数电课程设计--篮球竞赛30s计时器

数字电路课程设计报告题目：篮球竞赛30s计时器

日期： 2012 年 12 月 30日

一．设计目的

为了巩固课本所学知识，培养动手能力和实际解决问题的能力，加深对课堂知识的理解和运用，进一步学习和熟悉各种常用芯片的规格和使用，能掌握电路的组装和基本问题的排除。

二．设计要求和设计指标

(1)具有30s计时功能，并且能够实时显示计数结果

(2)设有外部操作开关，控制计数器实现直接清零、启动以及暂停/连续工作等操作。

(3)计时器为30s递减计时间隔为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．总体框图设计

图1-1 30秒计时器系统设计框图

四．功能模块设计和原理说明

4.1秒脉冲发生器

用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟秒脉冲。555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1、R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1、R2又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，

不受电源电压变化影响。 公式计算： T1=(R1+R2)Cln2; T2=R2Cln2;

振荡周期T = T1+T2=0.7(R1+2R2)C =1(s)

若取C=10μF ，结合实际选取电阻为R1=5.1K,R2=4.7K 。

图2-1 555多谐振荡电路图

NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能（集成块图在下面） 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

R2 C 10uf

4.7K

5.1K

4.2 计数电路

计数电路选用两片中规模集成电路74LS192进行设计，74LS192是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端。两片74LS192构成预置数的三十进制递减计数器，计数器十位接成三进制，计数器个位接成十进制，置数端A、B、C、D通过开关接高低电平，若接高电平可进行其他置数；此计数器预置数为（0011 0000）=（30）10，只有当低位端发出错位脉冲，高位计数器才做减计数。1片74LS192构成1秒减计数电路（即个位）。74LS192的引脚图和功能表如图所示。它的计数原理是：使加计数脉冲信号引脚CPU=1，计数脉冲加入个位74LS192引脚CP D脚，当减计数到零时，个位74LS192的CO端发出错位脉冲，使十位计数器减计数，当高、低位计数器处于全零时，CP D（DWN）端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下次循环减计数。

图2-2 74LS192引脚图

引出端符号

TCD 错位输出端（低电平有效）

TCU 进位输出端（低电平有效）

CPD 减计数时钟输入端（上升沿有效）

CPU 加计数时钟输入端（上升沿有效）

MR 异步清除端

P0～P3 并行数据输入端

PL 异步并行置入控制端（低电平有效）

Q0～Q3 输出端

表1 74LS192功能表

4.3 译码显示电路

此模块主要是由74LS48译码器和共阴极七段LED显示器组成，通过计数器加到译码器，从而实现共阴极七段LED显示器从30递减到零的计数显示功能。

1. 74LS48是七段显示译码器，其管脚图如下图2-3所示。现将各管脚功能介绍一下：

A、B、C、D是BCD码的输入端；

a,b,c,d,e,f,g是输出端；

试灯输入端LT：低电平有效。当LT＝0时，数码管的七段应全亮，与输入的译码信号无关。本输入端用于测试数码管的好坏；

动态灭零输入端RBI：低电平有效。

当LT＝1、RBI＝0、且译码输入为0时，该位输出不显示，即0字被熄灭；当译码输入不全为0时，该位正常显示。本输入端用于

消隐无效的0。如数据0034.50可显示为34.5；

灭灯输入/动态灭零输出端RBO：这是一个特殊的端钮，有时用作输入,有时用作输出。当RBO作为输入使用，且RBO＝0时，数码管七段全灭，与译码输入无关。当RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI：当LT＝1且RBI＝0时，RBO＝0；其它情况下RBO＝1。本端钮主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。本设计将RBI、LT、RBO都置高电平。

图2-3 74LS48管脚图

A-D 译码地址输入端

BI/RBO 消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效）LT 灯测试输入端（低电平有效）

RBI 脉冲消隐输入端（低电平有效）

a-g 译码地址输出端

1 x 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1

2 1 x 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1

3 1 x 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1

4 1 x 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1

5 1 x 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1

6 1 x 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

7 1 x 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

8 1 x 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1

9 X x x x x x 0 0 0 0 0 0 0 0 灭

灯

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 灭

零0 x x x x x 1 1 1 1 1 1 1 1 试

灯

图2-3 74LS48真值表

2.共阴极七段LED显示器是较常用的显示数码管，但在使用时要注意的是：

看清楚自己用的数码管是共阴极还是共阳极的，最好在使用前用万电用表测一下它的极性，其管脚图如下图2-4所示，如果为共阴极的，其管脚COM端接地；如果为共阳极的，起管脚COM段要接高电平。