篮球竞赛30秒计时器 数字电路课程设计报告

篮球竞赛30秒计时器数字电路课程设计报告数字电路课程设计报告篮球竞赛30秒计时器

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2010年12月31日

目录

一、设计目

的 ..................................................................... .................... 3 二、设计内容及要

求 ..................................................................... ........ 3 三、电路工作原

理 ..................................................................... (3)

3.1分析要求，画原理框

图 (3)

3.2脉冲发生电

路 ..................................................................... . (4)

3.3计数器电

路 ..................................................................... (4)

3.4报警电

路 ..................................................................... . (5)

3.5元件清

单 ..................................................................... ................ 5 四、仿真电原理

图 ..................................................................... ............ 6 五、电路检

测 ..................................................................... .................... 6 六、测试结

果 ..................................................................... .................... 7 七、设计总

结 ..................................................................... .................... 8 八、参考文

献 ..................................................................... .. (9)

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摘要

本设计主要是完成篮球竞赛30秒计时器，显示30秒倒计时功能，系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能;在直接清零时，数码

管显示器全部显示为“0”;计时器为30秒递减计时其计时间隔为1秒;计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。

在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做时间提醒设备等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。

整个电路的设计借助于Multisim 10.0.1仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim 10.0.1下设计和进行仿真，得到了预期的结果。

关键字:计时器;数码显示器;Multisim

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一、设计目的

掌握数字电路系统的设计方法、装调技术及篮球竞赛30秒计时器的设计，使得学生将所掌握的电子技术理论知识与实际相结合，提高学生的动手设计能力和科研创新能力，更好的培养学生的学习兴趣。

二、设计内容及要求

1.具有显示30秒计时功能。

2.设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停、连续的功能。

3.计时器为30S递减计时，计时间隔为1S。

4.计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。

三、电路工作原理

3.1分析要求，画原理框图

30秒计时器的总体方框图如图所示。它包括秒脉冲发生器，计数器，译码显示电路，报警电路和控制电路等五个部分组成。其中计

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数电路是系统的主要部分。计数器完成30秒计时功能，而控制电路完成计数器的清零，启动，暂停等功能。

秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。

译码显示电路用DCD_HEX。报警电路使用发光二极管。

3.2脉冲发生电路

555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。图是NE555的内部功能原理框图和内部管脚图。

3.3计数器电路

计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算

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以及其他特定的逻辑功能。本次课程设计中选用74LS192来实现要求的减法计数功能。图是74LS192的管脚图。

3.4报警电路

BO1和BO2分别为两片74LS192的BO输出端

3.5元件清单

型号规格备注元件名称数量

显示器 DCD_HEX 小号 2

8421BCD码计数器 74LS192 直插式 2 16脚

脉冲电路 555 直插式 1 8脚

非门集成芯片 74LS04 直插式 2 14脚

三输入与非门集成芯片 74LS10 直插式 1 14脚电容 0.1uF、10uF 2

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色环电阻 Rest 10K、0.1K、1.8K 若干

发光二极管 LED 小号 1

74LS161 1

开关一路 3

电线若干

四、仿真电原理图

五、电路检测

实际连线时要注意检测线路和芯片，当将显示电路中的两个数码

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管接好后，接入直流电源，发现数码管不亮，说明显示电路连接不正确;将本课设中所选计数器74LS192与显示电路相连，接入直流电源，用信号发生器给计数器一个1s的脉冲信号，观察计数器的计数功能，发现数码显示是在从30递减至0的过程中未出现有4和7的数，上述情况表明计数电路接触良好，但置数出现问题。

解决方法:

1.检查两片74LS192的数据输出端所连的置数电路，看是否有连线错误;

2.选择被用作低位显示的那片74LS192作为检测对象，在数码显示的整个过程中用万用表测量Qc对应的6管脚的电压。看是否有时会有高电平。

六、测试结果

接上+5V电源，在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灯灭。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP(秒脉冲信号)，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示30s字样;当启动开关断开时，计数器开始计数;当暂停/连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态;当暂停/连续开关拨在连续时，计数器继续累计计数。依实验要求，计数器计数，从30，29，28……。时间间隔为1s。当计数到00时，发光二极管灯亮，发出光电报警信号。

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七、设计总结

课程设计需要的是活学活用所涉及的知识。在与小组同学的交流中，我们认识到合作的重要性。在本次的课程设计中通过找材料，分析、设计等，也掌一些软件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决

实际问题的转变。通过本次的课程设计，我们最大的收获就是提高了自身的动手能力，培养了我们的寻求解决问题的能力和团队精神也增强了我们其它方面的能力。在设计中，我们充分应用我们所学的知识，例如:集成电路74LS系列、三极管、二极管、整定时器555等元件的应用。这次实践使我们受益匪浅，在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，培养了我们的设计思维，增强了我们的实际操作能力。在让我们体会到设计电路艰辛的同时，更让我们体会到成功的喜悦和快乐。这次设计所用的的工具是Multisim 10.0.1,由于之前接触过类似的软件，所以画图和仿真就比较方便，使设计的质量得到了保证。

本次课程设计提高了我们的综合动手能力和工程设计能力，它使我们的理论知识得到了综合应用，培养我们综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。

课程设计的自主设计、学习和研究过程中，通过写课程设计的总结报告，初步训练我们的书面表达能力。组织逻辑能力，这些技能应用性强，对我们的将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，使我们做到理论和与实际的联系，收获很大。并且

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我们也深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我们的自学能力和应对挑战的能力。为今后学习打下了良好的基础，也培养了我们严谨务实的作风。

八、参考文献

【1】《数字电子技术基础简明教程》(第三版) 余孟尝编. 北京:高等教育出版社。

【2】《电工电子技术基础实验》操长茂、胡小波等编. 武汉:华中科技大学出版社。

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