篮球竞赛30S计时器-脉数课程设计报告.docVIP

摘要 数字电课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的环节，是真正锻炼学生能力的环节。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、游戏中的倒计时，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通信号控制机、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，规定了队员的持球时间不能超过30S，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛30S计时器”，可用于篮球比赛中，用于对队员持球时间30S的限制。一旦队员的持球时间超过了30S，它自动的报警从而判定此队员的犯规。30S计时器整个电路的设计借助于仿真软件和数字逻辑电路，并在下设计和进行仿真，得到了预期的结果。 图2.2 方案二篮球竞赛30S计时器电路 2.2 方案比较 方案一：结构复杂，线路很多，用的元器件也比较多，而且要用到两个555芯片，需要的芯片也更多，这样在实际焊的过程中工作量比较大，。 方案二：虽然元器件也挺多，但对比与方案一更多，而且需要的芯片也更少，这样所需成本更少，线路更简单些，焊起来也更快。 所以，综合考虑，选择方案二较好。 第三章 单元电路分析与设计 3.1 电路设计原理 篮球竞赛30S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，30S计时器，单元译码显示部分，报警电路和外部操作信号五大块组成，其中外部操作信号包括置数启动，暂停和清零电路。 图3.1 篮球竞赛30S计时器设计总框图 3.2 单元模块 3.2.1 脉冲产生电路（555定时器） 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（集成块图在下面） 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电源电压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。如此循环,振荡不停, 电容器C在VCC/3和2VCC/3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲,其波形如图(b)所示。 图3.2 脉数发生器示意图 输出信号uO的脉宽tW1、tW2、周期T的计算公式如下: tW1＝0.7(R1＋R2)C （3.2.1 – 1）– 2）– 3） 74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统实现分频器等很多重要的功能 图3.3 74Ls161引脚图 管脚图介绍：时钟CP和四个数据输入端P0~P3清零/MR使能CEP，CET置数PE数据输出端Q0~Q3 图3.4 74Ls161功能表 从74LS161功能表功能表中可以知道，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。 图3.5 74Ls192引脚图 引出端符号 TCD 错位输出端（低电平有效） TCU 进位输出端（低电平有效） CPD 减计数时钟输入端（上升沿有效） CPU 加计数时钟输入端（上升沿有效） MR 异步清除端 P0～P3 并行数据输入端 PL 异步并行置入控制端（低电平有效） Q0～Q3 输出端 当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能；预置是异步的，当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出