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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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