数字电路课程设计---篮球比赛30秒计时器设计

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1、学号（校名）数字电路与逻辑设计课程设计设计说明书篮球比赛30秒计时器设计起止日期：2011年6月27日至2011年7月1日学生姓名班级成绩指导教师(签字)电子与信息工程系2011年6月30日9目录第一章计时器概述21.1计时器的特点及应用21.2设计任务及要求21.2.1基本要求21.2.2设计任务及目标21.2.3参考器件2第二章电路设计原理与单元模块32.1设计原理32.2所用芯片简介32.2.174LS19232.2.274LS0052.2.3数码管62.2.4答辩7第三章实验体会8结论9参考文献99摘要：在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，

2、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。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：（1）显示30秒倒计时功能；（2）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；（3）计时器为30秒递减计时器时其计时间隔为1秒；（4）计时器递减计

3、时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。整个电路的设计借助于仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在仿真软件下设计和进行仿真，得到了预期的结果。关键字：计时器；数码显示；光电报警信号。9第一章计时器概述1.1计时器的特点及应用随着社会文明的进步和科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和技术领域占有不可或缺的核心地位。在我国现代化建设的发展进程中，数字电子技术在国民经济和科学研究各个领域的应用也越来越广泛。而计时器恰恰是数字电路技术的一个重要组成部分,计时器的种类很多。按构成计时器的各触发器是否使用同一个时钟脉冲源来分，可以分为同步计数器和异

4、步计数器等等。1.2设计任务及要求1.2.1基本要求（1）显示30秒倒计时功能；（2）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；（3）计时器为30秒递减计时器时其计时间隔为1秒；（4）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。1.2.2设计任务及目标（1）根据原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的个集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的仿真与调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）写出完整、详细的课程设计报告。1.2.3参考器件74LS48（两片）、74LS192（两片）、CC40161（一片）、555

5、（一片）、74LS00（两片）、74LS04（一片）、共阴极数码管（两片）、发光二极管（一只）、微动开关（二只）、电阻（若干）、电容（若干）。9第二章电路设计原理与单元模块2.1设计原理30秒计时器的总体参考方案框图如图2—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（控制电路）等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。而我主要完成控制系统这一模块。计数器完成30秒计时功能，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与灭灯、定时时间到报警等功能。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和

6、定时标准,本设计要求采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管。2.2所用芯片简介2.2.174LS192计数器选用汇总规模集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加锁计数器，它采用8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。图2-2是74LS192外引脚。图中UP、DN分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端（上升沿有效）。PL是异步并行置数控制端（低电平有效）TCU、TCD分别是，进位、借位输出端（低电平有效），M

7、R是异步清零端，D3-D0是并行数据输入端，Q3-Q0是输出端。 74192的功能表见下表2-1所示。其工作原理是：当PL=1，MR=0时,当加计数到9时，TCU端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加到DN。端，且TCD=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，TCD端发出借位下跳变脉冲。由74LS192构成的三十进制递减计数器如下图2-3所示9图2.274LS192芯片管脚图表2-174LS192功能表MRPLUPDN功能1xxx清零00xx置数01↑1加法计数011↓减法计数图2-38421BCD30递减计数器其清零和置数的仿真图如下图2-4

8、和2-5所示；9图2-4