课程设计 30秒计时器

《篮球竞赛30秒定时器》课程设计

2010-11-12 14:42:15| 分类：课程设计| 标签：|字号大中小订阅

《数字电子技术》课程设计报告

课题：篮球竞赛30秒定时器

1．设计目的

2．设计要求

1、设计一个30秒计时电路，并具有时间显示的功能。

2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续计时。

3、要求计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。

4、当计时器递减计时到零(即定时时间到)时，显示器上显示00，同时发出

光电报警信号。

3．总体设计

在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就视为犯规。本课程设计的“篮球竞赛30秒定时器”，可用于篮球比赛中对球员持球时间作30秒时间限制。一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动报警，从而判定此球

员犯规。

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，控制定时器的直接清零/启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯；定时器为30秒递减计时，其计时间隔为1秒；定时器递减计时到零时，数码管显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。同时本课程设计是脉冲数字电路的简

单应用，设计了篮球竞赛30秒定时器。此定时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续，以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此定时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当定时器递减到零时，会发出光电报警信号。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。

3.1 制作流程图

图1 设计总框图3.2 原理图

图2 篮球竞赛30秒定时器原理图

在操作S3到直接清零开关时，此时要求计时器清零，数码显示灭灯。当启动开关S1闭合时，控制电路应封锁始终信号CP（秒脉冲信号），同时计数器完

成置数功能，即计数器预置数为（0011 0000），8421BCD=(30)10。只有当低位1端发出借位脉冲，高位计数器才做减计数。当高、低位计数器全为零时，且CP D 为0时，置数端2，计数器完成并行置数，在CP D端的输入时钟脉冲作用下，计数器进入下一轮循环减计数，译码显示电路显示30s字样；当启动开关S1断开时，计数器开始计数；当暂停/连续开关S2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。而每当555芯片构成的多谐振荡器产生一个秒脉冲时，此时控制电路、报警电路和秒脉冲信号一起通过一个与门进入到低位计数端，当计数器递减到0时，同时译码显示电路显示字样00，此时报警电路由发光二极管发出报警信号，这样就达到了设计

目的。

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，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构

成。

计数器由74LS192中规模十进制计数器构成。

译码显示电路由CC4511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。

4．单元电路设计4.1 多谐振荡器电路

图3 三五器件构成多谐振荡器

4.2 中规模十进制计数器电路

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下图所示：

图4 74LS192的引脚排列及逻辑符号

4.3 译码显示单元电路

本部分由cc4511译码器和七段显示共阴极数码管构成。在其引脚当中A、B、C、D为BCD码输入端，a、b、c、d、e、f、g为七段译码输出端，输出“1”有

效，用来驱动LED数码管。

图5 CC4511引脚图图6 阴极数码管管脚图

图7 译码电路

4.4 元件清单

５．调试

5.1 多谐振荡器的调试

用双踪示波器观测555定时器的脚2与脚3处的波形，测定频率。使脚2与脚3处的波形分别满足图6的两个波形。

5.2 计数、译码、显示单元的测试

按S1启动开关，观察数码显示管显示“30”开始计数，并每间隔1秒递减1。在调试中发现七段数码管有一个发光二极管灭灯，经检查发现数码管引脚g

端出现虚焊。调试后一切显示正常。

6. 电路测试及测试结果

1、根据设计的电路图在面包板上按各个模块组装接好实际电路，检查电路

接线正确，然后对各个模块进行功能检测校正：

（1）对CC4511芯片的译码显示通过一系列输入测试是否与其功能表相同；

（2）对74LS192的逻辑功能通过万用表进行测试，验证其功能状态；

（3）对各芯片组成的触发器的逻辑功能测试，验证其功能状态。

2、当检测出问题后分析出原因，是元器件本身原因还是接线错误，更换元

件或重新正确接线，保证电路的正确运行。

3、检测正确把各个模块整体连接，联调校正，检测电路是否能满足系统的

设计要求。

4、经检测校正各个模块正确实现其功能，整体电路满足系统的设计要求。

7. 设计总结