基于Multisim的篮球竞赛中秒倒计时电路的设计.docVIP

目录 前言 1 1.总体概况 1 1.1任务及要求 1 1.1.1设计任务 1 1.1.2设计要求 1 1.2基本元器件介绍 1 1.2.1 555定时器及多谐振荡器 1 1.2.2 74LS192计数器 4 1.2.3 74LS161计数器 4 2.电路设计原理及单元模块设计 5 2.1总体设计思路、基本原理和框图 5 2.1.1设计思路 5 2.1.2 基本原理 6 2.1.3 总体设计框图 7 2.2单元模块设计 7 2.2.1 秒信号发生模块设计 7 2.2.2 10分钟倒计时模块设计 9 2.2.3 24秒倒计时模块设计 11 2.2.4 节次控制模块设计 13 3 总体设计图 13 结论 15 参考文献 17 致谢 18 基于Multisim的篮球竞赛中秒倒计时电路的设计 前言 随着人们生活水平的提高，社会经济的发展，人们开始注重身体素质的提高。譬如举办篮球比赛需要有一个专门计时的工具。因此有必要设计适合篮球比赛计时器。 现代篮球运动规则为，一方进攻时间为24秒，超过24秒将被判违例。课题设计的“基于Multisim的篮球竞赛中24秒倒计时电路”，会在24秒结束时自动报警。 整个电路功能包括，直接清零、启动、暂停和连续以及具有报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。还整合了节次显示电路。 电路设计借助于Multisim 10仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim 10下设计和进行仿真，达到预期的结果。 1.总体概况 1.1任务及要求 1.1.1设计任务 篮球比赛计时器是一种体育比赛计时装置，经过改造可满足多种要求和场合。利用中小规模集成电路设计一个数字显示的建议篮球比赛计时器。 1.1.2设计要求 ●篮球比赛分为上下半场四节制，每节比赛为10分钟，要求能随时暂停，启动后继续计时，一节比赛结束后应可清零。 ●按篮球比赛规则，进攻方有24秒的时间进攻。要求进攻方得到发球权后，必须在24秒内完成一次进攻，否则将球权判给对方，因此需要一个具有24秒倒计时功能的计时器。 ●“分”“秒”显示用LED数码管。 ●使用开关控制计时器的启动/暂停。 ●节次显示用LED数码管 1.2基本元器件介绍 1.2.1 555定时器及多谐振荡器 555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。555 定时器成本低，性能可靠。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 555定时器的内部电路结构图如图所示： （图1-1）555定时器的内部电路结构图 555定时器由比较器和、基本RS触发器和集电极开路的放电三极管三部分组成。 其内部电路结构：是比较器的输入端（也称阈值端，用TH标注），是比较器的输入端（也称触发端，用）标注。和的参考电压（电压比较的基准）和由经三个5kΩ电阻分压给出。在控制电压输入端悬空时， 2/3 , 1/3 。如果外接固定电压，则 ， 1/2 。是置零输入端。只要在端加上低电平，输出端便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使处于高电平。图中的数码1～8为器件引脚的编号。 多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。 由555定时器构成的多谐振荡器如图2所示： （图1-2）555定时器构成的多谐振荡器 ，和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚） 和低电平触发端（2脚）并接后接到和C的连接处，将放电端（7脚）接到，的连接处。 由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压为低电平，小于（1/3），故高电平触发 端与低电平触发端均为低电平，输出为高电平，放电管截止。这时，电源经，对电容C充电，使 电压按指数规律上升，当上升到（2/3）时，输出为低电平，放电管导通，把从（1/3） 上升到（2/3）这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数 （＋）*C*ln2。 由于放电管导通，电容C通过电阻和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数＝*C*ln2。随着C的放电，下降，当下降到（1/3）时，输出。 为高电平，放电管截止，再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电 路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，电压总是在（1/3～2/3）之间变化。 通过上面的分析，可以总结出多谐振荡器的振荡周期T + （+2*）*C*ln2 1.2.2 74L