電子技術課程設計報告 設計課題： 籃球競賽24秒定時電路姓 名： 張立山 陳正炎 李訊文 學 號： 專 業(yè)：電氣工程及其自動化指導老師：劉芳梅設計時間：2010年 05月22日 05月30日電子與信息工程學院2目 錄1.設計任務與要求12.設計方案13.設計原理與電路14.電路的組裝與調試15.設計總結16.附 錄27.參考文獻2題目 電子技術課程設計籃球競賽24秒定時電路1. 設計任務與要求1. 設計一個24秒計時電路，并具有時間顯示的功能。 2. 設置外部操作開關，控制計時器的直接清零、啟動和暫停連續(xù)計時。3. 要求計時電路遞減計時，每隔1秒鐘，計時器減1。4. 當計時器遞減計時到零（即定時時間到）時，顯示器上顯示00，同時發(fā)出光電報警信號。2. 設計方案分析要求，畫出原理框圖 24秒定時器的總體參考方案框圖如圖11-1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計數器、譯碼顯示電路、報警電路和輔助時序控制電路(簡稱控制電路)等五個部分組成。其中計數器和控制電路是系統的主要部分。計數器完成24秒計時功能，而控制電路完成計數器的直接清零、啟動計數、暫停連續(xù)計數、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。 秒脈沖發(fā)生器產生的信號是電路的時鐘脈沖和定時標準，但本設計對此信號要求并不太高，電路可采用555集成電路或由TTL與非門組成的多諧振蕩器構成。 譯碼顯示電路用CD4048和共陰極七段LED顯示器組成。報警電路在實驗中可用發(fā)光二極管代替。3. 設計原理與電路 1.單元電路設計 (1)8421BCD碼遞減計數器計數器選用中規(guī)模集成電路CD40l92進行設計較為簡便，CD40l92是十進制可編程同步加減計數器，它采用8421碼二十進制編碼，并具有直接清零、置數、加減計數功能。圖11-2是CD40l92的管腳排列圖，圖11-3是時序波形圖。圖中CPU、CPD分別是加計數、減計數的時鐘脈沖輸入端(上升沿有效)。表11-1 CD40l92的功能表CPUCPDR操作00置數110加計數110減計數1清零是異步并行置數控制端(低電平有效)， 、分別是進位、借位輸出端(低電平有效)，R是異步清除端(清零)，D4D1是并行數據輸入端，Q4Q1是輸出端。表11-2CD40l92的功能測試計數脈沖RCPUCPDQ4Q3Q2Q11002011301140115006011701180119011101CD40l92的功能表見表11-1所示。CD40l92的工作原理是：當=l，R=0時，若時鐘脈沖加入到CPU端，且CPD=1，則計數器在預置數的基礎上完成加計數跳變脈沖；當加計數到9時，端發(fā)出進位下跳變脈沖。若時鐘脈沖加入到CPD端，且CPU=1，則計數器在預置數的基礎上完成減計數功能，當減計數到0時, 端發(fā)出借位下跳變脈沖。由CD40l92構成的三十進制遞減計數器如圖11-4所示，其預置數為N=(0010 0100)8421BCD=(24)l0。它的計數原理是：只有當低位1端發(fā)出借位脈沖時，高位計數器才作減計數。當高、低位計數器處于全零，且CPD為0時，置數端2=0，計數器完成并行置數，在CPD端的輸入時鐘脈沖作用下，計數器再次進入下一循環(huán)減計數。(2)輔助時序控制電路 為了保證系統的設計要求，在設計控制電路時，應正確處理各個信號之間的時序關系。從系統的設計要求可知，控制電路要完成以下四項功能： 操作“直接清零”開關時，要求計數器清零。 閉合“啟動”開關時，計數器應完成置數功能，顯示器顯示24秒字樣；斷開“啟動”開關時，計數器開始進行遞減計數。 當“暫停連續(xù)”開關處于“暫?！蔽恢脮r，控制電路封鎖時鐘脈沖信號CP，計數器暫停計數，顯示器上保持原來的數不變，當“暫停連續(xù)”開關處于“連續(xù)”位置時，計數器繼續(xù)累計計數。另外，外部操作開關都應采取去抖動措施，以防止機械抖動造成電路工作不穩(wěn)定。 當計數器遞減計數到零(即定時時間到)時，控制電路應發(fā)出報警信號，使計數器保持零狀態(tài)不變，同時報警電路工作(此處用指示LED)。 圖11-5是時鐘脈沖信號CP的控制電路，控制CP的放行與禁止。由三個二極管和10K電阻組成與門電路。當定時時間未到時，CD40l92的借位輸出信號2=1，則CP信號受“暫停連續(xù)”開關S的控制，當S處于“暫停”位置時,門G2輸出0，與門關閉，封鎖CP信號，計數器暫停計數；當S處于“連續(xù)”位置時，門G2輸出1，與門打開，放行CP信號，計數器在CP作用下，繼續(xù)累計計數。當定時時間到時，2=0，與門關閉，封鎖CP信號，計數器保持零狀態(tài)不變。從而實現了功能、的要求。注意，2是脈沖信號，只有在CPD保持為低電平時，2輸出的低電平才能保持不變。至于功能的要求，可通過控制CD40192的異步清零端R實現(圖中未畫出)。 2總體參考電路 接CD40l92的預置數控制端，當開關K1合上時，=0，CD40l92進行置數；當K1斷開時，=1，CD40l92處于計數工作狀態(tài)，從而實現功能的要求。根據前面的分析和圖11-1，可以畫出籃球競賽24秒定時電路。其參考電路如下圖所示。4. 電路的組裝與調試1）先對秒脈沖產生電路的調試： 從555芯片的3端輸出端引出一根線接一個二極管LED的正極，另一端接地，接通電源，觀測LED的亮與滅的間隔時間。如是不正常的，檢查接線是否以及555芯片是否是正常的。如若是正常的，則進行下一步。2）對計數器的功能調試： 保持上步的正常操作，再從片（0）74LS192的Q0同理接出一個二極LED（簡稱LED2），看LED2與LED的亮與滅的頻率是否相同。從片（0）74LS192的Q1同理接出一個二極LED（簡稱LED3），看LED3亮與滅的頻率是否是LED的兩倍，從片（0）74LS192的Q2同理接出一個二極LED（簡稱LED4），看LED4亮與滅的頻率是否是LED的四倍。從片（0）74LS192的Q3同理接出一個二極LED（簡稱LED5），看LED5亮與滅的頻率是否是LED的八倍，從片（1）74LS192的Q0同理接出一個二極LED（簡稱LED6），看LED5亮與滅的頻率是否是LED的十六倍。如果不符合，則檢查進位線是否接正確。從片（1）74LS192的Q1同理接出一個二極LED（簡稱LED6），看LED5亮與滅的頻率是否是LED的二十四倍。3）對控制電路的調試： 閉合開關“直接清零”S3，觀察計數器是否清零。如果不能清零，則檢查74LS192引腳對應的腳線是否接正確。 閉合開關“啟動”S1，觀察顯示器是否顯示24秒字樣；斷開開關S1，觀察計數器是否開始遞減計數，并且減到0時，是否發(fā)出報警信號，即此處的二極管是否亮。 把開關S2處于“暫?！蔽恢脮r，顯示器上保持原來的數不變，當開關S2處于“連續(xù)”位置時，計數器繼續(xù)累計計數。35. 設計總結本次實驗設計通過劉老師的指導，學會了如何在電路板上布線、焊接的技巧以及如何檢查各個電路部分的功能，其次是布線中需要的耐心和細心，最重要的是體會到了合作的重要性。6. 附 錄1元件清單：集成電路 74LS192 2片， 74LS48 2片， 74LS161 1片， 74LS00 1片， 74LS10 2片， NE555 1片 電阻 10k 4只， 15k 1只， 68k 1只， 1k 1只 電容 10F 1只， 0.1F 1只 其它器件 發(fā)光二極管 1只，共陰極七段LED顯示器 2只2主要元件的資料1).74LS192引腳圖管腳及功能表圖1. 74LS192的引腳排列及邏輯符號（a）引腳排列 (b) 邏輯符號 輸入 輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011 加計數011 減計數其功能表如下：2).74LS161引腳圖管腳及功能表(a) 外引線排列圖 (b) 邏輯符號 圖2. 74161型四位同步二進制計數器其功能表如下3).74LS48引腳圖管腳及功能表圖3. 74L48的引腳排列其功表表如下74ls48引腳功能表七段譯碼驅動器功能表十進數或功能輸入BI/RBO輸出備注/TD LTRBID C B A abcdefg0HH0 0 0 0H111111011Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H111001110Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H001100112Hx1 1 0 0H010001113Hx1 1 0 1H100101114Hx1 1 1 0H000111115Hx1 1 1 1H0000000BIxxx x x xL00000002RBIHL0 0 0 0L00000003LTLxx x x xH111114).NE555引腳圖管腳及功能表圖4. 555集