2023年数字电子技术课程设计篮球比赛24秒倒计时器设计.docx

数字电子技术课程设计篮球比赛24秒倒计时器设计 XX大学 数字电子技术课程设计报告 题 目： 篮球比赛24秒倒计时器设计 课 程： 数字电子技术 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 完成日期： 课程设计任务书 学院：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 指导老师： 课程名称 数字电子技术 设计课题 篮球比赛24秒倒计时器 设计目的 1.学习篮球比赛24秒倒计时器的设计方法 2.研究篮球比赛24秒倒计时器的设计方案 3.灵活应用芯片制作电子产品 设计任务 用集成芯片制作一个篮球比赛24秒倒计时器 设计的要求 1.能够实现24秒倒计时 2.倒计时结束后有信号灯和蜂鸣器报警 3.具有控制计时器的置数、启动与暂停功能 设计的步骤 1.构思计时器的工作原理 2.画出计时器的总原理图及各分电路图 3.连接图，进行电路模拟仿真 4.编写实验设计报告 工作方案 1.第一天至第二天，查阅资料，学习了解篮球24秒倒计时器的原理及图形绘制 2.第三天至第四天，画出简略草图，并找出绘制所需的原件 3.第五天，将各个元器件连接起来，用Multisim软件仿真 4.第六至七天，撰写实验报告，并审阅改进 目录 1.设计总方案及原理框图·············································（1） 1.1电路设计原理框图·············································（1） 1.2电路设计方案设计·············································（1） 2.各芯片的用法与功能···············································（1） 2.1 74LS192·······················································（1） 2.2 555定时器·····················································（1） 3．各局部电路设计····················································（2） 3.1信号发生局部··················································（2） 3.2倒计时局部····································· ···············（3） 3.3停止控制电路··················································（3） 3.4警报提示装置··················································（4） 4．总设计（总电路图）················································（4） 5．安装、调试步骤···················································（5） 6．电路仿真调试·······················································（5） 7．故障分析与电路改进··············································（10） 8．收获与体会························································（10） 9．仪器仪说明细清单·················································（11） 参考文献····························································· （12） 1.电路设计总方案及原理框图 1.1电路设计原理框图 说明： 倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反响和置数实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要，倒计时器到零时，通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。 1.2电路设计方案： 24秒倒计时的总体方案框图如以下图，它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。其中计数器和控制电路使系统的主要模块。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、启动技术、暂停和连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。 秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。 译码显示电路由自带译码器的数码管组成。报警电路在试验中可用发光二极管和蜂鸣器代替。 主体电路：24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共有一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器倒数计时开始进行倒计时，逐秒倒计时到零。选取00这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。 2.各芯片的用法与功能 2.1 74LS192 74LS192是十进制计数器，具有异步清零和异步置数功能，且有进位和借位输出端。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级接到下一级的CP端，端接到下一级的CP端即可。 74LS192功能表： 2.2 555定时器 555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1，R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电； 当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1，R2又开始充电； 周而复始，形成振荡。那么其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。 输出波形的振荡周期可用过度过程公式计算： 3.各局部电路设计 3.1信号发生局部： 秒脉冲的产生由555定时器组成的多谐振荡电路完成。电路图如以下图所示。当开关断开时，555定时器产生周期为1s的脉冲； 当开关闭合时，电路不能输出信号，于是没有脉冲输入74LS192中，故74LS192在保持状态，即实现暂停功能。 3.2倒计时局部： 3.3停止控制电路： 3.4警报提示装置： 4总电路原理图： 5.安装、调试步骤 5.1按照万能板的规格，设定好各集成芯片的排放位置、测试各芯片是否与面板接触良好。 5.2用同步可逆双时钟BCD计数器74LS192及相关门实现定时倒计时电路。 5.3当检测出问题后分析其原因，是元器件本身原因还是接线错误，更换元件或重新正确接线，保证电路的正确运行。 5.4整体综合连接，测试整体性能。 6.电路仿真调试 6.1启动功能 当开关J2闭合后再断开计时器开始计时 6.2复位功能 当开关J3闭合时，计数器复位为24 6.3暂停功能 当开关J1闭合时计数器停止计数 6.4自动停止、复位功能 当计数器计时到00然后自动复位到24，同时LED灯亮，蜂鸣器响 7．故障分析与电路改进 7.1故障分析和解决 在实际连线过程中，出现故障几乎是不可防止的。其中接线错误就是第一个一个难以防止的困难。另外一个让人头疼的原因是实验板与芯片接触不良，导致形成软型故障，难以准确找出故障点。最后，我个人认为还有一个细节也不能无视，就是实物图和仿真上的芯片接法并不完全一样，仿真上的芯片许多管脚已经默认接地或接电源了，这些我们在实物图上就必须实际的接上，否那么就会得到错误的结果。 在查找故障时，首先要有耐心和细心。同时要开动脑筋，进行认真的分析和判断。在不通电的情况下，通过目测，对照电路原理图和装配图，检查每一块片是否正确，极性有无接反，管脚有无损坏，连线有无接错。 7.2电路改进 尽管用本电路所焊接出来的电路板能实现功能，而且电路也很稳定。这也是对本电路的肯定。但从使用的过程中，其实还是有值得改进的地方。比方当数码管显示到00时，能亮灯，那应该是更完美的。但是本电路只有在从00转到24时才能亮灯及报警，也就是说报警器满了1秒钟报警。 实际的电路改进：可以先在两个74LS192的输出端接上接两个四输入端与非门。并且接到触发器的输入端，这样能实现当数码管显示到00时，LED发光且蜂鸣器发出声音，实现报警功能。但是，这样的代价时使电路更加的复杂，所带来的工作量也随之增大。 8.收获与体会 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了问题所在，也暴露除了前期我在这方面的知识欠缺和经验缺乏。实践出真知，通过亲自动手操作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉〞的知行观。这次课程设计终于顺利文成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游刃而解。在今后社会的开展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上披荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可。 课程设计诚然事一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，许多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的然是。通过这次课程设计，我掌握了常用原件的识别和测试； 熟悉了 常用仪器、仪表； 了解了电路的连线方法； 以及如何提高电路的性能等等，掌握了可调直流稳压电源构造及原理。 回忆起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以稳固了以前学过的知识，学到了很多在书本上所没有学到的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会效劳，从而提高自己的实践动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到的问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。 9.仪表仪器清单 名称或符号 系列 参数 U1、U2 HEX_DISPLAY DCD_HEX_DIG_RED U3、U4 74LS 74LS192 U10 74LS 74LS00 C1 CAP_ELECTROLIT 1uF C2 CAP_ELECTROLIT 10nF R2 RESISTOR 4.7 k R3 RESISTOR 3.7 k R15 RESISTOR 20k R16 RESISTOR 100 R17 RESISTOR 60 k J1、J2、J3 DIPSW Key=A LED1 LED_red U8 BUZZER 参考文献 1.电子线路设计、实验、测试谢自美主编 华中理工出版社 2．数字电子技术江小安主编 西安电子科技大学 3.电子技术根底实验陈大钦主编 高等教育出版社