篮球竞赛24倒计时器设计报告.docVIP

篮球竞赛24秒倒计时器 1 设计目的 （1）根据原理图分析各单元电路的功能； （2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能； （3）进行电路的仿真、调试，直到电路能达到规定的设计要求； （4）掌握稳压电源，计数器的设计方法。 （2）阐述工作原理（包括各元器件的功能、作用等）； （3）电路仿真、测试、验证、做出结论、进行总结。 3 设计过程 3.1设计思路及原理图 包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示器、报警电路和控制电路（辅助时序控制电路）等五个部分组成。计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。其中计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数器、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯等功能。当计时器递减计时到零（既定时时间到）时，显示器上显示00，同时二极管闪亮。 设计思路：秒脉冲信号经过递减计数器，然后从带译码的显示器上显示，中间包括控制电路。 3.2基本元件分析及其在设计电路中的作用 3.2.1 芯片74 LS192 计数器选用中规模集成电路74LS192进行设计较为简便。74LS192是十进制可编程同步加锁计数器，它采用8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。其中CPU、CPD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端 (上升沿有效)。LD 是异步并行置数控制端 (低电平有效), CO、BO 分别是进位、借位输出端 (低电平有效),CR是异步清除端,D0～D3是并\行数据输入端，Q3～Q0是输出端。我们将用到的是它的减计数功能。下图是74LS192外引线排列图与功能表： 74LS192 的工作原理是：当/LD =1,CR=0时，若时钟脉冲加入到CPU端，且CP置数= 1, 则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时，/CO端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加入到CPD端，且CPU=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，/BO端发出借位下跳变脉冲。由74LS192 构成的24递减计数器其预置数为N=()8421BCD=(24)10。它的计数原理是：只有当低位/BO1端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零，且CPD为0时，置数端/LD2=0, 计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。 六反相器74 LS04 本设计中，只用到其中一个非门，也就是所说的反相器，它的原理是：当输入为高电平（+5V）的时候，反相器输出为0；当输入为低电平的时候，反相器输出为1。其引脚图如下所示： 在这个篮球竞赛24秒倒计时器中，74ls04反相器的作用是控制灯光报警器的运行。当计数器在计数过程中被直接清零或当计数规定时间完成以后，计数器停止工作，从反相器输入端输入低电平，因此反向器输出为1，此时，使信号通过反向器至灯管报警器，启动其运行。灯管报警器电路如下图所示： 3.2.3 三输入与门74 LS15 它的工作原理是：当输入端输入都为1时，输出门打开，当其中一个输入为0时，输出门关闭。它的内部结构图如下所示： 它在此设计中起到一个控制秒脉冲信号源放行或截止的作用，设计图如下所示： 脉冲信号控制图 3.3稳压电源的设计 下图是串联反馈式稳压电路的一般结构图，图中T为调整管，A为比较放大电路，为基准电压，几个电阻组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。 这种稳压电路的主回路是起调节作用的BJT T与负载串联，故串联式稳压电路。输出电压的变化量由反馈网络取样经比较放大电路（A）放大后去控制调整管T的c-e极间的电压降，从而达到稳定输出电压的目的。该24秒计时器中使用的稳压电源如下图所示： 3.4辅助控制电路 为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。从系统的设计要求可知，控制电路要完成以下四项功能： ①操作“清零”开关时，要求计数器清零。 ②当“启动/复位”开关处于下端时，计数器应完成置数功能，显示器显示24秒字样；当“启动/复位”开关拨到上端时，计数器开始进行递减计数。 ③当“暂停”开关处于“暂停”位置时，控制电路封锁时钟脉冲信号CP，计数器暂停计数，显示器上保持原来的数不变，当 “暂停”开关处于“连续”位置时，计数器继续累计计数。 ④当计数器递减计数到零 (即定时时间到)时，控制电路应发出报警信号，使计数器保持零状态不变，同时报警电路工作。