电子技术基础1
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《电子技术基础》课程设计
总结报告
篮球比赛计时器
指导教师:万星
设计人员:张馨月
学号:10240305
班级:电气3班
日期:2012-6-25
目录
⑴设计任务与基本要求
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简易篮球比赛计时器。
②基本要求
●篮球比赛上下半场四节制,每节12 min,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 s为倒计时。要求进攻方得到发球权后,必须在24 s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 s的倒计时功能。
●“分”、“秒”显示用LED数码管,应配用相应译码器。
●用扭子开关控制计时器的启动/暂停。
●24s计时时间到、每节结束和全场结束能自动音响提示。
(2)设计框图及整体概述
篮球比赛计时器实际上是一种多功能倒计时装置,它包括12 min、24 s倒计时,按键启停功能和自动音响提示等,其组成原理框图如上图所示。该电路主要由秒信号发生电路、启停电路、声响电路、门控电路、显示电路和计数电路等组成。一旦发球,启停电路启动,计时器开始工作,即12 min、24 s倒计时同时工作。当发球权交给对方时,24 s倒计重新开始计时,而12 min倒计时继续工作。当启停电路暂停时,12 min、24 s倒计器保持原来的数据不变,等到重新启动开始工作。
(3)设计思路
篮球比赛计时器的主要功能包括:12分钟倒计时,进攻方24秒倒计时暂停,重新开启和结束提示。该计时系统由以下四个电路模块组成:
1秒时集产生器:这部分利用32.768KHz需要通过分频器,最终产生1Hz的电信号,驱动整个电路的运作。这一模块主要是利用CD4060分频功能和74LS73D触发器来实现。
12分钟倒计时:这部分电路完成12分钟倒计时的功能,比赛准备开始时,屏幕显示12:00,然后利用74LS192的减计数的功能,从12:00变化到00:00.
攻方24秒倒计时:这部分电路与12分钟倒计时功能类似,当比赛开始时,屏幕上显示24秒字样,当比赛开始后,倒计时从24逐秒倒数到00.这一模块也是利用双向计数器74LS192来实现。
节数计次:四个LED分别表示四场节次,根据比赛场次的转变,用适当的方法使这四个LED依次自动指示四场节次。
音响控制电路:用TTL的功率门或OC门可以直接驱动小功率喇叭发声。CP是周期1S的矩形波,则会产生响一下停一下,响停共一秒的声音。
总体电路说明:倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现,同时利用反馈和置数实现进制的转换,以适合分和秒的不同
需要。又要该系统特殊的需要,到计时器到零时,通过停止控制电路是计时器停止计数并用音响控制电路发出声音。
(4).各单元电路的设计方案及原理说明 1秒时集产生器:
利用555芯片得到1HZ 的脉冲信号。
R 4D C
7Q 3GND
1VCC 8T R 2T H 6C V 5
U7
555
R310M
R2
50M
C2
0.01uF C1
0.01uF 12分钟倒计时:
1、计数器件
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。下面介绍74LS 192的引脚图和74LS192的功能表。
◆ CPU为加计数时钟输入端,CPD为减计数时钟输入端。
◆ LD(PL)为预置输入控制端,异步预置。
◆ CR(MR)为复位输入端,高电平有效,异步清除。
◆ CO(TCU)为进位输出:1001状态后负脉冲输出,
◆ BO(TCD)为借位输出:0000状态后负脉冲输出。
74LS192引脚图
可以根据74LS192的引脚图来实现硬件连接,图2中P0、P1、P2、P3分别为D0、D1、D2、D3,可以通过LD=0,给这四个引脚接高电平或低电平来实现置数,Q0、Q1、Q2、Q3为74LS192的输出端,可以直接接七段数码显示译码器。
CR LD CPU CPD D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 CR LD CPU CPD D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 ×××××××0 0 0 0
0 0 ×× D C B A D C B A O 1 ↑ 1 ××××加计数
0 1 1 ↑××××减计数
74LS192功能表
根据74LS192的功能表,当LD=1,CR=0,CPD=1时,如果有时钟脉冲加到CPU端,则计数器在预置数的基础上进行加法计数,当计到9(1001)时,CO端输出进位下降沿跳变脉冲;当LD=1,CR=0,CPU=1时,如果有时钟脉冲加到CPD端,则计数器在预置数的基础上进行减法计数,当计到0(0000)时,BO端输出借位下降沿跳变脉冲。
2、置数实现器件
74LS192是6非门(反相器)他的工作电压5V,他的内部含有6个coms反相器,74LS192的作用就是反相把1变成0,把0变成1。下面是芯片的管脚图
74LS192管脚图
由两块MSI计数器构成,低位是十进制,高位可为一个任意进制,再利用置。
分计数器:
初始值“12”来实现十二进制。
分计数的置数
(其中UP对应引脚CPU加计数时钟输人端,DOWN对应引脚CPD减计数时钟输入端,LOAD对应引脚PL预置数输入端,CLR对应引脚CR复位输入端,异步清0。)
由74LS192D的功能表知,要完成减计数功能需要将UP置为1,LOAD置为1,CLR置为0,给DOWN一个脉冲,在脉冲上
升沿时,芯片完成减数功能。
用74LS192的LD完成分计数的置数和减计数功能,给U14的数据输入为1(0001),U12的数据输入为2(0010)。按空格开关闭合,此时是接地,为低电平,LD=0,实现置数功能,显示12分。
按空格开关打开后,此时为高电平,LD=1,当脉冲来时,做减计数。
秒计数器:
秒信号经秒、分计数器后分别得到“秒”个位、十位,“分”个位、十位的计时输出信号,然后输出到译码显示电路。“秒”计数器应为60进制,而“分”计数器可为大于等于12的任意进制。
(1)秒计数器:六十进制计数器
可以由两块MSI计数器构成,一块十进制,一块六进制,组合起来就构成六十进制计数器。74LS192是十进制同步加法/减法计数器,具有直接清零、异步置数功能。
由篮球比赛的特点,计时器可以设计成距离比赛结束的时间,因此这种方案需用减法计数器,而对每一节的计数实现的又是加法计数器,而74LS192既可以实现加法计数,也可以实现减法计数。