篮球24秒计时器(数电).doc
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1、 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)目录摘 要1第1章 绪论21.1 毕业设计背景21.2 设计任务及要求21.2.1 设计任务21.2.2 基本要求及目标2第2章 电路框图及工作原理32.1 设计方案32.2 电路框图3第3章 单元电路的设计53.1 24进制计数器的设计53.2 数码显示电路的设计73.3 秒脉冲的设计93.4 控制开关电路的设计103.5 报警电路的设计113.6 整机工作原理11第4章 电路仿真13结 论17参考文献18附录1 篮球竞赛24秒计时器总电路原理图19附录2 元器件清单20I摘 要 随着电子技术的飞速发展,社会步入了信息时代,人们的生活水平在逐步提高
2、,因而对电子产品提出了更高的要求。篮球竞赛24秒计时器可用于篮球比赛中对球员持球时间24秒限制。不仅能进行时间追踪,还具有直接清零、启动、暂停、连续以及光电报警功能,同时采用七段数码管来显示时间,可以方便的实现断点计时功能,当计时器递减到零时,会发出报警信号。在社会生活中也具有广泛的应用价值。计时器主要是由计时电路、控制电路、以及译码显示电路3个部分组成。电路结构简单,功能方便、快捷。 关键字 计时器;光电报警;七段数码管;电路第1章 绪论1.1 设计意义 随着信息时代的到来,电子技术在社会生活中发挥这越来越重要的作用,运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活中不可缺少的一部分,特别是在各
3、种竞技运动中,定时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。例如,在篮球比赛中,规定了球员的持球时间不能超过24秒,否则就犯规了。此次设计的“篮球竞赛24秒计时器”就可用于篮球比赛中,用于对球员持球时间24秒限制。一旦球员的持球时间超过了24秒,它就自动报警从而判定此球员的犯规。1.2 设计任务及要求1.2.1 设计任务1.显示24秒计时功能。2.设置外部操作开关控制计时器直接清零、启动、暂停/连续功能。3.计时器为24秒递减计时器,其计时间隔为1秒。4.递减计时到零时,显示器不能灭灯,同时发出光电报警信号。1.2.2 基本要求及目标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
4、的管脚及其功能;3.写出完整、详细的设计报告。第2章 电路框图及工作原理2.1 设计方案方案一:采用计数器74LS192作为核心部分。同时选择74LS48作为BCD码译码器来对7段数码显示管进行译码驱动,两个七段数码显示管进行显示。采用555计时器制成的多谐振荡器,进行秒脉冲的输入。因为我们需要对其进行暂停、清零、报警等控制,所以我们使用了两个开关来控制计数器的各功能的实现,从而实现各种功能。方案二:采用单片机AT89S51作为核心部分,编写程序。用74LS48和7段数码显示管组成显示电路。采用三个开关控制启动、暂停、清零、报警从而实现各种功能。在两个方案中,单片机价格比较贵,编写程序繁琐,原
5、理说明性不够强,所以在本次设计采用方案一。2.2 电路框图24秒倒计时计时器的方案框图如图2-1所示。它是由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和控制电路等五个部分组成。其中计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能,控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数功能,译码显示电路完成数字显示功能,报警电路产生光电报警功能。秒脉冲发生器产生时钟脉冲信号,这个信号作为电路的定时标准,其电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡其构成。控制电路计数器报警电路译码显示秒脉冲发生器图2-1 24秒计时器系统设计框图控制电路手动置数计数器,译码显示电路出现显示
6、,秒脉冲发生器产生秒脉冲刺激计数器递减,随之译码显示电路递减。暂停/连续时,控制电路控制秒脉冲发生器暂停/连续秒脉冲,随之计数器和译码显示停止/连续工作。译码显示为零时触发报警电路产生报警。第3章 单元电路的设计3.1 24进制计数器的设计计数器选用集成电路74LS192进行设计较为简便,74LS192是十进制可编程同步加法计数器,它采用8421码十进制编码,并具有直接清零、置数、加减计数功能。图3-1是74LS192引脚排列。图中CU、CD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端(上升沿有效)。PL是异步并行置数控制端(低电平有效),TCU和TCD是进位、借位输出端(低电平有效),MR是异步清零
7、端,P3-P0是并行数据输入端,Q3-Q0是输出端。图3-1 74LS192的引脚排列74LS192的功能表见表3-1所示。表 3-1 74LS192功能表输入输出MRCUCDP0P1P2P3Q0Q1Q2Q31000000abcdabcd011加计数011减计数当PL=1,MR=0时,若时钟脉冲加到端CU,且CD =1则计数器在预置数的基础上完成加计数功能,当加计数到9时,TCU端发出进位下跳变脉冲;若时钟脉冲加到CD端,且CU=1,则计数器在预置数的基础上完成减计数功能,当减计数到0时,TCD 端发出借位下跳变脉冲。由74LS192构成的二十四进制递减计数器如下图3-2所示。图3-2 842
8、1BCD二十四递减计数器其预置数为N=(00100100)= (24)10。在CD端的输入时钟脉冲作用下,开始递减。只有当低位 TCD 端发出借位脉冲时 , 高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零 , 完成一个计数周期,然后手动置数PL=0, 计数器完成置数 ,再次进入下一循环减计数。3.2 数码显示电路的设计根据设计的要求采用74LS48译码器来驱动共阴极数码显示管。74LS48芯片是一种常用的七段数码管驱动器,常用在各种数字电路和系统的显示系统中。74LS48和共阴极七段LED显示器如图3-3连接。这样连接74LS48可直接驱动共阴极LED数码管而不需像CC4511外接限流电阻。图
9、3-3 显示电路74LS48输入信号为BCD码,输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线,另有3条控制线。LT()为测试端,低电平有效,当LT()=0时,无论输入端A、B、C、D为何值,ag输出全为高电平,使7段显示器件显示“8”字型,此功能用于测试器件。RBI()为灭零输入端,低电平有效。在LT()=1,RBI() =0,且译码输入为0时,该位输出不显示,即0字被熄灭。但当译码输入不全为0时,仍能正常译码输出,使显示器正常显示。BIRBI是一个特殊的端口,有时作用于输入,有时作用于输出,在这里不多做介绍。74LS48功能表见表3-2。输入输出字形数字LT()RBI()A B C DBI/RB
10、Oa b c d e f g012345678911111111111XXXXXXXXX0 0 0 01 0 0 00 1 0 01 1 0 00 0 1 01 0 1 00 1 1 01 1 1 00 0 0 11 0 0 111111111111 1 1 1 1 1 01 1 0 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 10123456789消隐脉冲消隐灯测试X10X0XXXXX0 0 0 0XXXX0010 0
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