蓝球竞赛30秒定时电路设计11电信 - 图文

模 拟 电 子 技 术

课程设计报告书

题 目：蓝球竞赛30秒定时电路 姓 名： 方磊 朱超 学 号：113621013 113621023 指导老师：范素勤

设计时间：2013年4月—2013年6月

电子与信息工程学院

目 录

篮球竞赛30秒定时电路................................................

1、 设计任务与要求 ...................................................

2、 设计原理与电路 ...................................................

2.1 总体框图 .....................................................

2.2 单元电路的设计 ...............................................

2.3 篮球竞赛30秒定时电路 ........................................

3、 组装与调试 .......................................................

4、 设计总结 .........................................................

5、 主要元件资料 .....................................................

6、 附 录 ............................................................

7、 参考文献 .........................................................

蓝球竞赛30秒定时电路 模拟电子技术课程设计

篮球竞赛30秒定时电路

1、 设计任务与要求

〖设计任务〗

设计一个符合功能的30秒篮球计时器电路。

〖基本要求〗

1．具有显示30秒的计时功能。

2．系统设置外部操作开关，控制计时器的直接置数、清零、启动、和暂停功能。 3．计时器为30秒递减计时时，其计时间隔为1秒。

4．当计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，LED变亮报警。

2、 设计原理与电路

2.1

总体框图

本课程设计主要包括计时电路、计数电路、数码显示电路和报警电路，控制电路是由各外部操作开关组成，而秒脉冲发生器是由555定时器构成，计数电路则由计数器组成。其设计原理构图如下图1：

计时电路 计数器 译码显示电路 控制电路 报警电路 外部操作开关

图1 30秒计时器系统设计框图

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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

30秒计时器的总体参考方案框图如图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 单元电路的设计

2.2.1 计时电路

图2

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1、 用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟，如图3连接： 555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1.R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1。R2又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响

Vcc

R1 15K R2 68K uC

7 6 4 8 uo 555 3 C 10uF 2 1 5 0.1uF

图3

2.输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：

tpH ： uC (0) = VCC /3 V、uC (∞) =VCC、 t1=(Ra+ Rb)C、 当t= tpH时，uC (tpH) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出 tpH=0.7(Ra+ Rb)C

tpL ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC (∞) =0V、 t1= RBC、 当t= tpL时，uC (tpL) =VCC /3代入公式。于是可解出 tpL=0.7RbC

振荡周期T = tpH+tpL=0.7 ( Ra + 2Rb) C

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[3]报警电路

设计中要求电路在计数为0时实现光电报警的功能。设计方案中发光二极管实现了这一功能。当高位计数器的数值减到0时，向前借位借口~BO又高电平变为低电平，有点路可知这是LED二极管亮，达到光电报警的作用。

LD 接 74LS192 的预为了保证系统的设计要求 , 在设计控制电路时 , 应

正确处理各个信号之间的时序关系。从系统的设计要求可知 , 控制电路要完成以下四项功能 :

①操作 “直接清零”开关时 , 要求计数器灭灯。

②闭合 “启动” 开关时 , 计数器应完成置数功能 , 显示器显示 30 秒

字样 ; 断开“启动”开关时 , 计数器开始进行递减计数。 ③当 “暂停 / 连续”开关处于 “暂停”位置时 ,

控制电路封锁时钟脉冲信号 CP , 计数器暂停计数 , 显示器上保持原来的

数不变 ，“暂停 / 连续” 开关处于“连续”位置时 , 计数器继续累计计数。 ④当计数器递减计数到零 ( 即定时时间到 ) 时 , 控制电路应发出报警信号 , 使计数器保持零状态不变 , 同时报警电路工作。如图10所示.

图10 光电报警电路

当计数到零时,两计数器借位端输出多为低（0）,故本设计将高位片借位BO2反馈到二极管负极性端,此时+5V电源经1k电阻使发光二极管发出光电报警信号,完成报警功能,而在递减计数时,BO2端输出为高（1）,二极管不报警.

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2.3篮球竞赛30秒定时器的工作原理、完整电路图

图11

脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路等模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。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。当启动开关闭合时，555将产生的信号送至计数器，减计数器开始工作，完成30秒计时功能。

3、 组装与调试

3.1 电路的安装

(1).一开始,在试验箱上进行三部分的调试,开始不知道怎么做,观察其他组后,自己再开始动手,前面两个很快都一次性成功了,第三个做完后不倒计数,反复检查没检查到,经过老师排查检测到是一根接地的线接电源了. (2) 画pcb的时候，发现pcb中有的地方该接地的没有接地,接线的没接线,向同学请教检查出了各个地方的接线问题

(3) 先装矮后装高、先装小后装大、先装耐焊的等

(4)焊接时,发现有些焊点太密以至于焊时很不容易,很容易就跟其他线连接在一

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起了.调试时,发现不是30秒倒计时,后来检测发现有虚焊

3.2 电路的调试

调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部分的接线是否正

确，检查电源、地线、信号线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。再接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。

4、 设计总结

这次的数电课程设计，对我的理论知识和实践能力有很大的帮助和提高。 首先在课题的设计过程中，不仅要运用到课堂学到的知识，还需要查阅不少芯片手册，阅读有关数字电路设计的资料，这些都是制作电路必须的理论准备。在动手过程中，要对电路进行焊接，以及最后繁琐的调试与分析等。每一个环节都很重要的。

在本次的课程设计中通过选题，找材料，分析、设计等，也掌一些软件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动手能力，培养了我的寻求解决问题的能力和团队精神也增强了我其它方面的能力。在设计中，我充分应用我们所学的知识，例如：集成电路74LS系列、整定时器555等元件的应用。这次实践使我受益匪浅，在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了我的实际操作能力。在让我体会到设计电路艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。课程设计提高我的综合动手能力和工程设计能力，它使我的理论知识得到了综合应用，培养我综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。

电子技术发展呈现出系统集成化，自动化，设计自动化，用户专业化和测试智能的优势，作为一个大学生。我们必须时代的发展，这使我们必须要扩展自己的知识，并利用计算机来辅助分析和设计，这对我们是有益的。

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课程设计的自主设计、学习和研究过程中，通过写课程设计的总结报告，初步训练我的书面表达能力。组织逻辑能力，这些技能应用性强，对我的将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，使我们做到理论和与实际的联系，收获很大。并且我也深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我的自学能力和应对挑战的能力。为今后学习打下了良好的基础，培养了我们严谨务实，戒骄戒躁的作风。

结 论

本设计主要通过模块化思想，逐步实现设计所需达到的功能要求： 时钟模块为减计数提供一个频率为1Hz的脉冲信号，从而实现计数器计数间隔为1秒钟；

计数、译码显示模块主要是为了达到能显示减计数功能； 报警模块是为了实现当减计数到零时发出光电报警信号；

控制模块主要是为了实现计时器的启动、直接清零和暂停/连续功能，其中在直接清零时，由外控制开关控制译码器消隐端，从而可以实现显示译码器灭灯；通过暂停/连续开关从而实现断点计时功能。

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5、 主要元件资料

5.1 555定时器

图12

1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。 3脚：输出端Vo 。2脚：低触发端 6脚：TH高触发端 4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

555

定时器功能表

输入 复位0 1 × TH × Q 0 1 输出 VT1状态 导通 截止 ＜ ＜ 1 ＞ ＞ 0 导通 1 ＞ ＜ 原状态 不变 图13

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下图是555多谐振荡器的工作波形

图14

5.2 74LS192

74LS192 为可预置的十进制同步加/减计数器（双时钟），其清除端是异步的。当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能；预置是异步的，当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（P0～P3）相一致的状态；计数是同步的，靠CPD、CPU同时加在4个触发器上而实现。在CPD、CPU上升沿作用下Q0～Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU，此时另一个时钟应为高电平。 当计数上溢出时，进位输出端（TCU）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPU低电平部分的低电平脉冲；当计数下溢出时，错位输出端（TCD）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPD低电平部分的低电平脉冲。 当把TCD和TCU分别连接后一级的CPD、CPU，即可进行级联.

图15

TCD 错位输出端（低电平有效） TCU 进位输出端（低电平有效）

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CPD 减计数时钟输入端（上升沿有效） CPU 加计数时钟输入端（上升沿有效） MR 异步清除端 P0～P3 并行数据输入端

PL 异步并行置入控制端（低电平有效） Q0～Q3 输出端

74LS192引脚图

74LS192

功能表

图16

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5.3 74LS48

74LS48为4线－七段译码器/驱动器（BCD输入，有上拉电阻），其输出端（Ya－Yg）为高电平有效，可驱动灯缓冲器或共阴极VLED。 当要求输出0－15时，消隐输入（BI）应为高电平或开路，对于输出为0时还要求脉冲消隐输入（RBI）为高电平或者开路。 当BI为低电平时，不管其它输入端状态如何，Ya－Yg均为低电平。 当RBI和地址端（A0－A3）均为低电平，并且灯测试输入端（LT）为高电平时，Ya －Yg为低电平，脉冲消隐输出（RBO）也变为低电平。 当BI为高电平或开路时，LT为低电平可使Ya－Yg均为高电平。

图17 74LS48引脚图

BI/RBO 消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效） LT 灯测试输入端（低电平有效） RBI 脉冲消隐输入端（低电平有效 a-g 段输出

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5.4 数码管

图18 共阴极七段LED显示器管脚图

共阴极七段LED显示器是较常用的显示数码管，但在使用时要注意的是： 看清楚自己用的数码管是共阴极还是共阳极的，最好在使用前用万电用表测一下它的极性，其管脚图如下图18所示，如果为共阴极的，其管脚COM端接地；如果为共阳极的，起管脚COM段要接高电平

5.5 74LS00

74LS00功能：四个2输入与非门 真值表：

Inputs输入 A L L H H B L H L H 输出 Y H H H L

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图19 74LS00 引脚图

5.6

74LS10

74LS10功能：三个3输入与非门

74ls10是常用的三3输入与非门电路，在数字电路和单片机系统中常用,这里介绍一下他的管脚图以及功能等资料

图20 74LS10引脚图

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6、 附 录；

元件清单

元件名称 74LS192 74LS48 74LS00 74LS10 电阻 电容 规格 直插式（16脚） 2个 直插式（16脚） 2个 直插式 1个 直插式 1个 1K/10K/15K/68K 1/4/1/1 0.1μ 10μ 各1 封装 DIP16 DIP16 DIP14 DIP14 AXIAL0.3 RB.2/.4 RB.1/.2 SIP3 DIP10 SIP2 开关 显示器 发光二极管 按键 NE555 单刀双掷 2个 数码管 2个 LED 2个 SW—PB 1个 SIP*2S 1个 DIP8 图21

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附录B：作品实物图 正面图：

反面图：

反图

图22 实物图

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7、 参考文献

[1] 陈大钦.电子技术基础实验[M].高等教育出版社，2008年第3版. [2] 陈大钦.电子技术基础实验[M].高等教育出版社，2000年第2版. [3] 康华光.电子技术基础[M]. 高等教育出版社，2006年第5版. [4] 彭介华.电子技术课程设计指导[M]. 高等教育出版社，1997年第1版. [5] 高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2002 [6] 孙人杰.电路数据手册TTL电路.电子工业出版社.1989

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v258.html