篮球竞赛30秒倒计时电路设计
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实验二篮球30秒倒计时电路的设计一、设计任务用小规模集成电路设计篮球比赛中30秒进攻倒计时电路二、设计要求用555定时器产生1秒的标准脉冲信号, 显示器为三十进制计数器,当计时时间到,显示器显示00, 电路具有时间显示功能,计数器清零、启动和暂停/连续计时利用外部开关控制。
电路框图如下图所示。
三、实验原理1、标准秒脉冲发生电路标准秒脉冲发生电路如图2所示,它由555定时器组成多谐振荡器,定时元件R1为15KΩ,R2为688Ω,C为10μF,产生1Hz的标准脉冲信号。
振荡器的频率约为:f= 1.443 / [ ( R1 + 2 R2 ) C2、计数器及译码显示电路计数器采用74LS192同步可逆双时钟计数器。
74LS192的UP、DOWN端分别是加/减计数器的时钟输入端。
在置数控制端LOAD = 1、清零端CLR = 0的情况下,若DOWN = 1, 计数脉冲加入到UP端,则计数器在预置数的基础上完成加计数, CO′端发出进位负跳变脉冲;若UP = 1, 计数脉冲加入到DOWN端,则计数器在预置数的基础上完成减计数,当减计数到0时, BO′借位输出端发出借位负跳变脉冲。
LOAD为异步并行置数控制端,当LOAD′= 0时,计数器置数,LOAD = 1时,计数器处于计数状态。
计数器及译码显示电路如图4所示。
用两片74LS192设计成三十进制减法计数器,由74LS47译码,七段码显示器显示计时时间。
计数器个位接成十进制,置数端A、B、C、D均接低电平“0”。
计数器十位接成三进制, A、B两置数端接高电平“1”, C、D端接低电平“0”。
计数脉冲信号接入个位计数器的DOWN减脉冲输入端(UP端接高电平) 。
根据设计要求,计数器计数到零时应停止计数,为此,将十位计数器的BO′借位端与脉冲信号源通过与门联接,使计数到零时,BO2′= 0,封锁CP信号,计数器保持零状态不变,控制电路发出报警声信号,使报警电路工作,信号灯亮。
30秒篮球竞赛定时器学院:专业班级:姓名:学号:指导老师:目录第一章序言 (2)第二章任务书的设计 (2)第三章电路的组成............................... . (3)第四章设计原理及步骤 (4)第五章安装与调试 (11)第六章总结 (11)第一章序言随着信息时代的到来,电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用,运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分,特别是在各种竞技运动中,定时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。
第二章任务书的设计一、设计题目:篮球竞赛30秒定时电路二、技术要求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,每隔一秒钟,计时器减一。
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。
三、给定条件及器件1、集成电路:74LS192 2片,74LS48 2片, NE555 1片2、电阻:10kΩ 4片,15kΩ 68kΩ 1kΩ各1片3、电容:10μF 1片, 0.1μF 1片4、其他器件:发光二极管 1只,共阴极七段LED显示器 2只双刀开关 2只四、设计内容1.电路各部分的组成和工作原理。
2.元器件的选取及其电路图和功能。
3.电路各部分的调试方法。
4.在整机电路的设计调试过程中,遇到的问题的原因及解决的办法。
第三章电路的组成30秒定时器的总体参考方案框图如图所示。
它包括秒脉冲发生器、计数器、译码器、显示电路、报警电路和辅助时序控制电路(简称控制电路)等五个部分。
图1 24秒定时器的方框图一、秒脉冲发生器——产生的信号是电路的时序脉冲和定时标准,但本设计对此信号的要求并不是太高,电路可以采用555集成电路构成。
二、计数器——完成30秒计时的功能。
三、单元译码显示电路——可以用74LS48和共阴极七段LED显示器组成。
篮球竞赛30s倒计时的设计1课程设计背景二十一世纪,人类迈入信息时代,电子科学技术在人们生活中的运用越来越普遍。
运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分,特别是在各种竞技运动中,计时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。
篮球作为一项全民健身项目,已有一定的历史。
在中国,篮球很盛行,篮球比赛也日趋职业化。
篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器,目前多数采用的是24秒制,但随着篮球制度的改革将会采用30秒制。
有需要就会有市场,因此设计一款30秒计时器是非常有必要也非常有前景的。
该款计时器是在原来的基础上把24秒制改为30秒制。
该计时器要有递减计时及报警功能。
因此符合比赛中违例判罚的需要。
在篮球比赛中,规定了球员的持球时间不能超过30秒,否则就犯规了。
本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”,可用于篮球比赛中,用于对球员持球时间30秒限制。
一旦球员的持球时间超过了30秒,它自动的报警从而判定此球员的犯规。
本设计是74LS192芯片作为减数功能的30秒倒计时计数器。
该计数器主要包括555构成的震荡电路,74LS192模块,数码管等模块单元。
经测试,计数器可实现显示30秒倒计时功能,系统设置外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动功能,发出光电报警信号。
该设计电路简单、使用方便,功能稳定多样,具有很强的实用价值。
2课题设计要求(1)具有显示30S的计时功能;(2)设置外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能;(3)计时器为30S递减计时器,其计时间隔为1S;(4)计时器递减计时到零时,数码显示器不能灭灯,应发出光电报警信号3设计任务及目标(1)根据给出的电路原理图分析各单元电路的功能;(2)熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能;(3)进行电路的安装、调试,直到电路能达到规定的设计目标;(4)写出完整、详细的课程设计报告。
4课题设计框图5电路设计5.1设计原理分析设计任务,该系统包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路5个部分构成。
篮球比赛30秒倒计时电路设计篮球比赛倒计时是体育比赛中非常重要的一个环节,倒计时电路的设计对于比赛的顺利进行起着至关重要的作用。
本文将以设计一个篮球比赛倒计时电路为例,详细介绍其设计原理和实现方法。
一、需求分析篮球比赛倒计时电路的主要功能是实现倒计时功能,包括显示比赛剩余时间和报警功能。
根据题目要求为30秒倒计时,那么需要设计一个能够精确计时30秒的电路。
二、设计思路由于需要实现精确的倒计时,可以采用计时器和显示器结合的方式来实现。
同时,为了能够及时提醒比赛进行者和观众,还需要设计报警功能。
三、电路设计在电路设计方面,可以采用数字集成电路来实现。
1.计时功能设计可以选择一个可编程集成电路(IC)或者计时集成电路(IC)来作为倒计时器。
作为一个例子,可以选择一个7490集成电路作为计时器。
7490是一个具有十进制计数器的集成电路,可以实现从0-9的十进制计数。
其中,用于个位数倒计时的是7490的1号引脚(QA)和15号引脚(QD),用于十位数倒计时的是7490的5号引脚(QA)和11号引脚(QD)。
计时器的输入引脚可以由外部触发器或者时钟发生器提供。
2.显示功能设计可以选择七段LED显示器来显示倒计时的时间。
七段LED显示器是由七个LED组成的,每个LED代表一个数字。
可以通过将不同的LED点亮来显示不同的数字。
具体显示方式可以参考七段LED显示器的数据手册。
3.报警功能设计为了实现报警功能,可以选择一个蜂鸣器作为报警器。
蜂鸣器可以通过输入电流来发出声音。
可以将蜂鸣器与倒计时器相连,当倒计时达到0时,触发报警器发出声音。
四、电路实现根据上述设计思路和步骤,可以将电路实现如下:1.连接7490计时器与七段LED显示器,根据7490计时器的倒计时情况,通过输出引脚来控制LED显示器中的LED点亮情况,从而实现对时间的显示。
2.连接倒计时器与蜂鸣器,当倒计时器倒计时到0时,触发蜂鸣器发出声音,提醒比赛进行者和观众。
目录1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 (1)1.1 设计课题任务 (1)1.2 功能要求说明 (1)1.3 总体方案介绍 (1)2 单元电路的设计 (2)2.1 秒脉冲发生器 (2)2.2 计数器 (4)2.3 译码显示 (4)2.4 控制电路 (5)2.5 报警电路 (5)2.6 电路原理图和PCB图 (5)3 芯片引脚及功能说明 (6)3.1 555定时器 (6)3.2 74LS161 (7)3.3 74LS192 (7)3.4 74LS48 (8)4 仿真结果及分析 (10)4.1 仿真总原理图 (10)4.2 仿真结果 (11)小结 (12)元件清单 (13)参考文献 (14)附录 (15)附录A:电路原理图 (15)附录B:电路PCB图 (16)1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 设计课题任务设计并制作一个篮球竞赛计时器1.2 功能要求说明1.准确计时,具有显示30秒计时功能;2.设置外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动和暂停、连续功能;3.计时器为30s递减计时器,其计时间隔为1s;4.计时器递减计时到零时,数码显示器不能灭灯,同时发出光电报警信号。
1.3 总体方案介绍篮球竞赛30秒计时器的总体方案框图如图1.1所示。
它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路(简称控制电路)等五个模块组成。
其中计数器和控制电路时系统的主要模块。
计数器完成30秒技术功能,而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示、定时完成报警等功能。
图1.1 30秒计时器的总体方案框图2 单元电路的设计2.1 秒脉冲发生器2.1.1 秒脉冲发生器设计原理用555集成电路组成多谐振荡电路如图2.1所示。
电路的工作原理是:接通电源,电源经外接电阻R1和R2向电容C充电,其上电压按指数规律上升,当电压上升至2/3VDD时,会使比较器A1翻转输出低电平,RS触发器复位,输出端U0=0,同时三极管VT导通,电容C通过R2和VT 放电,当电容电压下降到1/3VDD时,比较器A2翻转输出低电平,RS触发器置位,输出端变为高电平,三极管VT截止,C放电终止又开始充电,周而复始,输出端便可获得周期性的矩形脉冲波。
综合实践训练二电气13-5班班级姓名学号高梦奇电气13-5班 1305040503 郭铭电气13-5班 1305040505 李连强电气13-5班 1305040508 李文初电气13-5班 1305040509 刘佳欣电气13-5班 1305040510 王新月电气13-5班 1305040516 杨欢电气13-5班 1305040520 郑然然电气13-5班 1305040524篮球竞赛30秒计时电路设计摘要随着信息时代的到来,电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用,运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分,特别是在各种竞技运动中,计时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。
要实现30秒计时的功能,必须要有一个脉冲,本设计是以555构成震荡电路,再通过74LS192分频来产生周期为1秒的脉冲。
计数部分用74LS192芯片来实现,192芯片是8421码计时的,符合30秒读数的需要。
显示部分采用四角共阴数码管,该电路简单,无需用到晶振,芯片都是市场上容易购得的。
设计功能完善,能实现直接清零、启动和暂停/连续计时,还具有报警功能。
关键词:计时;译码显示;光电报警目录1 引言 (1)2 设计任务及要求 (2)2.1篮球竞赛30秒计时器(基本要求) (2)2.2设计任务及目标 (2)3 电路设计原理与设计电路 (3)3.1 设计原理 (3)3.2设计方案 (3)3.3.1时钟模块 (4)3.3.2 控制电路 (7)3.3.3报警电路模块 (7)4 电路仿真、安装与调试 (9)4.1 电路仿真 (9)5 结论 (10)参考文献 (10)篮球竞赛30秒计时电路设计1引言随着科学技术与计算机应用的不断发展,在许多领域中计时器均得到普遍应用,诸如在体育比赛,定时报警器、游戏中的倒时器,交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸,药片,胶囊在指定时间提醒用药等等,由此可见计时器在现代社会是何其重要的。
《篮球竞赛30S计时器》课程设计说明书题目篮球竞赛30S计时器学生姓名学号所属学院专业班级 2指导教师教师职称目录一、设计要求 (1)二、电路设计与分析2.1设计原理 (1)2.2单元模块 (1)1、秒脉冲信号的产生 (1)2、计数器 (3)3、时钟信号控制电路 (4)4、显示模块电路 (5)5、报警电路 (6)三、外部操作开关 (6)四、设计原理图与电路总图 (6)五、仿真测试性能 (7)六、总结 (9)一、设计要求篮球竞赛30S计时器的基本要求:1)具有显示30S计时功能2)设置外部操作开关,控制计数器的直接清零,启动和暂停/连续功能3)在直接清零时,要求数码显示器灭灯4)计时器为30S递减计时,计时间隔为1S5)计时器递减计时到零时,数码显示器不能灭灯,同时发出光电报警信号〖主要元器〗:NE555(1),74LSl92(2)等二、电路分析与设计2.1设计原理篮球竞赛30S计时器的总体设计方案如下:它主要包括秒脉冲信号,30S 计数器,译码显示器部分,报警电路和外部操作开关五部分组成,其中外部操作开关包括接直接清零,启动和暂停/继续。
2.2单元模块1、秒脉冲信号的产生555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。
这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。
NE555为8脚时基集成电路,各脚主要功能1地 GND 2触发3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值)7放电 8电压Vcc用555定时器构成多谐振荡器:用555定时器构成多谐振荡器电路如图(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VCC 通过R1和R2向电容器C充电,使uC逐渐升高,升到2VCC /3时,uO跳变到低电平,放电端D导通,这时,电容通过电阻R2和D端放电,使uC 下降,降到VCC/3时,uO跳变到高电平,D端截止,电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。
《篮球竞赛30S计时器》课程设计说明书题目篮球竞赛30S计时器学生姓名学号所属学院专业班级 2指导教师教师职称目录一、设计要求 (1)二、电路设计与分析2.1设计原理 (1)2.2单元模块 (1)1、秒脉冲信号的产生 (1)2、计数器 (3)3、时钟信号控制电路 (4)4、显示模块电路 (5)5、报警电路 (6)三、外部操作开关 (6)四、设计原理图与电路总图 (6)五、仿真测试性能 (7)六、总结 (9)一、设计要求篮球竞赛30S计时器的基本要求:1)具有显示30S计时功能2)设置外部操作开关,控制计数器的直接清零,启动和暂停/连续功能3)在直接清零时,要求数码显示器灭灯4)计时器为30S递减计时,计时间隔为1S5)计时器递减计时到零时,数码显示器不能灭灯,同时发出光电报警信号〖主要元器〗:NE555(1),74LSl92(2)等二、电路分析与设计2.1设计原理篮球竞赛30S计时器的总体设计方案如下:它主要包括秒脉冲信号,30S 计数器,译码显示器部分,报警电路和外部操作开关五部分组成,其中外部操作开关包括接直接清零,启动和暂停/继续。
2.2单元模块1、秒脉冲信号的产生555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。
这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。
NE555为8脚时基集成电路,各脚主要功能1地 GND 2触发3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值)7放电 8电压Vcc用555定时器构成多谐振荡器:用555定时器构成多谐振荡器电路如图(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VCC 通过R1和R2向电容器C充电,使uC逐渐升高,升到2VCC /3时,uO跳变到低电平,放电端D导通,这时,电容通过电阻R2和D端放电,使uC 下降,降到VCC/3时,uO跳变到高电平,D端截止,电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。
目录前言 (2)第一章设计任务及要求 (3)第二章电路设计原理与设计电路 (4)第三章单元模块3.1 秒脉冲发生器 (5)3.2 倒计时电路 (6)3.3 数码管驱动电路 (7)3.4 报警电路 (7)3.5 控制电路 (8)第四章电路仿真、安装与调试4.1 电路仿真 (10)4.2 安装与调试 (10)第五章实验总结 (11)参考文献 (12)附录一 (13)附录二 (14)附录三 (15)前言数字系统中,使用的最多的时序电路是计数器,计数器在生活中得到了广泛的应用。
篮球运动近几年在我国兴起,逐渐成为一种全民健身的项目。
篮球比赛中的30秒规定使得计数器再次发挥了它的功能。
本次设计中利用即为双向计时器的减计数功能完成电路的倒计时。
除了能够显示30秒倒计时外,本设计电路还具有直接清零、暂停、报警等功能。
在正规的篮球比赛中,对时间的精确度的要求较高,有时在最后的几分钟内赛事可以发生很大的逆转。
而运动员控球不可超过30秒的规定更是将比赛对时间的要求精确到了秒甚至更小的单位。
为了满足赛事对时间的要求,设计一个30秒倒计时器,通过显示倒计时,倒计时结束时发出警报帮助裁判更好的判定运动员是否违规。
通过控制电路报警,很大程度上避免了人为因素产生的误差,从而更体现了比赛中的公平公正原则。
并且,随着篮球运动的流行,这种计时器的市场十分可观。
因此,设计一个30秒倒计时器意义重大。
第一章设计任务及要求(1)具有显示30S计时功能;(2)设置外部操作开关,控制计数器的直接清零,启动和暂停/连续功能;(3)在直接清零时,要求数码显示器灭灯;(4)计时器为30S递减计时,计时间隔为1S;(5) 计时器递减计时到零时,数码显示器不能灭灯,同时发出光电报警信号。
第二章电路设计原理本设计是脉冲数字电路的简单应用。
基本设计思路为:利用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲,即输出周期为0.1秒的方波,再将该脉冲信号加到由74LS161构即周期为1秒,接着将该信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS248把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段输出,然后直接推成动LED,显示十进制数,然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零,启动和暂停/连续、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能,光电报警用发光二极管来代替,灯亮代表报警。
数字电路课程设计篮球竞赛30秒计时器设计专业班级:姓名:学号:年月号目录设计要求************************************************************2 正文****************************************************************21.设计原理******************************************************22.设计方案******************************************************33.电路设计******************************************************34.元器件********************************************************75.逻辑电路图****************************************************7 安装与测试*********************************************************111.电路的安装***************************************************112.电路的调试***************************************************11 课程设计小结*******************************************************12 参考文献***********************************************************12 附录***************************************************************13设计要求:本课程设计是脉冲数字电路的简单应用,设计篮球竞赛30秒计时器。
武夷学院毕业设计(论文)篮球竞赛30秒倒计时电路设计摘要随着信息时代的到来,电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用,运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分,特别是在各种竞技运动中,计时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。
要实现30秒倒计时的功能,必须要有一个脉冲,本设计是以555构成震荡电路,再通过74LS161十分频来产生周期为1秒的脉冲。
计数部分用74LS192芯片来实现,192芯片是8421码计时的,符合30秒读数的需要。
译码部分采用74LS248芯片,74LS248是把8421BCD码经过内部作用和电路“翻译”成七段(a,b,c,d,e,f,g)输出,然后直接推动LED,显示十进制数。
显示部分采用共阴极七段数码管,整个线路就是把以上几个主要的部分用导线连接焊接起来。
该电路简单,无需用到晶振,芯片都是市场上容易购得的。
设计功能完善,能实现直接清零、启动和暂停/连续计时,还具有报警功能。
关键词:倒计时;译码显示;光电报警目录1 引言 (1)2 设计任务及要求 (2)2.1篮球竞赛30秒计时器(基本要求) (2)2.2设计任务及目标 (2)3 电路设计原理与设计电路 (2)3.1 设计原理 (2)3.2设计方案 (3)3.3单元模块 (4)3.3.1时钟模块 (4)3.3.2 8421BCD码递减计数器模块 (8)3.3.3 控制电路 (11)3.3.4 译码显示模块 (11)3.3.5 报警电路模块 (13)4 电路仿真、安装与调试 (14)4.1 电路仿真 (14)4.2 电路制版与焊接 (15)4.3 电路安装 (15)4.4 电路调试 (15)5 结论 (15)参考文献 (16)附录A 原件清单 (16)附录B 实物图 (17)附录C PCB图 (18)篮球竞赛30秒倒计时电路设计1 引言随着科学技术与计算机应用的不断发展,在许多领域中计时器均得到普遍应用,诸如在体育比赛,定时报警器、游戏中的倒时器,交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸,药片,胶囊在指定时间提醒用药等等,由此可见计时器在现代社会是何其重要的。
篮球作为一项全民健身项目,已有一定的历史。
在中国,篮球很盛行,篮球比赛也日趋职业化。
篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器,目前多数采用的是24秒制,但随着篮球制度的改革将会采用30秒制。
有需要就会有市场,因此设计一款30秒计时器是非常有必要也非常有前景的。
该款计时器是在原来的基础上把24秒制改为30秒制。
该计时器要有递减计时及报警功能。
因此符合比赛中违例判罚的需要。
在篮球比赛中,规定了球员的持球时间不能超过30秒,否则就犯规了。
本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”,可用于篮球比赛中,用于对球员持球时间30秒限制。
一旦球员的持球时间超过了30秒,它自动的报警从而判定此球员的犯规。
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,控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能;在直接清零时,数码管显示器灭灯;计时器为30秒递减计时其计时间隔为1秒;计时器递减计时到零时,数码显示器不灭灯,同时发出光电报警信号等。
2 设计任务及要求2.1篮球竞赛30秒计时器(基本要求)(1)具有显示30S计时功能;(2)设置外部操作开关,控制计数器的直接清零,启动和暂停/连续功能;(3)在直接清零时,要求数码显示器灭灯;(4)计时器为30S递减计时,计时间隔为1S;(5)计时器递减计时到零时,数码显示器不能灭灯,同时发出光电报警信号。
2.2设计任务及目标:(1)根据给出的电路原理图分析各单元电路的功能;(2)熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能;(3)进行电路的安装、调试,直到电路能达到规定的设计目标;(4)写出完整、详细的课程设计报告。
3 电路设计原理与设计电路3.1 设计原理分析设计任务,该系统包括秒脉冲发生器、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30秒倒计时功能,而控制电路具有直接控制计数器的清零,启动和暂停/连续功能、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能。
为满足设计要求,设计控制电路及控制开关时,应该正确处理各个信号之间的时序关系。
在操作直接清零时,要求计数器清零,数码显示器灭灯。
当启动开关J2闭合时,控制电路应该封锁时钟信号CP,同时计数器完成置数功能,译码显示电路显示30s字样,计数器开始进行递减计数;当暂停/连续开关J1闭合(即拨到暂停位置)时,计数器停止计数,处于保持状态;当J1断开时,计数器继续递减计数。
当开关J3闭合与地连接时,计数器直接清零,同时数码显示器灯灭。
当开关J3闭合与高位那片74LS192的借位端连接时,计数器正常计数。
且当计数器递减计数到零时(即定时时间到),控制电路发出报警信号。
30s计时器的方框图如下图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、控制电路五部分组成。
该设计中用发光二极管来代替报警电路,二极管发光即代表报警。
整体原理框图如下图3-1所示:图3-1 工作原理框图3.2设计方案用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲,即输出周期为0.1秒的方波,再将该脉冲信号加到由74LS161构即周期为1秒,接着将该信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS248把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段(a,b,c,d,e,f,g)输出,然后直接推成的十分频器上,这样由74LS161后输出的脉冲频率为1Hz,动LED,显示十进制数,然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零,启动和暂停/连续、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能,光电报警用发光二极管来代替,灯亮代表报警。
这是方案一,电路图见图3-2。
也可以用555构成的多谐振荡器直接产生频率为1Hz的秒脉冲,这是方案二。
由于两个方案的原理基本相同,且实现的功能也相同,为了确保输出的脉冲的稳定,这里采用第一种方案。
以下所述均针对方案一。
图3-2 篮球30秒倒计时计时器电路图3.3单元模块3.3.1 时钟模块本设计采用555构成的多谐振荡电路(即脉冲产生电路),其内部管脚图如下图3.通过计算可以确定参数的取值:R1=51KΩ,R2=47KΩ,C2=1.0uF,C1=10nF.因此产生的脉冲周期为:T=0.7(R1+2R2)C2=0.1s,之后经过74LS161用异步清零法十分频,使得74LS161输出的脉冲周期为1s.图3-3 脉冲产生电路⑴芯片NE555NE555是时基集成电路,它在应用和工作方式上一般可归纳为3类。
每类工作方式又有很多个不同的电路。
在实际应用中,除了单一品种的电路外,还可组合出很多不同电路,如:多个单稳、多个双稳、单稳和无稳,双稳和无稳的组合等。
下图是NE555的内部功能原理框图和内部管脚图。
图3-4 NE555内部管脚图(2)芯片74LS16174LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,它可以灵活的运用在各种数字电路,以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能.图3-5<74ls161引脚图>表3-1<74LS161功能表>从74LS161功能表中可以知道,当清零端CR=“0”,计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”,这个时候为异步复位功能。
当CR=“1”且LD=“0”时,在CP信号上升沿作用后,74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3,D2,D1,D0的状态一样,为同步置数功能。
而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后,计数器加1。
74LS161还有一个进位输出端CO,其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。
合理应用计数器的清零功能和置数功能,一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。
74LS00是常用的2输入四与非门集成电路,它的作用很简单,顾名思义就是实现一个与非门。
Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐__ │14 13 12 11 10 9 8│Y = AB )│ 2输入四正与非门74LS00│ 1 2 3 4 5 6 7│└┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND74LS00真值表:图3-6 74LS00管脚图A=1 B=1 Y=0A=0 B=1 Y=1A=1 B=0 Y=1A=0 B=0 Y=13.3.2 8421BCD码递减计数器模块74LS192是一块同步8421BCD码加/减计数器,具有直接清零、置数、加锁计数功能。
计数器选用汇总规模集成电路74LS192进行设计比较简便。
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。
电路图见图3-7图3-7 计数模块计数电路由两片74LS192来构成。
由于是做30s 倒计时电路,所以计数CP 脉冲应从CP D 端(即DOWN 端)输入,并且计数器的预置数(BCD 码)应为00110000,其中上片74LS192置为0000,下片74LS192置为0011,即为十进制的30.它的计数原理是:只有当低位BO 端发出借位脉冲时,高位计数器才作递减计数。
当高、低位计数器处于全零,且CP D 为0时,置数端LD 为0,计数器完成并行置数,在CP D 端的输入时钟脉冲作用下,计数器再次进入下一次循环减计数。
(1)芯片74LS19274LS192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.Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 74LS192D 3 D 2 D 1 D 0CRCP CP D LD 74LS19212345678161514131211109V CC D 0 CR BO CO LD D 2 D 3D 1 Q 1 Q 0 CP D CP U Q 2 Q 374LS192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。
其功能表如下图3-10::输入输出MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q01 ×××××××0 0 0 00 0×× d c b a d c b a0 1 —1××××加计数0 1 1 —××××减计数表3-2 74LS192的功能表3.3.3 控制电路⑴设置外部操作开关,控制计数器的直接清零,启动和暂停/连续功能。