石家庄经济学院信息工程学院电子信息工程与通信工程专业电子技术课程设计报告
题目：篮球竞赛24s计时器
姓名李韫思
学号411109060108
班级4111090601
指导教师甄丽萍
2013 年7 月4 日
要求：
1．指导教师按照课程设计大纲要求完成学生课程设计指导工作。2．课程设计任务书由指导教师照大纲要求填写，内容要全面。
3．课程设计报告由参加本学生填写。课程设计结束时交指导教师。(电子稿一份)
4．指导教师要根据每一位学生课程设计任务完成情况，认真审核设计报告，并在课程设计结束时，给出客观、准确的评语和成绩。
5．课程设计任务书和报告要语言流畅，图表正确规范。
6．本表要用钢笔、圆柱笔填写或打印，字迹工整。
课程设计任务书
班级 4111090601 姓名李韫思
学号 411109060108
课程设计题目篮球竞赛24s计时器
课程设计起止日期 2013年6月17日至 2013年7月4日
实习地点实验楼105
课程设计内容与要求
一、设计要求
用中小规模集成芯片设计并制作篮球竞赛24秒计时器，具体要求如下：
1. 具有显示 24s 倒计时功能：用两个数码管显示，其计时间隔为1s。
2.设置启动和停止键，控制计时器的直接启动计数、停止计数功能。
3. 暂停/继续键，控制计时器的暂停/继续计数。
4. 计时器递减计数到“00”时，发出声光报警信号。（红灯亮、蜂鸣器报警）
5. 用仿真软件(EWB或PROTEUS)对电路进行仿真。
二、扩展
1. 计数状态显示，24S-10S时绿灯亮，09S-01S时黄灯闪烁，00S时报警。
2. 外部操作开关采用消抖措施，以防机械抖动造成电路工作不稳定。
指导教师甄丽萍
2013 年 6月 17日
课程设计报告
一、设计原理与技术方法：
1.1原理分析，画原理框图
24秒计时器的总体方框图如图1.1所示。它包括秒脉冲发生器，计数器，译码显示电路，报警电路和控制电路等五个部分组成。其中计数电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的清零，启动，暂停等功能。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路采用晶振为32768Hz，通过15次二分频后获得1Hz的脉冲输出。译码显示电路用74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路用发光二极管和蜂鸣器组成。
秒脉冲发生器计数器译码
显示
控制电路报警电路
图1.1原理框图
1.2单元电路设计
1.2.1倒计时电路
该电路主要由两片71LS192构成。74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。 CPU 为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。LD为预置输入控制端，异步预置。CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出，BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。
图1.2.1.174ls192引脚图
在该设计中，利用芯片的减计数功能，即时钟脉冲从cpd输入，而cpu接高电平。采用两片芯片级连的方式，低位的借位信号作为高位的时钟信号。高位的借位信号通过与非门控制地位的CP输入，从而当倒计时为00时达到停止计数的目的。置数采用8421BCD码，24转化为8421BCD码为00100100。电路接线如图1.2.1.2
图1.2.1.2倒计时电路
1.2.2秒脉冲信号控制电路
由于通常要求计时器的脉冲源的频率要十分稳定、准确度高，因此要采用石英晶体振荡器，其他的多谐振荡器难以满足要求。石英晶体不但频率特性稳定，而且品质因数很高，有极好的选频特性。一般情况下，晶振频率越高，准确度越高，但所用的分频级数越多，耗电量就越大，成本就越高，在选择晶体时应综合考虑。用一片4060（自带振荡电路）的Q14输出2HZ，再用一片7474的电路可以得到1HZ。电路图如图1.2.2所示。
图1.2.2脉冲信号发生电路
1.2.3译码显示电路
1.2.3.1共阴极数码管
数码显示器可显示系统的运行状态及工作数据，我们所选用的是发光二极管（LED）显示器，它分为两种，共阴极、（BS201/202）
与共阳极（BS211/212），我们所选的是共阴极，它是将发光二极管的阴极短接后作为公共极，当驱动信号为高电平时，阴极必须接低电平，才能够发光显示。共阴极数码管的外引脚及内部电路如图1.2.3.1
图3.3.1数码管外引脚及内部电路
图1.2.3.1数码管外引脚及内部电路
1.2.3.2译码器
驱动共阴极显示器的译码器输选用CD4511。 CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g为译码输出端，输出为高电平1有效。
1.2.3.2 CD4511外引线排列图与功能表 CD4511与LED并行接口如下：
1. 2. 3. 3译码显示电路
1.2.4控制电路
控制电路有三个控制开关，J1为启动开关，接通为预置位24，断开则又启动倒计时；J2为直接清零开关，断开为直接清零；J3为暂停/连续开关，接通时为暂停，断开为继续计时。其电路如图所示。
图1.2.4控制电路图
辅助时序控制电路由与非门控制时钟信号CP的放行与禁止:
LD'接74LS192的预置数控制端，当“暂停/连续”开关S1接地时， LD'=0，74LS192进行置数；当“启动/清零”开关S1接高电平时，LD'=1，74LS192处于计数工作状态，从而实现清零的功能，当然本设计只要将启动信号直接加到置数端。上图是时钟信号CP的控制电路，控制CP的放行与禁止。当定时时间未到时，74LS192的借位输出信号路，BO2 =0，则CP信号受“暂停/连续”开关S2 的控制，当“暂停/连续”开关处于“暂停”位置时，或门输出0,计数器暂停计数；当 S2处于“连续”位置时，或门输出1，计数器在 CP作用下，继续累积计数。
当定时时间到时，BO2, =0，74LS04备置0，Q,=0，此时计数器保持0状态，从而实现了功能3、4的要求，74LS192的异步清零可通过CR实现。
1.4报警电路和状态显示电路
24S-10S时绿灯亮，09S-01S时黄灯闪烁，00S时红灯亮蜂鸣器响。附：总电路图如下
总电路图
附：元器件选择与参数
元件名称型号规格
数
量
备注
数码管共阴极小号 2
七段译码显示器CD4511 直插式 2 16脚8421BCD码计数器74LS192 直插式 2 16脚
晶振R145-32.14
8kHz
1
非门集成芯片74LS04 直插式 1 14脚与非门74LS00 直插式 1 14脚或门集成芯片74LS32 直插式 2 14脚或非门集成芯片74LS02 直插式 1 14脚与门集成芯片74LS08 直插式 1 14脚
三输入与非门集成芯
片74LS10
直插式 1
14脚
与非门集成芯片74LS00 直插式 1 14脚振荡器CD4060 直插式 1 16脚D触发器74LS74 直插式 1 14脚电容电解20uF 2
色环电阻Rest 15M、220k
若干
发光二极管LED 小号 3
红、黄、绿三色
开关按键锁定一路、两路 3
导线
若干
三极管PNP
二、课程设计工作记录：
(1)设计步骤与时间安排
2013年6月17日-2013年6月19日,根据实习任务,资料查询完成设计方案,绘制出电路图并由指导老师确认。
2013年6月20日，列出元器件清单。
2013年6月21日，练习焊接技术。
2013年6月24日-2013年6月27日，线路焊接调试，电路板焊接分模块完成，焊接之前先排版布线使线路尽量简单。两人轮流焊接并并相互检查以确保焊接正确，先焊接数码管部分，然后是开关部分，焊接完成后用信号发生器调试运行基本成功。
(2)调试步骤与时间安排
2013年6月28日，焊接晶振装置。焊接完成后调试运行不能正常运行，检查后是由于一个芯片虚焊了，并联接地的一部分虚焊，下午改正后调试成功。
（3）验收及报告
2013年6月28日下午，老师对学生所做的设计进行验收，按照指导教师下达任务和要求检查学生课程设计是否达到要求，并给出实际成绩。
2013年7月1日-2013年7月3日，根据要求，撰写课程设计报告完成课程设计。
2013年7月4日，交课程设计报告并进行答辩。
2013年7月5日，由指导老师根据学生三周的综合表现，给出综合成绩。
三、课题完成结果说明
基本要求与扩展功能均达到要求，焊接过程中的失误已找出并改正，电路板已成功验收。
四、收获体会
此次电子线路课程设计让我获益匪浅，使我尝到了将所学的知识用于实践的喜悦
和成就感。
课程设计的提前准备是很重要的，只有提前把思路和焊接出现的问题提前想好解决办法才能使在焊接过程中变得简单，设计首先有个明确的思路，然后才能更好的为以后做准备。另外小组之间的讨论与合作是很重要的，我们小组两个人相互讨论、轮流焊接并相互检查其他人员焊接是否正确，在这期间检查了好几个错误焊接，避免了将来焊接完成的调试的麻烦，这对我们焊接成功是个很大的因素。
此课程设计所设计制作的篮球竞赛24秒计时器是一个实用性设计。此次设计的成不仅为所学的专业课程打下了坚实的基础，提高了我们对分析与解决问题的能力，也在研究与电子爱好追求上做了一个很好的起步。
在这个设计中，我学到了学习理论时学不到的东西，不但锻炼我的动手能力而且巩固我们所学的理论知识，这样实践与理论相结合就可以更快而有效地掌握知识。
本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。
最后，感谢老师对我的细心的指导，正是由于老师的细心的辅导和他提供给我们的参考资料，使得我的课程设计能够顺利的完成，同时在课程设计过程中，我们巩固和学习了我们的电子技术知识。相信这对我以后的课程设计和毕业设计将会有很大的帮助！
课程设计验收
指导教师评语及成绩：
成绩
指导教师签字
年月日
教研室主任意见
教研室主任签字
年月日