篮球计数器Word文档格式.docx
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一、前言………………………………………………………………2
二、设计任务与要求…………………………………………………2
三、元器件简介………………………………………………………2
四、设计原理及分析…………………………………………………4
五、设计中的问题及改进……………………………………………5
六、最后设计电路图…………………………………………………6
七、总结………………………………………………………………7
八、参考文献…………………………………………………………8
附录……………………………………………………………………9
一、前言
人类最早使用的定时工具是沙漏或水漏，但在钟表诞生发展成熟之后，人们开始尝试使用这种全新的计时工具来改进定时器，达到准确控制时间的目的。
而典型的应用就是篮球竞赛计时。
在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就犯规了。
本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒限制。
一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。
本设计主要能完成：
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，数码管显示器灭灯；
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。
篮球三十秒计时器和篮球二十四秒计时器如出一辙，不同之处在于置数部分。
方案中应用双时钟加、减同步可逆计数器74LS192来实现倒计时功能,在功能选择过程中选择减计数功能,芯片管脚选择中让DOWN处于工作状态。
在显示零秒亮灯报警电路中，应用组合电路及二极管发光条件来实现该功能。
显示电路用CD451和共阴数码管来实现，通过控制CD4511的灭灯输入信号（BL’）来实现灭灯的功能。
二、任务与要求
1.设计内容：
（1）芯片设计一个30s倒计时电路，30s计时器是递减计时器，间隔为1s，能用LED数码管显示剩余工作时间
（2）递减到0时，用蜂鸣器报警，并用发光二极管显示
（3）具有复位/启动计时功能
2.设计要求：
（1）总体设计框图，以说明由哪些相对独立的功能模块组成，并以文字对原理作辅助说明。
（2）设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。
（3）用multisim仿真
（4）真完成后，利用protel对整个电路的元器件布线，进行合理布局，制作出PCB板
三、元器件简介
1.555脉冲发生器
555集成定时器是一种模拟和数字电路相混合的集成电路。
它结构简单，使用灵活，用途广泛，可以组成多种波形发生器﹑多谐振荡器﹑定时延时电路﹑单稳触发电路﹑双稳态触发器﹑报警电路﹑检测电路﹑频率变换电路等。
：
下面是555的内部结构和引脚图：
555各引脚的具体功能如下：
1地GND
2触发
3输出
4复位
5控制电压
6门限（阈值）
7放电
8电源电压VCC
下表为555的功表：
输入
输出
阈值输入6
触发输入2
复位4
输出3
放电管T7
X
导通
<
2/3VCC
1/3VCC
1
截止
>
导通
不变
2.74LS192：
我们选择的是同步加/减计数器74LS192。
它是双时钟同步可逆计数器，是8421BCD码计数，
表中CR是清零端，LD是置数端，CPU是加计数时钟输入端，CPD是减计数时钟输入端，D3﹑D2﹑D1﹑D0DO都是计数器预置数输入端，Q3﹑Q2﹑Q1﹑Q0都是数据输出端，另外，C0是非同步进位输出端，BO是非同步借位端输出端。
下面是74LS192的内部结构和引脚图：
四、设计原理及分析
1.原理框图
（1）30秒定时器的总体参考方案框图如图所示。
它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个部分组成。
其中计数器和控制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直接清零、启动计数、暂停/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太高，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。
译码显示电路用74LS48和共阴极七段LED显示器组成。
报警电路在实验中可用发光二极管代替。
（2.）秒脉冲发生：
1）设计中采用NE555来产生一秒的脉冲信号。
2）555信号周期计算：
其中R1=R2=5.1KΩ,C=0.1uF,C1=1uF.因为T=（R1+2R2）C㏑2
，算得T=1.008s
3）报警电路：
上示电路中，将两片计数器74LS192的输出通过或门连接到发光二极管，当八个输出都为0时，即数码管显示为00时，或门最终输出低电平，发光二极管导通发光，完成光电报警功能。
五、设计中的问题及改进
（1）在选择好这个题目的时候，我们小组的成员进行商量设计出最好的实用电路。
首先我们要求小组每个成员设计出一个自己认为最合适的电路。
但在设计的过程中好几次没有完成设计的目的和要求，进过反复商量和改进，我们综合出每个成员设计电路的优点作为我们总体电路的一部分，使之为我们确定出的电路模型。
（2）在我们用multisim设计出预先的电路图时，发现有一些功能实现不了。
如：
1）当我们用一个脉冲信号的时候发现进行一个脉冲源不能封装，我们解决的办法是用555多谐振荡器产生一个脉冲信号，并计算选择器周期为1S产生一信号。
2）在运行时感到没有考虑到要是选手在30秒内就完成了任务而需要看时间的长短来进行排名。
我们进过商量就在555多谐振荡器的输出端加上一个开关实现暂停。
3）在实现三十进制的时候，发现不能电路不能循环0就停止工作而扬声器不能发出声音。
进过改进后可以实现此功能。
（3）在PCB制版的过程中遇到的问题及改进：
1）在制版的时候生成NET表的时候发现有些是原件NET表里没有，这时需要我们对这些元件进行从新封装，并将其写入NET表中。
2）在制版时检查错误时，发现有好多元件封装类型不正确，这时需要进行修改，将其改为正确的封装类型。
再进行检查没有错误时停止修改。
3）在生成PCB板时，先将是元器件进行合理的布局，直到都出现红线时布局结束。
4）在进行自动布线的时候，注意要将电源线和地线设计为20mil，其他的为10mil。
六、最后设计电路图：
1、电路图：
2、PCB制版：
七、总结
此次电子课程设计是理论与实践相结合的最好形式。
在课题的完成过程中要求制作者要有坚实的理论基础和很强的动手能力。
在设计过程中，通过自主查找数据和其他资料，接触到了很多新鲜的东西。
经过这次课程设计，才明白自己要做一个电子产品是多么的不容易。
里面的过程要求我们要非常细心。
要想设计并制作一个完美实用的数字电路，确实是一件不轻松的工作，不仅要有较强的动手能力，还要有灵活应用芯片理论的功底，为此需要阅读大量关于这方面的书籍。
在这次课程设计过程中，查阅了不少芯片手册，也阅读了不少有关数字电路设计的资料，其中也不乏有关篮球三十秒计时器的实例，这些都是制作电路必须的理论准备，可以为你的设计添砖铺瓦，并减少很多盲目的查找。
这是我们真正意义上第一次设计电路，在电路设计仿真过程中出现了很多问题。
课程最终得以顺利完成要多谢指导老师的指导和帮助。
在课程设计过程中，老师们不厌其烦的指导，班上同学真诚的帮助，真的很让我感动。
在此我特别的感谢老师对我们的帮助，也要感谢班上同学给予的热心帮助，谢谢！
八、考文献
[1]NiklausWirth·
数字电路设计·
高等教育出版社，2002。
[2]彭介怀·
电子技术课程设计·
北京:
北京高等教育出版社,2003。
[3]王公望·
现代电子电路应用基础·
西安电子科技大学出版社，2005。
[4]l刘培植·
数字电路设计与数字系统·
北京邮电大学出版社，2005。
[5]李焕英·
数字电路与逻辑设计实训教程·
科技出版社，2005。
[6]阎石·
数字电子计术基础·
高等教育出版社，2006。
[7]Blach.M·
完整的数字设计·
清华大学出版社，2006。
附录
安徽师范大学皖江学院
课程设计成绩评定单
题目：
学生姓名
赵卫、林志升、卓文渊、田沛
指导教师
王云
指导教师评语：
指导教师评定
设计成绩等级
指导教师（签章）：
2010年06月10日
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