篮球竞赛30秒计时器设计报告示例.doc

篮球竞赛30秒计时器

指导老师:刘丽萱耿敏班级：自动化03-3班

设计者：何荣光〔2003043313〕姜念琛〔2003043314〕李明〔2003043315〕

内容摘要：

本课程要求设计一个用于篮球竞赛的30秒计时器。计时时间一到，电路报警。

设计要求

设计一个30秒计时器显示报警系统。

设置外部操作开关，用来控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。

要求电路启动后开始到计时，计时间隔为1S,倒计时至0秒时，电路发出光电报警。报警声持续3S。

要求显示计时时间，计时时间到，显示器不能灭灯。

555定时器产生周期为1S的信号，作为计数器的始终脉冲。

系统总体方案设计

本实验设计电路包括以下四个局部：

由LM555CN和74160N芯片构成计数脉冲生成电路。

由74LS190N和74LS192N芯片构成的计数电路。

由74LS47芯片以及七段译码显示器构成的译码显示电路。

蜂鸣器延时电路

1.设计方案1

由555芯片构成的蜂鸣器延时电路

本方案理论上简单，但实际操作上不易实现。首先，实验室里没有符合条件的电阻与电容。其次，降低要求，只需短时间内使蜂鸣器发声，这在实际中也是较难实现的。我们首先采用了该方案，但没成功。

2.设计方案2

由74LS192N芯片构成的蜂鸣器延时电路

本方案较方案一理论稍复杂，所用元件也多，但是，本方案实际易于实现。电路图见单元电路设计中。

3.系统总体方案选择及系统原理框图

本实验设计电路选择由74LS192N芯片构成的蜂鸣器延时电路

系统框图如下：

脉冲电路

开关J2控制暂停/继续计数电路开关J1控制启动/复位延时电路

开关J2控制

暂停/继续

计数电路

开关J1控制

启动/复位

延时电路

显示电路

显示电路

蜂鸣器

蜂鸣器

单元电路的设计

由LM555CN和74160N芯片构成计数脉冲生成电路。

该局部电路采用LM555CN芯片联接成多谐振荡器。

由公式：通过改变电阻R1、R2以及电容C的数值，并用74160N芯片进行1/10分频，来实现频率为1Hz的脉冲。电路如下：

本设计中，R1=41k,R2=51k欧姆，C=1μF。经该电路生成的波形如下：

由74LS190N和74LS192N芯片构成的计数电路。

因为74LS190N和74LS192N具有减计数功能，所以设计思路为：由于74LS190N具有暂停引脚，故引脚外接J2开关，74LS190N作个位数计数芯片。而74LS192N有~BO引脚，易于00时芯片进入保持状态，负责十位数芯片。不再计数。电路如下：

注：图中开关J1为开始/复位开关。其原理是：

当开关J1接地时，74LS190N的LOAD端口分别是低电平，此时芯片工作在置数状态下；当J1接高时，LOAD端口分别接高，74LS190N芯片处于计数状态，开始执行减数计数功能。

图中J2为暂停/继续开关。其工作原理是：

当开关J2接高时，74LS190N的CTEN端口接高，芯片处于保持组状态，停止计数。当J2接低电平，CTEN端口为低电平，芯片继续执行计数操作。

蜂鸣器延迟电路

该局部电路采用74LS192N芯片来实现延时效果。原理假设下：

当计数电路计到00时，负责十位数芯片的74LS192N的~BO端由1变到0，经非门，变成了延迟电路的触发信号，延迟电路的74LS192N的输出端为4，3，2，1，0，其中3，2，1使蜂鸣器发声；4，0不发声，并且4为开始时的置数。由二进制知输出为4，0时，74LS192N的3，2端或运算均为0；当输出为3，2，1时，74LS192N的3，2端或运算均为1。电路如下：

该电路生成的波形如下：

系统总体电路

系统总体电路图假设下：

电路组装与调试

1.组装电路的步骤

先组装时基电路，其次组装30秒倒计数电路，最后组装蜂鸣器延迟电路。

2.调试电路使用的仪器及测试方法

1〕用万用表检查连接线是否断路。

2〕用机箱上的二极管灯检查电平的上下。

3〕用机箱上的数码显示器检查延迟电路是否延迟3秒。

3.调试过程及结论

方案一中由555芯片构成的蜂鸣器延时电路不易于实现。

方案二中由74LS192N芯片构成的蜂鸣器延时电路实际操作可行。

时基电路波形和3秒延迟波形见单元电路设计中。

元器件清单

BillofMaterials

QuantityDescriptionReference_IDPackage

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