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文檔簡介
1、<p><b> 電子課程設(shè)計(jì)</b></p><p> 籃球24秒計(jì)時(shí)器 </p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 序言3 </b></p><p> 一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求3</p><p><b
2、> 二、總體框圖3</b></p><p><b> 三、選擇器件4</b></p><p><b> 四、功能模塊8</b></p><p> 五、總體電路設(shè)計(jì)12</p><p><b> 六、參考文獻(xiàn)14</b></p>
3、<p><b> 七、心得體會(huì)14</b></p><p><b> 序言</b></p><p> 籃球比賽中除了有總時(shí)間倒計(jì)時(shí)外,為了加快比賽的節(jié)奏,新的規(guī)則還要求進(jìn)攻方在24秒內(nèi)有一次投籃動(dòng)作,否則視為違例。本人設(shè)計(jì)了一個(gè)籃球比賽計(jì)時(shí)器,可對比賽總時(shí)間和各方每次控球時(shí)間既是。該計(jì)時(shí)器采用按鍵操作,LED顯示,非常實(shí)用,此
4、計(jì)時(shí)器也可作為其他球類比賽的計(jì)時(shí)器。 </p><p><b> 籃球24秒計(jì)時(shí)器</b></p><p><b> 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p> 有顯示24秒的計(jì)時(shí)功能</p><p> 置外部操作開關(guān),控制計(jì)時(shí)器的直接清零,起碇和暫停
5、連續(xù)功能</p><p> 計(jì)時(shí)器喂24秒遞減計(jì)時(shí)器,其間隔為1秒</p><p> 計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到0時(shí),數(shù)碼顯示器不能滅燈 應(yīng)發(fā)出光電報(bào)警信號</p><p><b> 總體框圖</b></p><p> 1秒脈沖發(fā)生器: 秒脈沖信號發(fā)生器需要產(chǎn)生一定精度和幅度的矩形波信號。實(shí)現(xiàn)這樣矩形波的方法很多,可以由
6、非門和石英振蕩器構(gòu)成,可由單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成,可以由施密特觸發(fā)器構(gòu)成,也可以由555點(diǎn)哭構(gòu)成等。</p><p> 不同的電路隊(duì)矩形波頻率的精度要求不同,由此可以選用不同電路結(jié)構(gòu)的脈沖信號發(fā)生器。本實(shí)驗(yàn)中由于脈沖信號作為計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)脈沖,其精度直接影響計(jì)數(shù)器的精度,因此要求脈沖信號有比較高的精度。一般情況下,要做出一個(gè)精度比較高的 頻率很低的振蕩器有一定的難度 工程上解決這一問題的辦法就是先做一個(gè)頻率比較高的矩形波
7、震蕩器,然后將其輸出信號通過計(jì)數(shù)器進(jìn)行多級分項(xiàng),就可以得到頻率比較低 精度比較高的脈沖信號發(fā)生器,其精度取決于振蕩器的精度和分級項(xiàng)數(shù)。</p><p> 2.24秒減法計(jì)數(shù)器: 24秒減法計(jì)數(shù)器采用74LS192設(shè)計(jì),74LS192是十進(jìn)制同步加法|減法計(jì)數(shù)器,采用8421BCD碼編碼,具有直接清零 異步置數(shù)功能。</p><p> 74LS192的邏輯功能表如下:</p>
8、;<p> 3.控制電路 按照系統(tǒng)的要求,電路應(yīng)該完成以下4個(gè)功能;</p><p> 1)當(dāng)操作直接清零按鍵時(shí),要求計(jì)數(shù)器清零。</p><p> 2)當(dāng)啟動(dòng)按鍵閉合時(shí),控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號CP(秒脈沖信號),同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能,顯示器顯示24秒字樣。當(dāng)啟動(dòng)按鍵釋放時(shí),計(jì)數(shù)器開始減法計(jì)數(shù)。</p><p> 3)當(dāng)暫停連續(xù)開關(guān)處于暫停
9、狀態(tài)時(shí),控制電路封鎖計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù),顯示器顯示原來的數(shù),而且保持不變,當(dāng)暫停連續(xù)開關(guān)處于連續(xù)狀態(tài)時(shí),計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù),另外,外部操作開關(guān)都應(yīng)該采取消抖措施,以防止機(jī)械抖動(dòng)造成電路工作不穩(wěn)定。</p><p> 4)當(dāng)計(jì)數(shù)器遞減到零時(shí),控制電路輸出報(bào)警信號,計(jì)數(shù)器保持狀態(tài)不變。</p><p><b> 三、選擇器件</b></p><p
10、> 555組成的多諧振蕩電路</p><p> 兩個(gè)74ls組成的減法計(jì)數(shù)器</p><p> 3、非門74LS04</p><p><b> 4.電阻</b></p><p><b> 5。發(fā)光二極管 </b></p><p><b> 6.開關(guān)
11、</b></p><p> 74LS192的邏輯符號</p><p> 其邏輯功能表上面可見。74LS192為可預(yù)置的同步十進(jìn)制雙時(shí)鐘加減法計(jì)數(shù)器,它具有上升沿有效地加計(jì)數(shù)時(shí)鐘端UP和減計(jì)數(shù)時(shí)鐘端DOWN;該計(jì)數(shù)器具有異步清零端,當(dāng)清零信號CLR為高電平時(shí),實(shí)現(xiàn)清零功能;該計(jì)數(shù)還有異步置數(shù)功能,當(dāng)置數(shù)信號LOAD為低電平時(shí),實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù);當(dāng)計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù),且計(jì)數(shù)值為9時(shí),進(jìn)位端
12、CO輸出寬度等于加計(jì)數(shù)脈沖UP的低電平脈沖,當(dāng)計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù),且計(jì)數(shù)值為0時(shí),借位端BO輸出寬度等于減計(jì)數(shù)脈沖DOWN的低電平脈沖</p><p><b> 電容</b></p><p><b> 74LS00 </b></p><p><b> 74LS10</b></p><
13、;p><b> 7段LED顯示器</b></p><p><b> 四、功能模塊</b></p><p> 1.秒脈沖發(fā)生器的工作原理</p><p> 它由比較器1和比較器2非門G1G2組成的SR鎖存器和放電三極管Q1組成。比較器1的反相端是閾值輸入端;若是同相端不外接控制信號,則是電阻分壓得到的參考電壓三
14、分之二Vcc。比較器2的同相端是觸發(fā)端;反相端是電阻分壓得到的參考電壓三分之一Vcc。當(dāng)放電晶體管導(dǎo)通時(shí),放電端于地相連。</p><p> 在復(fù)位端加低電平信號,鎖存器復(fù)位,可以使輸出Vo低電平。正常工作時(shí),復(fù)位端應(yīng)該加高電平??刂贫怂与妷嚎梢愿淖儽容^器1同相端,比較器2反向端的電壓值,因此也就改變了比較器1反相端的閾值電壓和比較器2同相端觸發(fā)電壓。若是控制端不外接電壓,則比較器1同相端的電壓為三分之二Vc
15、c,比較器2反相端的電壓為三分之一Vcc。</p><p> 為了提高電路的負(fù)載能力,輸出端設(shè)置了緩沖器G4。雙極性定時(shí)器555的電源電壓范圍是5~16V,最大負(fù)載電流達(dá)200mA,CMOS型定時(shí)器555的電源范圍是3~18V,最大負(fù)載電流為4mA。</p><p> 定時(shí)器555的輸出高電平近似等于電源電壓,低電平近似等于10V。</p><p> 用 55
16、5定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p> 555定時(shí)器主要是通過外接電阻R和電容器C構(gòu)成充.放電電路,并由兩個(gè)比較器來檢測電容器上的電壓,以確定輸出電平的高低和開關(guān)管的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)10分的延時(shí)電路,以及多諧振蕩器,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器等脈沖波形產(chǎn)生和整形電路。</p><p> 用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路如下圖,電路沒有穩(wěn)態(tài),只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài),也不需要外
17、加觸發(fā)信號,利用電源Vcc通過R1和R2向電容C充電,使Uc逐漸升高,升到三分之二Vcc時(shí),Uo跳變到低電平,放電端導(dǎo)通,這時(shí),電容器C通過電阻R2和D端放電,使Uc下降,降到三分之一Vcc時(shí),Uo跳變到高電平,D端截止,電源Vcc又通過R1和R2向電容C充電。如此循環(huán),振蕩不停,電容器C在三分之一Vcc和三分之二Vcc之間充電和放電,輸矩形如下圖 </p><p> 2.24秒減法計(jì)數(shù)器的工作原理</p
18、><p> 由上述74LS192功能表看出,當(dāng)LD=1時(shí),CR=0,CPD=1時(shí),如果有時(shí)鐘脈沖加到CPU端,則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加法計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)到9(1001),CO端輸出進(jìn)位下降沿跳變脈沖;當(dāng)LD=1,CR=0,CPU=1時(shí),如果有時(shí)鐘脈沖加到CPD端,則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行減法計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)到0(0000)時(shí),BO端輸出借位下降沿跳變脈沖。由此設(shè)計(jì)出三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器,預(yù)置數(shù)位N=(001001
19、00)=(24),當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器的借位輸出端BO輸出借位脈沖時(shí),高位計(jì)數(shù)器材進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到高 低位計(jì)數(shù)器都為0時(shí),高位計(jì)數(shù)器的借位輸出端BO輸出借位脈沖,使N3置數(shù)端LD=0,則計(jì)數(shù)器完成置數(shù)置零,在CPD端輸入脈沖的作用下,進(jìn)行下一循環(huán)的減法計(jì)數(shù)。</p><p> 3.控制電路的工作原理</p><p> 把S2撥向清零端時(shí),74LS192的CR=1時(shí),計(jì)數(shù)器清零;當(dāng)s2撥向
20、工作端時(shí),CR=0,計(jì)數(shù)器進(jìn)入工作狀態(tài),這時(shí),若按下啟動(dòng)按鍵S1計(jì)數(shù)器置數(shù),若釋放S1,則計(jì)數(shù)器在置數(shù)的基礎(chǔ)上開始遞減計(jì)數(shù)。當(dāng)S3撥向連續(xù)端時(shí),G4輸出為高電平,此時(shí)如果BO=1,則將G2打開,秒脈沖進(jìn)入計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器進(jìn)行連續(xù)計(jì)數(shù),當(dāng)S3撥向暫停端時(shí),G4輸出低電平,將G2封鎖,計(jì)數(shù)器沒有計(jì)數(shù)脈沖送入,暫停計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器滿24個(gè)脈沖,高位計(jì)數(shù)器N5的BO端輸出低電平,一方面將G2封鎖,另一方面點(diǎn)亮發(fā)光二極管,發(fā)出報(bào)警信號。需要說明的是,
21、當(dāng)N5計(jì)數(shù)到0時(shí)輸出的借位信號持續(xù)時(shí)間很短,為了使得報(bào)警狀態(tài)持續(xù)足夠的時(shí)間,可用鎖存器將借位脈沖鎖存起來,也可以單穩(wěn)態(tài)電路將借位脈沖的寬度展到足夠?qū)挾日沟阶銐驅(qū)?,然后用鎖存或者展寬后的信號控制報(bào)警電路。</p><p><b> 五、總體設(shè)計(jì)電路圖</b></p><p><b> 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;</b></p><p>
22、 按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)電路,確定元器件型號和參數(shù);按圖在實(shí)驗(yàn)板上搭建電路,檢查無誤后,通電調(diào)試;檢查功能是否符合要求,指示是否正確;對測試結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。</p><p> 實(shí)驗(yàn)初步達(dá)到預(yù)定效果,經(jīng)過調(diào)試頻率,24秒計(jì)數(shù)器漸漸得到所要目標(biāo)。</p><p><b> 六、參考文獻(xiàn)</b></p><p> 畢滿清主編.電子技
23、術(shù)試驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).第三版.機(jī)械工業(yè)出版社</p><p><b> 七、實(shí)驗(yàn)心得和體會(huì)</b></p><p> 對于原理圖的分析 </p><p> 畫原理圖的時(shí)候一步步的來。</p><p> 1.首先實(shí)現(xiàn)基本的置數(shù)然后24秒遞減的功能。置數(shù)功能的實(shí)現(xiàn)并不難。將~LOAD置低電平就可以實(shí)現(xiàn)。</p&
24、gt;<p> 2.實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)到零之后停止計(jì)數(shù)并且報(bào)警。</p><p> ①首先搞清楚計(jì)數(shù)到零的標(biāo)志是什么。當(dāng)然是十位的借位端出現(xiàn)借位信號(到達(dá)00后個(gè)位向十位借位,十位不夠,向跟高位借位,因此十位的借位端出現(xiàn)低電平)。</p><p> 設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮,十位的~BO平時(shí)是高電平,clk能夠作用。到零后~BO是低電平,clk不能夠作用。這個(gè)太簡單了,不用分析。應(yīng)該想
25、到將十位的~BO和CLK相與之后送給個(gè)位的CPD。</p><p> ?、趯?shí)現(xiàn)暫停功能的原理其實(shí)和到零后自動(dòng)停止是差不多的。應(yīng)該想到到零后自動(dòng)停止是十位的~BO給信號,暫停時(shí)開關(guān)給信號而已。所以這樣就很簡單了。只需要將此開關(guān)的輸出和十位的~BO還有CLK相與就可以實(shí)現(xiàn)了。</p><p> 實(shí)際實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)問題的地方 </p><p> 其他的倒沒有什么,本人
26、做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候因?yàn)殚_關(guān)是撥動(dòng)的那種。所以往往暫停,開始,暫停,開始這樣重復(fù)撥動(dòng)的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)情況,也就是在這樣撥動(dòng)的過程中會(huì)出現(xiàn)數(shù)字亂跳的情況。通過緊固連線還有小心的撥動(dòng)開關(guān)不能從根本上解決問題,只是減小幾率。</p><p> 在本次的課程設(shè)計(jì)中通過自己選題,找材料、分析、設(shè)計(jì)等,掌握了一些軟件的操作方法,這為以后的學(xué)習(xí)做了鋪墊。整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實(shí)際問題的轉(zhuǎn)變。通過本次的課程設(shè)計(jì),我最大
27、的收獲就是提高了自身的動(dòng)手能力,培養(yǎng)了我的尋求解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)精神,也增強(qiáng)了我其它方面的能力。在設(shè)計(jì)中,我充分應(yīng)用所學(xué)的知識(shí),例如,集成電路74LS系列,三極管,二極管,整定時(shí)器555等元件的應(yīng)用。這次實(shí)踐使我受益匪淺,在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中,特別有趣,培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維,增強(qiáng)了我的實(shí)際操作能力。在讓我體會(huì)到設(shè)計(jì)電路艱辛的同時(shí),更讓我體會(huì)到了成功的喜悅和快樂。</p><p> 課程設(shè)
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