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8篮球比赛24秒倒计时器设计
中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 专 题 院： 业： 目： 学 号： 信息与通信工程学院电子信息科学与技术 篮球比赛24秒倒计时器设计指导教师： 程耀瑜 指导教师： 李文强职称: 职称:教授 讲师2014 年1
月3日一、设计目的本课程设计主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求， 培养学生在查 阅资料的基础上， 进行实用电路设计、 计算、 仿真、 调试等多个环节的综合能力， 同时培养学生用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。 另外还培养学生 用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。二、设计内容和要求（1）掌握 24 秒计时电路的设计、仿真与调试； （2）掌握计时暂停、清零电路的设计、仿真与调试； （3）掌握计时显示电路的设计、仿真与调试（计数范围 0～24S，±1S 精度，2 位数码显示） ； （4）掌握计时开始和计时终止报警电路的设计、仿真与调试； （5）掌握方案设计与论证； （6）掌握用相关软件进行电路图设计、仿真，以及对仿真结果的分析、总结。三、总体参考方案秒脉冲 发生器计数器译码显示外部操 作开关控制电路LED 报警图（1）时间计时器原理框图 包括秒脉冲发生器、计数器、译码与显示电路、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， 译码器， 再由数码管显示出来， 中间包括控制电路。四、主要元器件原理介绍页 11、共阴极数码管数码显示器可显示系统的运行状态及工作数据，我们所选用的是发光二极管（LED） 显示器，它分为两种，共阴极（BS201/202）与共阳极（BS211/212） ，我们所选的是共阴极， 它是将发光二极管的阴极短接后作为公共极，当驱动信号为高电平时，阴极必须接低电平， 才能够发光显示。共阴极数码管的外引脚及内部电路如图（2） ：图（2）共阴极数码管的外引脚及内部电路2、七段显示译码器 74LS48驱动共阴极显示器的译码器输出为高电平有效，所以选用 74LS48 驱动共阴极的发光二 极管显示器。 下图是 74LS48 外引线排列图（3）与功能表（1） ：图（3）74LS48 外引线排列图页 2表（1）74LS48 功能表 输入— — — —输出LT RBI A 31 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x 1 0 1 x x x x x x x x x x 0 x 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 x 0 xA20 0 0 0 1 1 1 1 0 0 x 0 xA10 0 1 1 0 0 1 1 0 0 x 0 xA 0 BI/ RBO0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 x 0 x 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1a b c d e f1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1g0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1显示数字符号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 熄灭 熄灭 81 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 174LS48 工作原理：译码器输入端为二进制码，经译码器后，输出端分别与七段显示器 的的输入端对应连接。⑴消隐（灭灯）输入端 BI 为低电平有效。当消隐（灭灯）输入端 BI =0 时，不论其余输入端状态如何，所有输出为零，数码管七段全暗，无任何显示；当消隐 输入端 BI =1 时译码器译码。⑵灯测试（试灯）输入端 LT 为低电平有效。当灯测试（试灯） 输入端=0（/ =1）时，不论其余输入端状态如何，所有输出为 1，数码管七段全亮，显示 8。 可用来检查数码管、译码器有无故障；当灯测试输入端 LT =1 时译码器译码。⑶脉冲消隐 （动态灭灯）输入 RBI 为低电平有效。当 RBI =1 时，对译码器无影响；当 BI =LT =1 时， 若 RBI =0，输入数码是十进制的零时，数码管七段全暗，不显示；输入数码不为零时，则 照常显示。在实际使用中有些零是可以不显示的，如 004.50 中的百位的零可不显示；若 百位的零可不显示，则十位的零也可不显示；小数点后第二位的零，不考虑有效位时也可不 显示。脉冲消隐输入 RBI =0 时，可使不显示的零消隐。3、8421BCD 码递减计数器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：页 3图（4）74LS192 外引线排列图 表（2）74LS192 功能表CP UX ? 1 XCPDX 1 ?—LD0 1 1 XCR操作0 0 0 1置数 加计数 减计数 清零X74LS192 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=(1BCD=(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。图（5）24 进制减法计数器4、555 振荡模块如下图，由 NE555 构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容 C1 被充电，VC 上升，当页 4VC 上升到 2/3VCC 时，触发器被复位，同时放电 BJTT 导通，此时 V0 为低电平，电容 C 通 过 R2 和 T 放电，使 VC 下降，当下降至 1/3 VCC 时，触发器又被置位，V0 翻转为高电平。 当 C 放电结束时，T 截止，VCC 将通过 R2 和 R1、RE 向电容器充电，VC 由 1/3VCC 上升到 2/3VCC。当 VC 上升到 2/3VCC 时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个 周期性的方波，其周期为：T=0.7[(R1+2R2)C]。 在这里我们选择 R2=68K，C1=10uf，只要用一个可变电阻器代替 R1，并将它调至 7K 即可输出 1HZ，达到要求。图（6）由 NE555 构成的多谐振振荡器表（3）所用元器件的编号列表 元件名称 数码管 七段译码显示器 8421BCD 码计数器 脉冲电路 三输入与非门 反相器 电容 色环电阻 发光二极管 开关 电线 型号 共阴极 74LS48 74LS192 555 74LS10 74LS04 电解 Rest LED 按键、拨动 数量 2 2 2 1 1 1 若干 若干 1 2 若干 16 脚 16 脚 8脚 备注五、电路原理图及仿真结果页 5Protel99 设计的电路原理图：Proteus 对电路的仿真图：计时开始：24 秒（此时开关 SW1 闭合，开关 SW2 打开）页 6打开开关 SW1 计时开始后，关闭开关 SW2 计时暂停：计时终止报警电路 LED 亮。页 7由 NE555 构成的多谐振振荡器仿真结果分析：页 8统计图中一小方格为 1ms。由图中多谐振荡器发出的波形可得该 CP 脉冲的周期为 0.995s，与要求的 1s 周期的误 差有 0.005s。仿真结果分析：接通电源，闭合开关 SW1、打开 SW2，给计数器置数 24，打开 SW1，减法计数器接收 555 定时器构成的多谐振荡器周期为 1 秒的 cp 脉冲，开始递减，经译码器显示在数码管上。 当闭合 SW2 时，74LS10 一端输入经 SW2 接地，与非门输出为 1，再经非门为 0，减法计 数器此时不接收到 cp 脉冲。停止递减,LED 灯亮报警。 当减法计数器递减为 0 时，此时仿真图中 U3（74LS192）的 13（/BO）端为 0，二极管 导通，实现终止报警电路的功能。六、心得体会在此次课程设计中， 我将课本理论知识与实际应用联系起来。 按照书本上的知识和老师 讲授的方法， 首先和同学一起分析研究此次电路设计任务和要求， 然后按照分析的结果进行 实际的软件连接操作， 检测和校正， 再进一步完善电路。 在其中遇到一些不解和疑惑的地方， 还有出现的一些未知问题，我们都认真分析讨论，然后对讨论出的结果进行实际检测校正， 对一些疑难问题我们也认真向相关老师询问请教，和老师一起探讨解决。 通过此次电路设计， 我们加深了对课本知识的认识理解， 对电路设计方法和实际电路连 接也有了一定的初步认识。也对数字电子技术有了更深的认识。要做好本次的课程设计，熟 练地掌握课本上的理论知识是前提。这样才能对试验中出现的问题进行一定的分析和解决。 当然能完成本次设计，更离不开老师辛勤地指导，感谢老师的细心教导，感谢团队的积极合 作。页 9基于Multisim的火箭发射30秒倒计时器设计--《电子制作》2015年10期
基于Multisim的火箭发射30秒倒计时器设计
【摘要】：基于Multisim仿真软件的倒计时系统设计,详细论述各个部分的设计思想,器件选型以及功能实现。对设计电路进行仿真的基础上进行了原理研究。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：V554;TH714.8【正文快照】：
0引言在数字电子技术的支持下,基于数电原理的倒计时器应运而生,倒计时器的作用是巨大的,在医疗,交通,军事,航空航天与生产生活中都有着广泛的应用。随着社会的发展,普通记录时间与正计时功能的计时器早已满足不了人们的需求。本文主要研究基于Multisim的倒计时器,论述其设计
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