篮球秒记时器的设计与制作.docVIP

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 电气1107班 指导教师： 工作单位： 题 目: 篮球24秒记时器的设计与制作 初始条件： 具备显示24秒记时功能 计时器为递减工作，间隔为1S 递减到0时发声光报警信号 设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 设计任务及要求 方案比较及认证 系统框图，原理说明 硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明 调试记录及结果分析 对成果的评价及改进方法 总结（收获及体会） 参考资料 附录：器件表，芯片资料 时间安排： 6月27日~6月30日：明确课题，收集资料，方案确定 7月1日~7月4日：整体设计，硬件电路调试 7月5日~7月8日；报告撰写，交设计报告，答辩 指导教师签名： 2013年 6月 27 日 目录 摘要 1 1 方案设计与选择 2 1.1 设计方案一 2 1.1.1 设计思路 2 1.1.2 总体框图 3 1.1.3 电路原理图 3 1.2设计方案二 3 1.2.1 设计思路 3 1.2.2 总体框图 3 1.2.3 电路原理图 4 1.3 方案选择 4 2 单元电路设计 5 2.1 秒脉冲产生电路 5 2.2 24进制计数电路 5 2.3 译码显示电路 5 2.4 控制电路 6 2.5 声光报警电路 6 3 仿真检测 7 4 实物调试 9 4.1 发现问题 9 4.2 分析问题 9 4.3 解决问题 9 结束语 10 参考文献 11 附录1 材料清单 12 附录2 重要芯片管脚图和功能表 12 计时器在现实生产、生活、竞技体育等方面应用非常广泛，其中最常见的要属数字电路计时器了。篮球比赛中规定一方队员持球时间为24秒，其中包括暂停、倒计时、归零、置24秒等规则，需要用到一款24秒计时器。 本次设计的计时器主要由五个部分构成：秒脉冲发生器、计数器、译码显示器、声光报警器以及控制电路。可以完成置数、暂停、倒计时、清零等功能，满足篮球比赛的需要。 本次设计步骤主要是设计方案原理图、利用Multisim仿真、实物调试并完善电路，最终完成篮球24秒计时器的设计与制作。 关键词：倒计时 Multisim 秒脉冲 译码显示 声光报警 篮球24秒计时器的设计与制作 1 方案设计与选择 1.1 设计方案一 1.1.1 设计思路 本计时器主要包括五个部分：秒脉冲发生器、计数器、数码显示电路、声光报警电路、控制电路。时钟脉冲发生器由含555定时器的多谐振荡电路组成，发出频率为1HZ的方波脉冲，传递给计数器；计数器主要由两个74LS192构成，接受方波脉冲进行计数，并将计数结果传递给数码显示电路；数码显示电路主要由两个七段共阴极的数码管构成，能够显示24秒倒计数过程；声光报警电路主要由一个发光二极管和一个蜂鸣器组成，当计数器显示00时，两者一起工作，进行声光报警；控制电路控制计数器启动计数、暂停/连续计数以及清零置数的功能。 1.1.2 总体框图 图1 倒计时设计总体框图 1.1.3 电路原理图 图2 方案一电路原理图 1.2设计方案二 1.2.1 设计思路 考虑到市场上4输入七段共阴极的数码管不容易买到，而7输入的则很好买，所以可以用7输入数码管替换4输入数码管，并通过74LS48译码器与计数器连接，组成译码显示器；另一方面，考虑到调节暂停/启动开关J3可能因抖动而使计数跃变，所以在J3和与非门U7A之间添加一个触发器，消除开关抖动，防止计数跃变，增强电路稳定性。 1.2.2 总体框图 图 倒计时设计总体框图 1.2.3 电路原理图 图4方案二电路原理图 1.3 方案选择 对比方案一和方案二可以发现，虽然大部分结构相同，且理论上都可以实现课设的基本功能，但各有千秋，优缺点还是很明显的。方案一设计思路和连接都很简单，速度快效率高，反应灵敏；不足之处是稳定性差，容易因为开关抖动产生计数跃变。方案二稳定性较好，元器件容易买到；不足之处是电路比较复杂，容易出现连线错误。 联系实际应用综合考虑，计时稳定在竞技比赛中是非常重要的，即使电路复杂一点也是值得的，故选择方案二作为最优方案，来进行仿真、实物制作。2 单元电路设计 2.1 秒脉冲产生电路 因为初始条件规定计时器递减间隔为1S，所以时钟脉冲发生器产生的信号要求是1HZ的方波脉冲，可采用比较稳定的由555定时器和外接元件R2、R5、C、Cf构成的多谐振荡器。振荡周期振荡频率 T=0.7（ R2+2R5）Cf=1/T=1.43/（ R2+2R5）C此555定时器频