象棋快棋赛电子裁判计时器Word文件下载.docx
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7、此表格式为徐州师范大学物理与电子工程学院提供的基本格式，指导教师可根据本门课程设计的特点及内容做适当的调整。
一、课程设计目的、任务和内容要求：
跳棋快棋赛电子裁判计时器是一种广泛应用于国内外各类快棋赛事的计时器件。
它操作简单但功能齐全，能精确地实现倒计时。
因此，跳棋快棋电子裁判计时器是公正、公平地判处棋手胜负必不可少的设备。
本课程设计的任务就是设计一个跳棋快棋赛电子裁判计时器。
鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。
具体设计任务如下：
1．熟悉跳棋快棋赛电子裁判计时器的工作原理；
2．写出跳棋快棋赛电子裁判计时器的设计方案；
3．用硬件加以实现；
4．写课程设计报告。
设计要求：
设计一个甲乙双方的跳棋快棋赛电子裁判计时器控制电路。
要求：
1．当甲方走完一步棋后必须按一次甲方的按键，该按键启动乙方倒计时。
2．同理，乙方走完一步棋后必须按一次乙方的按键，该按键启动甲方倒计时。
3．当累计时间超过三分钟时判负。
二、进度安排：
第１~3天：
查找资料，熟悉跳棋快棋赛电子裁判计时器的设计原理，给出设计总体方案；
第4~6天：
各模块的详细设计，各模块的连接，电路仿真，原理修改；
第7~12天：
安装工艺设计，购买元器件，硬件连线，调试；
第13~14天：
写课程设计报告。
三、主要参考文献：
1．谢自美.电子线路设计-实验-测试[M].武汉:
华中科技大学出版社,2000
2．阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社，2010
3．童诗白.模拟电子技术基础[Z].北京:
高等教育出版社，2010
4．
指导教师签字：
年月日
摘要………………………………………………………………………………………II
Abstract…………………………………………………………………………………...II
1绪论…………………….…………………………………….………………..………1
1.1课题背景、目的及意义………………………………………………………………...1
1.2课题的任务及要求……………………………………..………………………………1
2设计方案简述………………………………………..………………….…………….2
2.1组成模块…………………………………………………..……………………….…2
2.2元件选择…………………………………………………..……………………….…2
3详细设计……………………………………………………………..………………..3
3.1控制模块设计…………………………………………..………………………….……3
3.2计时模块与报警模块设计………………………………..………………………….…4
3.3译码显示模块设计…………………………..………………………….………………7
4设计结果及分析………………………………………………..…….………………..8
4.1设计的结果及出现的问题…………………….………………………………..….…8
4.2问题分析………………………………………………..………………………….…8
4.3解决方案….………………………………………………..………………………….8
5总结……..…………………………………………………..………………………….9
5.1设计总结………………………………………………..………………………….…9
5.2制作总结………………………………………………..………………………….…9
参考文献…….………………..………………………………..………………………….10
附录…….………………..………………………………..…………………………….…11
摘要
跳棋快棋赛电子裁判计时器由控制电路、计时电路、与译码显示电路及报警电路组成。
控制电路实现裁判开启计时器、甲乙双方按规则交替启动对方计时器的功能，以上两部分构成主体电路。
计时电路实现计时功能。
译码显示电路将参赛者甲乙的时间信息在显示器上显示。
报警电路实现超时报警。
通过555秒脉冲发生电路为计时器提供精准的时钟信号。
经过设计、模拟、布线、焊接、调试等工作后象棋快棋赛电子裁判计时器成形。
关键词：
计时器；
555振荡器；
跳棋快棋赛
Abstract
TheCheckersandrapidgameselectronicrefereetimerconsistsofcontrolcircuit,timingcircuit,anddecoding,displaycircuitandalarmcircuit.Thecontrolcircuitcanplaystheroleofstartingthetimerandenablebothpartiestostarteachothers'
timer.Thesetwopartsarethemaincircuit.Timingcircuitcanachievetimingfunctions.Decoding,displaycircuitwillshowtheinformationofAandBonthemonitor.ThealarmcircuitwillplayTimeoutalarmingwhenanyone'
stimehasbeenrunningout.The555secondspulsecircuitistoprovideaccurateclocksignalforthetimer.Afterthedesign,simulation,routing,welding,testingandotherwork,thechess,blitztournamentrefereetimerwillbecompleted.
Keywords：
Timer;
555secondspulsecircuit；
thechess,blitztournament
1绪论
1.1课题背景、目的及意义
1.1.1背景
随着象棋、快棋、围棋、跳棋等棋类游戏受到越来越多的人的欢迎，棋类竞赛也受到越来越多人的参与、关注。
在跳棋快棋比赛中，由于参赛双方必须在一定时间内决出胜负，因此，必须对双方的时间按照规则进行限制与记录。
这样，必须有可以按照比赛规则准确记录时间的并实现其它功能的设备。
跳棋快棋赛电子裁判计时器能够满足所有的要求。
1.1.2目的及意义
按照比赛规则设计的跳棋快棋赛电子裁判计时器，可以成为判决参赛者胜负的电子裁判，保证比赛结果的正确、公平、公正，减少由于人为因素而导致的误判、误罚。
1.2课题的任务及要求
1.1.1任务
1.1.2要求
设计一个甲乙双方的跳棋快棋赛电子裁判计时器。
3．当任何一方累计时间超过三分钟时判负。
2设计方案简述
2.1组成模块
2.1.1控制模块
控制模块应实现两个基本功能功能。
第一，控制计时器的启动、停止与复位。
第二，实现甲乙双方交替启动对方计时器、暂停本方计时器的功能。
控制信号可通过按键输入。
2.1.2计时模块
计时器的作用是在秒脉冲的作用下对甲乙双方的时间进行准确记录，采用减秒的方式。
同时可受控制模块的控制。
由于甲乙双方独立计时，因此，计时模块应分为两个完全相同的独立模块。
2.1.3译码显示模块
译码显示模块可将计时器的时间信息显示出来，以供参赛者与裁判查看。
2.1.4报警模块
报警模块实现甲乙双方任一方的时间用完，即计时器减到零时立即发出报警提示，进行判负，可选择声或光报警。
2.2元件选择
设计所用元件尽量使用TTL类型集成芯片。
此类芯片具有工作稳定、价格低廉的优点。
3详细设计
3.1控制模块的设计
3.1.1电路及原理
图3-1控制模块
控制模块采用两个D触发器作为反向器实现。
左边的反相器实现计时器的启动与置数复位。
其输出端1Q连接甲乙定时器的复位端。
当1Q端输出低电平时，甲乙计时器处于置数状态，即被复位。
此时若按下按键A,则1Q端输出高电平，甲或乙的计时器进入计时状态。
右边的反相器实现甲乙双方通过按键交替启动对方计时器、暂停本方计时器的功能。
其输出端1Q连接甲方计时器的使能端，～1Q连接乙方计时器的使能端。
当输出端1Q为低电平时，则输出端～1Q为高电平，此时甲方计时器处于计时状态，乙方计时器处于暂停计时状态。
若此时按键B或C有一方按下，则1Q与～1Q电平状态交换，甲方计时器将由计时状态转为暂停计时状态，而乙方计时器将由暂停计时状态进入计时状态。
3.2计时模块与报警模块的设计
3.2.1电路及原理
图3-2计时模块与报警模块
计时器由十进制加减计数器74LS190与用LM555构成的秒脉冲发生电路组成。
计数器74LS190的四个置数端分别与四位拨码开关相连。
四位拨码开关的一端统一接地，利用引脚接地为低电平，引脚悬空为高电平进行置数。
甲方与乙方计时器都由三片74LS190级联而成，即低位的借位输出端连接高一位的时钟脉冲输入端，构成三位数计时器。
甲方与乙方计时器共用统一的时钟脉冲，在控制电路的控制下进行工作。
时钟信号由用LM555构成的多谐振荡器产生的秒脉冲电路提供。
图3-3555多谐振荡电路
图3-3为555多谐振荡电路，由LM555芯片与分立的电阻、电容组合而成，其原理与振荡周期的计算见附录七。
3号引脚为脉冲信号输出端，输出周期为一秒的电平信号。
该端连接甲方与乙方计时器的最低位的时钟脉冲输入端。
图3-4超时报警模块
超时报警模块由一片74LS27即三个或非门与一个PNP三极管构成。
或非门1Y的三个输入端分别连接甲方计时器的三片74LS190的借位输出端。
或非门2Y的三个输入端分别连接乙方计时器的三片74LS190的借位输出端。
甲方或乙方计时器减到零后，其对应的三片74LS190的借位输出端均输出低电平，则或非门1Y或者或非门2Y输出高电平，而或非门3Y输出低电平。
此时，三极管导通，LED亮或者蜂鸣器鸣叫发出报警。
3.3译码显示模块的设计
3.3.1电路及原理
图3-5译码显示模块
译码显示模块由译码器和数码管组成。
译码器采74LS48，它的作用是将74LS190产生的二进制数翻译成人们熟悉的十进制数，方便读取。
数码管选用红色七段共阴数码管，并在每一个输入引脚串联510欧姆的限流电阻，防止电流过大损坏数码管。
左边的三位数码管显示甲方的剩余时间，右边的三位数码管显示乙方的剩余时间。
4设计结果及分析
4.1设计的结果及出现的问题
经过设计、模拟、布线、焊接、调试等工作后象棋快棋赛电子裁判计时器已基本成功，基本功能都可以实现。
但测试过程中发现控制电路部分工作不是很稳定，特别是按键有时无效或者按下一次执行多次操作。
4.2问题分析
根据分析，控制电路部分工作不稳定是因为机械按键抖动引起的。
但本质上是因为控制电路的设计存在缺陷。
从图3-1可以看出，按键B与按键C其实是同一个按键。
只有当按键B或按键C闭合的次数为奇数次时甲方与乙方计时器的状态才会最终交换。
因为按键抖动的次数是随机的，因此功能实现不稳定。
4.3解决方案
要解决上述问题，可以从根本上更改控制电路的原理，使之不受按键抖动的影响，重新设计的控制电路如图4-1所示，其它连接不变。
但因为电路已经制作成型，重新制作意义不大。
因此只能考虑消除按键抖动，可在按键的两端并联0.1uf的电容。
但此种方法不能完全消除按键抖动，这是本设计的不足之处。
图4-1重新设计的控制电路
5总结
5.1设计总结
本次设计总体来说是成功的，实现了所要求的功能，并且原理简单有效，成本较低。
通过本次课程设计，我的理论设计、理论验证、动手能力得到了很大的提高，对各种画图软件、模拟软件的使用更加熟练，同时对自己的劳动成果感到非常自豪。
在完成自己的作品之后，我还帮助其他同学检查电路，排除错误，进一步增强了自己的分析能力。
但我同时发现，因为经验不足，设计的有些方面存在不合理因素，使设计成果不是非常完美。
5.2制作总结
本次作品制作比较成功，元件布局整洁、美观、合理。
焊接完全按照PCB模式走线，焊接精细，无差错，作品一次成功。
参考文献
2．阎石.数字电子技术基础[Z].北京:
附录
附录一总体原理图
附录二实物图
附录三实物效果图
附录四74LS74功能表及引脚图
附录五74LS48功能表及引脚图
附录六74LS27结构图及引脚功能图
附录七555多谐振荡产生秒脉冲原理及引脚图
附录八74LS190时序图及引脚图
答辩记录表
学生姓名：
学号：
班级：
答辩地点：
答辩内容记录：
教师提问：
说明一下你这电路的甲（B）、乙（C）按键是通过什么原理改变甲方、乙方计时器状态的？
就是怎样使计数的那一方在甲方、乙方之间交替的？
我的回答：
这个功能主要是由74LS74中的一个D触发器实现的。
将D触发器的数据输入端D端与数据输出端~Q连接在一起就构成了~T触发器。
将~T触发器的脉冲输入端与按键甲（B）、按键乙（C）相连接。
按键甲（B）、按键乙（C）其实是一个按键，其作用就是给~T触发器手动脉冲。
再将~T触发器的数据输出端Q与甲方计时器的三片74LS190的使能端相连，数据输出端~Q与乙方计时器的三片74LS190的使能端相连。
当输出端Q为低电平时，则输出端～Q为高电平，此时甲方计时器处于计时状态，乙方计时器处于暂停计时状态。
若此时键甲（B）或按键乙（C）有一方按下，则Q与～Q电平状态交换，甲方计时器将由计时状态转为暂停计时状态，而乙方计时器将由暂停计时状态进入计时状态。
成绩评定表
学号：
类别
合计
分值
各项分值
评分标准
实际得分
合计得分
备注
平时
完成情况
30
10
按时参加课程设计，无旷课、迟到、早退、违反实验室纪律等情况。
设计方案规范合理，设计目标明确，符合专业培养要求，时间安排得当，技术路线可靠。
按设计任务书的要求完成了全部任务，能完整演示其设计内容，符合要求。
报告完成情况
报告文字通顺，内容翔实，论述充分、完整，立论正确，结构严谨合理，报告整体格式规范。
设计方案合理、可行，论证严谨，逻辑性强；
符号统一；
图表完备、符合规范要求。
能对整个设计过程进行全面的总结，得出有价值的结论或结果；
参考文献数量在3篇以上，格式符合要求，在正文中正确引用。
答辩情况
40
20
在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。
答辩组长：
在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题。
总评成绩：
分
指导教师：
（签字）
日期：
年月日
课程设计总结
成绩分析表
班级
分数分布
90分以上
89-80
79-70
69-60
60分以下
学生数
百分比
最高分
最低分
平均分
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