篮球30s倒计时设计报告

天津工业大学

电子线路专题设计与制作

报告书

学院：电子与通信工程学院

班级：通信1104

姓名：杨洪磊

学号: 1110920420

实践题目:篮球比赛30秒倒计时器

指导教师：高强

目录

一、设计目的---------------------------------------------------------------------1

二、设计要求---------------------------------------------------------------------1

三、总体方案---------------------------------------------------------------------1

四、单元模块设计---------------------------------------------------------------2

4.1 计数器电路设计

4.2 脉冲发生电路设计

4.3 译码显示电路设计

4.4 控制及报警电路设计

五、总体电路图------------------------------------------------------------------5

六、元件清单---------------------------------------------------------------------7

七、PCB版图---------------------------------------------------------------------8

7.1原理图

7.2印刷电路板

八、设计心得---------------------------------------------------------------------10

九、参考文献---------------------------------------------------------------------10

一、设计目的

1）熟悉集成电路的引脚安排。

2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

3）了解篮球比赛30表倒计时器的工作原理。

4）熟悉30秒倒计时器的设计和制作。

二、设计要求

1）三十秒计时器，具有显示30秒的计时功能。

2）系统设置外部操作开关，控制计时器的直接参数，清零和暂停功能。

3）计时器为三十秒递减计时器，其计时间隔为一秒。

4）当计时器递减到零时，数码管显示器不能灭灯，LED变亮报警。

三、总体方案

经过初步的设计，可以确定该系统应包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路等5个部分构成。其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30s计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器显示零。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示30s字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停、连续开关拨在暂停位置上时，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，计数器继续递减计数。

系统设计框图如图1.1所示。

图1.1

四、单元模块设计

4.1 计数器电路设计

计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。本次课程设计中选用74LS192来实现要求的减法计数功能。

按照课程设计要求，需要计时30s，并且显示到00s，因此该设计中需要用到两个十进制的减法计数器。我们可以用两片74LS192来实现这两个计数器。计数模块中的两片计数器的加计数器脉冲输入端都要接高电平，且要将低位片的借位信号加到高位片的减计数脉冲输入端。高位片计数器的借位信号控制报警信号，在进行减计数时，借位信号一直为高。

74LS192具有下述功能：

1、异步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000 。（此功能可实现计数器的清零）

2、异步置数：MR=0，PL=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 。

3、保持：MR=0，PL=1，CP U=CP D=1,Q3Q2Q1Q0保持原态

4、加计数：CR=0,PL=1，CP U=CP，CP D=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数

5、减计数：CR=0,PL=1，CP U=1，CP D= CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数

4.2 脉冲发生电路设计

用555定时器构成多谐振荡器电路如图1.2(a)所示。电路没有稳态,只有两个

暂稳态,也不需要外加触发信号,利用电源V CC 通过R 1和R 2向电容器C 充电,使u C 逐渐升高,升到2V CC /3时,u O 跳变到低电平,放电端D 导通,这时,电容器C 通过电阻R 2和D 端放电,使u C 下降,降到V CC /3时,u O 跳变到高电平,D 端截止,电源V CC 又通过R 1和R 2向电容器C 充电。如此循环,振荡不停, 电容器C 在V CC /3和2V CC /3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲,其波形如图1.2(b)所示。

图1.2 555构成的振荡电路及即波形

输出信号u O 的脉宽t W1、t W2、周期T 的计算公式如下:

t W1＝0.7(R 1＋R 2)C t W2＝0.7R 2C

T ＝t W1＋t W2＝0.7(R 1＋2R 2)C

根据要求，该系统中要使555构成的多谐振荡电路产生10Hz 的脉冲，因此我们可以令R 1= 51k Ω，R 2= 49k Ω，C= 970nF ，得到周期T=0.7≈⨯⨯⨯+⨯-61097.0)49251(k k 0.101s 。

4.3 译码显示电路设计

本次设计中我们用发光二极管（LED ）组成字型来来显示数字。这种数码管的每个线段都是一个发光二极管，因此也称LED 数码管或LED 七段显示器。因为计算机输出的是BCD 码，要想在数码管上显示十进制数，就必须先把BCD 码转换成 7 段字型数码管所要求的

o

u u V 32V 3

1（a ）

（b ）