即复位到预置数值，即24。
(3）K1：暂停按钮.当计数器在计数状态时，断开K1,计数器处于“暂停”状态，计数器暂停计数，显示器保持不变；当开关K1又闭合后，计数器处于“连续"状态,计数器继续计数。
整机电路如图5所示：
图5 整机电路原理图

4 系统调试与仿真结果
(1)组装调试秒脉冲发生器，使输出脉冲约为1HZ。
（2)预置计数器的计数，并进行组装和调试。当输入单位秒脉冲时钟信号时，电路能进行减计数,当减计数到00时,能输出低电平有效信号.
（3）调试报警电路.当信号输入为高电平有效时，指示灯有效变亮。
（4)辅助控制电路的调试。当闭合开关K1，断开开关K2，计数器能进行减法计数；当计数器在进行减法计数时，断开开关K1时,计数器能停止计数，并且显示数码管上的数字保持不变，处于“等待“状态，再次闭合开关K1,计数器处于“连续“状态,计数器继续计数；当闭合开关K2，不管计数器工作处于什么状态，计数器立即复位到预置数值,即24。

5 主要仪器和设备
Multisim10仿真软件
集成电路 74LS192—2片,74LS00—1片， NE555-1片，74LS04—1片，7428—3片，74LS11—1片。
电阻 91千欧-1只，130千欧—1只，10欧—1只，324欧—1只.
电容 30nF—1只，330uF-1只。
其它 指示灯-1只，七段数码显示器-2只,开关—2只。
6 设计体会与建议
1)、设计体会
首先，这次设计让我们能够把所学的理论知识应用于实践，大大提高了我们的动手能力，对我们所学的知识能够进一步熟悉和掌握。
通过这次对24秒倒计时计数器的设计与制作,让我了解了设计电路的程序,也让我了解了关于倒计时计数器的基本原理和设计理念。
要设计一个电路总要先设想一个可行的方案，对这个方案有一个大体的构思,然后通过仿真,仿真成功之后才实际接线。但是最后的产品不一定与仿真时完全一样，因为，在实际接线中有着各种各样的条件制约着.而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最合适的设计方案.
通过这次学习，让我对各种电路都有了大致的了解，所以说，坐而言不如立而行,对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
2）、对设计的建议
首先，构思一个设计方案，要尽量运用自己所熟悉的芯片，这样设计一个原理图时就尽量少的避免对引脚不熟悉而产生的障碍，如要用到不熟悉的芯片，应先了解所用芯片的引脚功能，这样可以达到事半功倍的效果。
其次，在仿真的时候要有耐心,多试验几次,把大的问题逐步缩小，找出问题的所在。同时，要临时记录，因为有时候问题多了也就只记住一些关键的问题了。
再者,要学会收集资料,自己设计的方案可能网上也有很多现成的，但是，不能生搬硬套，或者干脆直接copy。要学会从所收集的资料中筛选自己所需的信息，然后有效的运用于自己设计的方案中。
最后，也是最重要的,我希望老师在我们动手制作之前应告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。

参考文献
[1］ 康华光．《电子技术基础 数字部分》． 北京：高等教育出版社,2006.1．
［2] 金唯香,谢玉梅主编．《电子测试技术》． 长沙 ：湖南大学出版社，2004.8．
[3］ 赵天和．电子爱好者实用资料大全．北京：人民邮电出版社，1997．
[4] 王贺明．电工电子技术实验与设计．北京:兵器工业出版社，1998．
[5] 王远．电子技术实验基础．北京：北京理工大学出版社，1992．
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