課程設計---籃球競賽計時系統(tǒng)

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 數 字 電 子 技 術 </p><p>　　課題名稱 籃球競賽計時系統(tǒng) </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 電氣

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　200 9 年 10 月 21 日</p>&l

3、t;p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、系統(tǒng)設計..................................................................1</p><p>　　1、設計內容.................................................................

4、.........1</p><p>　　2、設計的總體思路..............................................................1</p><p>　　3、設計基本原理..................................................................2</p><p

5、>　　4、基本框架圖..............................................................3</p><p>　　二、單元電路設計............................................................4 </p><p>　　1、24秒倒計時顯示模塊................

6、......................................4</p><p>　　2、60秒倒計時顯示模塊......................................................4</p><p>　　3、12分鐘倒計時顯示模塊..................................................5<

7、/p><p>　　4、比賽節(jié)數顯示模塊..........................................................6</p><p>　　三、總電路設計圖..........................................................7</p><p>　　四、安裝與調試............

8、..................................................8</p><p>　　五、故障分析與電路改進..............................................8</p><p>　　六、總結與體會..........................................................

9、...10</p><p>　　七、附錄（元件清單）................................................11</p><p>　　八、參考文件................................................................11</p><p>　　電氣信息學院課程設計評分表.

10、...................................12</p><p><b>　　一 系統(tǒng)設計 </b></p><p><b>　　1.1 設計內容</b></p><p>　　設計并制作一個籃球競賽計時系統(tǒng)，具有單節(jié)12分鐘倒計時、節(jié)數記次和進攻方24秒倒計時功能，具體設計要求如下：</p&

11、gt;<p>　　1、 具有顯示每節(jié)12分鐘比賽時間的倒計時功能：用四個數碼管分別顯示分、秒，其計時間隔為1S。</p><p>　　2 、具有節(jié)數記次功能，用一個數碼管自動指示比賽節(jié)數，單節(jié)計時器返回到12：00時自動遞增計數一次。</p><p>　　3、具有顯示進攻方24S倒計時功能：用兩個數碼管顯示，其計時間隔為1S。</p><p>　　4、

12、分別設置啟動鍵和暫停/繼續(xù)鍵，控制兩個計時器的直接啟動計數，暫停/繼續(xù)計數功能。</p><p>　　5、分別設置復位鍵：按復位鍵可隨時返回初始狀態(tài)，單節(jié)計時器返回到12：00；進攻方計時器返回到24S。</p><p>　　6、各計時器遞減計數到‘00.00’時，計時器停止工作（進攻方24S倒計時器停止工作時單節(jié)計時器暫停/繼續(xù)），并給出報警聲。 </p><p>

13、;　　1.2 設計的總體思路</p><p>　　籃球競賽計時系統(tǒng)要用7個數碼管顯示，計時模塊完成4節(jié)、12分鐘、60秒的計時功能和比賽規(guī)則所要求的24秒制倒計時功能；由于籃球計時是一個倒計時，我們便想到用74LS192(十進制可逆計數器）來實現一個個模塊的倒計時，每兩塊芯片就構成一個倒計時模塊，如24秒倒計時功能。各個計時模塊既是相互獨立又是相互關聯的，起連通作用的是控制模塊，可用74LS32和74LS04來實

14、現他們中間的聯系。電路中還需要設置啟動鍵和暫停/繼續(xù)鍵，可用開關控制時鐘信號的輸入，這樣便能實現控制兩個計時器的直接啟動計數，暫停/繼續(xù)計數功能。分別又設置了復位鍵，復位鍵的實現是通過對各芯片的置數端的控制來實現使系統(tǒng)隨時返回初始狀態(tài)的功能，單節(jié)計時器返回到11：60，進攻方計時器返回到24S。電路在24秒和12分鐘計時完畢顯示00或00：00后自動暫停，并給出報警聲。</p><p>　　1.3 設計的基本原理

15、</p><p>　　1.3.1 24秒計時</p><p>　　24秒計數芯片的置數端和12分的置數、清零端共用一個開關，比賽開始后，24秒的置數端也無效，24秒的倒數計時器與12分的倒數計時器同時開始進行倒計時，逐秒倒計到零。同樣也是選取“00”這個狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截斷信號，讓該信號與時鐘脈沖在與門中將時鐘截斷，使計時器在計數到零時停住。</p><p&g

16、t;　　1.3.2 12分倒計時電路設計</p><p>　　準備階段，扳動啟動開關使倒計時計數器相應的置數或清零端有效，顯示設定的時間11：60；</p><p>　　開始階段：扳動開關，倒數計時器開始工作（相應的置數、清零端無效），計時器逐秒進行倒計顯示；</p><p>　　暫停階段：這個功能通過暫停開關S截斷時鐘脈沖的傳輸來實現。</p>&l

17、t;p>　　重賽階段：扳動開關使置數、清零端重新有效，準備進行下一節(jié)比賽。</p><p>　　從右側起第一片74192芯片主要是控制秒的個位數，它的4號管腳與脈沖相連，當有脈沖輸入時開始減數，D0D1D2D3分別接0000用以顯示數字0，Q0Q1Q2Q3Q4分別接顯示數碼管的四個相應管腳，14號管腳MR接地，13號管腳接到第二片74192芯片的4號管腳，當秒的個位數減為零時會向其發(fā)送一個低電平使其秒的十位

18、數減一，第二片74192芯片主要是控制秒的十位數， D0D1D2D3分別接0110用以顯示數字6，Q0Q1Q2Q3Q4分別接顯示數碼管的四個相應管腳，14號管腳MR接地，兩個芯片的13號管腳接到標號為U3：A 7432或門兩個引腳上，其輸出端接在兩塊芯片的11號管腳，當計數器減到00時，11號管腳會置為低電平，此時兩塊74192實現重新置數</p><p>　　第三片74192芯片主要是控制分的個位數，4號管腳接

19、到第二片74192芯片的13號管腳，當秒的十位數減為零時會向其發(fā)送一個低電平使其分的個位數減一，D0D1D2D3分別接0001用以顯示數字1，Q0Q1Q2Q3Q4分別接顯示數碼管的四個相應管腳，14號管腳MR接地，13號管腳接到第四片74192芯片的4號管腳，當分的個位數減為零時會向其發(fā)送一個低電平使其十位數減一，第四片74192芯片主要是控制分的十位數， D0D1D2D3分別接0001用以顯示數字1，Q0Q1Q2Q3Q4分別接顯示數碼

20、管的四個相應管腳，14號管腳MR接地，兩個芯片的13號管腳接到標號為U3：B7432或門兩個引腳上，其輸出端接在兩塊芯片的11號管腳，當計數器減到00時，11號管腳會置為低電平，此時兩塊74192實現重新置數</p><p>　　1.3.3 節(jié)數電路</p><p>　　第五片74LS192芯片是控制比賽節(jié)數，4號管腳（減計時信號輸入端）接高電平，5管腳（加計時器）通過一個74LS04接第

21、四片74LS192U1的13管腳，當分計時減到零時，會給其發(fā)一個低電平信號是節(jié)數加1，14管腳MR接地。U6的6管腳通過一個反相器和U1的13管腳再連接到一個74LS32，輸出端接到U1和U6的11管腳，當分計時減到零時，會向U6發(fā)送一個低電平信號，實現U6重新置數。</p><p><b>　　1.4 框架圖</b></p><p><b>　　二 單元

22、電路設計</b></p><p>　　2.1 24秒倒計時顯示模塊</p><p>　　具有24秒倒計時功能。當減數功能減到零以后會自動復位為24秒。通過輸入信號后，U9和U10分別置成2和4，隨著時鐘信號的輸入，U9和U10便作自減計數。接線如下，U9的D1接高電平，D0D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，U9的4管腳（減計時器信號輸入端）接U10的13管腳（非同步借位

23、輸出端），14管腳（清零端）接地；U10D2接高電平，D0D1D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，4管腳接信號輸入，14管腳接地；U9和U10的13管腳通過一個或門分別接各自的11管腳（置數端）。</p><p><b>　　24秒倒計時電路</b></p><p>　　2.2 60秒倒計時顯示模塊</p><p>　　具有60秒倒計時功能。

24、低電平有效減到零以后會自動復位為60秒。通過輸入信號后，U4U5分別置成6和0，U4的D1D2接高電平，D0D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，U4的4管腳（減計時器信號輸入端）接U5的13管腳（非同步借位輸出端），14管腳（清零端）接地；U5的D0D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，4管腳接信號輸入，14管腳接地；U4和U5的13管腳通過一個或門分別接各自的11管腳（置數端）來實現對芯片的預置數。</p><

25、;p><b>　　60秒倒計時電路</b></p><p>　　2.3 12分鐘倒計時顯示模塊</p><p>　　此單元是12分鐘倒計時功能。當來一個時鐘信號時，U1U2都置成1，此單元啟動后，當60秒減到零時，此單元會自動減一直到零結束一節(jié)比賽，按復位鍵或來一個預置數信號時又回到11。U1的D0接高電平，D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，U1的4

26、管腳（減計時器信號輸入端）接U2的13管腳（非同步借位輸出端），14管腳（清零端）接地；U2的D0接高電平，D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，4管腳接信號輸入，14管腳接地；U1和U2的13管腳通過一個或門分別接各自的11管腳（置數端）來實現對芯片的預置數。 </p><p><b>　　12分鐘倒計時電路</b></p><p>　　2.4 比賽節(jié)數顯示模

27、塊</p><p>　　此單位是用來顯示比賽節(jié)數的，會自動記錄比賽節(jié)數。每次12分鐘減到零以后此模塊會自動加1，直到加到4比賽結束為止。U6的D0接高電平，D1D2D3接地，Q0Q1Q2Q3接顯示燈，4管腳（減計時器信號輸入端）接高電平，5管腳（加計時器）接74LS04的輸出端，而輸入端則是U1的13管腳（非同步借位輸出端）；U6和U1的13管腳通過一個或門分別接各自的11管腳（置數端）。</p>

28、<p><b>　　比賽節(jié)數電路</b></p><p>　　整個電路分為以上幾個基本模塊電路，主要都是用74LS192芯片（可逆十進制計數器）及74LS04，74LS32等來實現各模塊的功能，在此基礎上，又加入連入一些開關，便能實現整個電路的功能及對整個電路的控制。</p><p><b>　　三 總電路設計</b></p&g

29、t;<p><b>　　總電路圖</b></p><p>　　此電路有24秒倒計時功能、60秒倒計時功能和12分鐘倒計時功能，還有顯示比賽小節(jié)數功能。而且還可以隨時暫停比賽時間，并設計了分鐘總開關和24秒倒計時的開關。為比賽計時提供了方便。</p><p><b>　　四 安裝與調試</b></p><p>

30、　　在Proteus上仿真成功后，記下所需要的元器件，到老師處領取后就可以實行安裝電路；其步驟為如下所示 。</p><p>　　首先開電源，看是否有電；再檢測導線是否導通，接著就得測試集成芯片是否能夠正常工作，做好一系列的準備工作之后就正式開始安裝電路。</p><p>　　先按圖安裝24秒脈沖電路，完畢后就用兩個顯示器測試是否產生了脈沖，是否能正常工作，如產生脈沖，則證明線路無誤；沒有

31、產生，則檢測線路； 如同上面所示，依次接好60秒，12分鐘脈沖電路；然后把三個脈沖信號通過兩個或門合成一條線來作為加減計數器的加減脈沖輸入端，再按7404工作的原理接好線路，再接通顯示器即可；全部接好之后就可以進行調試，調試無誤，則設計完成。</p><p>　　總體步驟是這樣，安裝還是沒什么問題的，但是在調試過程中并沒有想象中的那么輕松。有時就算連線時正確的，但顯示的還是與正確結果有所差距，幾經檢查，才發(fā)現有些

32、接線口是松的，必須重新排線與調試。也正是一次次排查和調試讓我們對整個電路有了更深的了解和掌握。所以此次課程設計也提醒了我們，做什么事都要很細心，還要有認真的態(tài)度，不然只會事倍功半。</p><p>　　五 故障分析與電路改進</p><p>　　在實際連線過程中，出現故障幾乎是不可避免的。其中接線錯誤就是第一個一個難以避免的困難。另外一個讓人頭疼的原因是實驗板與芯片接觸不良，導致形成軟型故

33、障，難以準確找出故障點。在查找故障時，必須具備耐心和細心。同時要開動腦筋，進行認真的分析和判斷。在不通電的情況下，通過目測，對照電路原理圖和裝配圖，檢查每一塊片是否正確，極性有無接反，管腳有無損壞，連線有無接錯（包括漏錯線、短路和）通電后，通過類比法，高低電平比較法等方法逐一找出故障點。在安裝過程中，我們主要碰到了以下故障。</p><p>　　1：芯片不能正常工作</p><p>　　可

34、能原因：1芯片本身就是壞的；2未給芯片通電，接電源和接地處的導線出現斷路； 3芯片未插好，在安裝芯片過程中將管腳折斷或扭曲；4接線錯誤，如將輸入端和輸出端接反；5芯片邊緣管腳孔接觸不良。</p><p>　　2：通電后導線發(fā)熱并冒煙</p><p>　　可能原因：該故障比較嚴重要及時斷電防止燒壞芯片與元件，最有可能是出現短路，重點檢查接地是否良好，還有可能是所加電壓太大</p>

35、<p><b>　　3: 數碼管燈不亮</b></p><p>　　可能原因：1數碼管原本就是壞的；2通電情況不好，電源未接通，接地未接好；3接線錯誤，接線過程中出現短路、斷路</p><p>　　4：數碼管能顯示但輸入脈沖后不能倒計時</p><p>　　可能原因：1連接脈沖輸入的導線出現斷路；2脈沖未接在芯片74192的4號管

36、腳；3芯片74192的5號管腳未接高電平、11號管腳的連線未接好。</p><p>　　5：數碼管能正常工作但出現亂跳現象</p><p>　　可能原因:1芯片74192輸出端Q0Q1Q2Q3未接好，導線接觸不良;2重點檢查芯片74192的4號、5號、11號、13號管腳的連線是否正確；3芯片74LS32與74LS04的管腳是否連接正確等。</p><p><b

37、>　　電路改進：</b></p><p>　　幾經調試之后，發(fā)現調試結果與實際情況有所差入，在調試中，幾乎遇到了所有的問題，如導線是壞的，費了很大勁才排查出。之后又是芯片出現了問題，還好及時的換了芯片。連接完后，發(fā)現顯示燈不亮，已經排除了導線和芯片的原因，那么就是芯片的工作環(huán)境了，即芯片在面板上的插孔，測試之下，發(fā)現面板果然是有問題的，于是又找老師換了塊面板。更換之后再調試，發(fā)現有兩個燈顯示不對

38、，便又懷疑顯示燈有問題，我們將那兩個芯片的輸出端與另外的指示燈連接起來，發(fā)現指示燈與輸入的信號完全一致，便證明了那兩個顯示燈是有問題的。解決這些問題后，我們又在思量怎么樣才能使整個接線顯得美觀，要是將導線束理清楚，接電源線盡量統(tǒng)一用紅線，地線統(tǒng)一用黑線；在接顯示管的四個輸入端時導線依次用紅橙黃綠，以便排查故障時方便檢查；導線盡量不要交叉，盡量用短線；同類芯片在安裝時要接在電路板的同一行防止出錯。</p><p>

39、<b>　　六 總結與心得體會</b></p><p>　　在學習數字電路的過程中，上課都是些理論上的東西，并且實驗也是在書本上給出設計好的電路下進行的，只需要我們連接好線路就行了，一直沒有真正運用自己所學的知識來設計一個電路。這次課程設計，真正讓我們通過自己的知識和努力，通過查閱資料，自己分析解決問題，自己安裝調試，來實現所給課題的要求，既鞏固了理論知識，又提高了實踐能力。</p&g

40、t;<p>　　學會分析解決設計上的問題。在設計課題中，沒一步都要自己去分析解決問題，通過多次的嘗試改進來解決問題，有時一點微小的錯誤都會影響結果的正確與否，而許多的設計細節(jié)問題又是非常難以突破的，所以需要學會仔細分析問題，努力解決問題。</p><p>　　提高實踐動手能力。大學中許多的時間都是在學習理論知識，很少參與時間中去，課程設計給我們提供了一個寶貴的機會，理論用語實踐，從設計，仿真，安裝調

41、試，沒一步的進行，都會帶來受益非淺的實際操作訓練，許多的實踐經驗是我們在課本上學不到的，必須經過這樣嚴格的自己動手，才會從中體會出設計成果的喜悅。理論知識總是要用于實踐中才得以升華，我們應該更多的參與實踐，以增強我們對電子專業(yè)的興趣。同時，從開發(fā)設計一些小規(guī)模產品去體會學習開發(fā)設計電子產品的設計思路，為以后的工作打下基礎。</p><p>　　懂得如何安裝調試電路。設計電路，關鍵步驟還在于解決實際遇到的問題，安裝

42、調試出正確的結果，這一步是最重要的也是最為困難的，許多時候，理論分析正確，卻不一定會調試出正確的結果，這關鍵在于調試過程中的正確與否，我們必須遵循一些安裝調試步驟，先單個調試，然后再整體調試，先部分再全部，切不可一次安裝后調試，這樣很難查出錯誤所在。</p><p>　　總體步驟是這樣，安裝還是沒什么問題的，但是在調試過程中并沒有說的那么輕松，就算當時的電路連接是正確的，但是有些線或者接口的接觸不是很好的話，好多

43、時候都不出來正確的顯示，所以要總是排錯或者重新接線，因為沒有找到原因所以要加倍小心的連線，所以此次課程設計也提醒了我們，做什么事都要很細心，還要有認真的態(tài)度，不然只會事倍功半。</p><p>　　七 附錄（元器件清單）</p><p>　　四2輸入或門 74LS32 4片</p><p>　　六非門 74L

44、S04 2片</p><p>　　十進制可逆計數器 74LS192 7片</p><p>　　綜合實驗技能箱 1個 </p><p><b>　　導線若干</b></p><p>　　面包板 1個<

45、;/p><p><b>　　八 參考文件</b></p><p>　　1.《電子技術課程設計》歷雅萍、易映萍編</p><p>　　2.《電子技術課程設計指導》 彭介華 主編 高等教育出版社</p><p>　　《電子線路設計、實驗、測試》 謝自美主編 華中理工出版社。</p><p>　　電氣與信

46、息工程系課程設計評分表</p><p>　　指導教師簽名：_____________</p><p>　　日 期：_____________</p><p>　　注：① 表中標*號項目是硬件制作或軟件編程類課題必填類容；</p><p>　?、诖吮硌b訂在課程設計說明書的最后一頁。課程設計說明書裝訂順序：封面、任務書、目錄、正文、