可控二十四秒倒计时报警及其显示电路设计.docVIP

设计课题：篮球比赛二十四秒倒计时及其报警 篮球比赛二十四秒倒计时及其报警 设计任务与要求 本设计只要用于篮球比赛中的24秒倒计时及其报警。 在设计完成后应该实现这样的功能：首先，按下“手动复位”弹键，使计数器回归24，当按下“手动开始”弹键时，计数器开始从24秒倒计时，直到计数为0时，报警器开始工作，此时若按下“手动复位”弹键，则报警器停止工作，计数器回归24秒。若在计数中按下“手动复位”弹键，则计数器回归24秒，当再次按下“手动开始”弹键时，计数器再次工作。 总的来说，计时器的功能包括：计数、复位、暂停、报警。 方案设计与论证 计时器主要分为四个模块：计数模块、显示模块、报警模块以及1Hz脉冲输出模块。 设计思路：采用74LS192芯片的倒计数端实现二十四数制的倒计。先利用一块NE555芯片搭建多谐振荡器，使其输出信号的频率为1Hz，这正好可以作为74LS192的输入时钟信号，则此时的二十四数制的计数器就变成了二十四秒计时器了。显示模块采用74LS48芯片，其主要功能为将二进制编码编译为可以在7段数码管上显示数字的编码。报警模块是由一个蜂鸣器和控制端组成。 单元电路设计、参数计算、元器件的选择 总体框图及其思路 根据前面提到的设计思路可先画出总设计的基本构想框图，如上所示。 由总体框图可以清楚的看到本设计由四个最基本的模块组成，分别为：计数模块、显示模块、报警模块以及1Hz脉冲输出模块。 基本原理：计数脉冲负责产生一个频率为1Hz的脉冲信号，此信号作为计数器计数脉冲，因此，计数器就成为了最小单位为1秒的计时器了；计数器采用置数法连接，每当循环一周即24秒之后置数端有效，从而实现24秒的计时；当计时器从24倒计到0时，利用此时的输出信号特点可以控制蜂鸣器工作，从而实现报警；显示部分包括对二进制数的重新编码和显示，74LS48用来对二进制数重新编码，而此时可以用七段数码管作为显示。综合起来就可以完成计时和报警等功能。 2. 各个模块设计 计数模块的设计 基本原理：首先预置数，令置数状态时输出为24。PL端为置数端，当PL为0时，计数器输出为24。将U1的DN端（计数脉冲输入端）与U2 的TCD端（借位输出端）相连，此时U1输出为十位，U2输出为个位。MR为清零端，计数时应保持为0状态。计数脉冲由U2的DN端输入。 1Hz脉冲输出模块的设计 基本原理：输出脉冲由NE555芯片对外部电容C2的充放电产生，C1为耦合电容，作为滤波之用，输出脉冲的频率由R1和R2以及C2控制，，其周期为T=0.7(R1+R2)C2+0.7R2C2。输出脉冲由管脚3输出。 显示模块的设计 基本原理：此模块主要利用了74LS48对二进制数的重新编码的功能，例如，当输入端DBCA分别为0101时，输出端QA~QG分别为1011011，此时在七段数码管上显示为“5”。3~5管脚为控制端，实验中接高电平即可。 报警模块 蜂鸣器由与非门控制，2管脚接高电平，则1管脚为控制端，当1管脚输入高电平时，蜂鸣器开始工作；当1管脚输入低电平时，蜂鸣器停止工作。 四、总原理图及元器件清单 1.总原理图 基本原理：，电路运行时，若按下“手动复位”键，则JK触发器的Q端翻转为0，此时计数器的PL端（置数端为低电平有效）即为0状态，计数器处于置数状态；，当电路处于复位状态时，按下“手动开始”键，则JK触发器A的Q端翻转为1，则计数器的PL端为1，此时计数器在计数脉冲的作用下开始工作；，从555芯片的3管输出的计数脉冲，在这根线上接入一个开关，就可以作为暂停开关，断开开关，计数器就会暂停工作；，当计数器输出从0跃变到99时，JK触发器B的CLK端，会产生一个从1到0的下降沿，则其Q端翻转为1，此时的计数器MR端（清零端，高电平有效）保持1状态，计数器保持清零状态，直到按下“手动复位”键，计数器重新回归24；，同一样，当计数器输出从0跃变到99时，JK触发器B的CLK端，会产生一个从1到0的下降沿，则其Q端翻转为1，这个高电平传递到报警模块的控制端，蜂鸣器便开始工作，直到控制端的高电平消失。 原件清单 元件序号 型号 主要参数 数量 备注 C1 0.0.1uF 1 C2 10uF 1 R1 62k 1 R2 20k 1 74LS48 2 74LS192 2 计数器 74LS112 2 JK触发器 74LS04 2 非门 74LS00 1 与非门 4078 1 8输入或非门 NE555 1 Switch 1 开关 Button 2 弹键 数码管 2 共阴 蜂鸣器 1 1 计数模块设计原理图 基本构想框图 显示器 计数脉冲 计数器 蜂鸣器 1Hz脉冲输出电路 显示模块设计原理图 报警模块示