1、目錄課程設計題目一:籃球競賽計時器2一、設計原理2二、設計過程及步驟31、電路設計圖32、計數原理43、設計過程4I、計數器4II、秒脈沖信號控制電路6III、秒脈沖信號發生電路6IV、報警電路7V、譯碼顯示電路7VI、設計方案原理圖8三、電路修改與調試9四、運行效果圖10課程設計題目二: 智力競賽搶答器12一、電路的原理方框圖12二、工作原理12三、單元電路設計121、搶答器電路122、鎖存電路133、清零電路144、指示燈電路145、時鐘信號電路156、總電路圖15四、電路的調試與修改15課程設計心得體會總結16課程設計題目一:籃球競賽計時器一、設計原理30秒計時器的總體參考方案如下的方框

2、圖所示。它包括秒脈沖發生器、計數器、譯碼顯示電路、報警電路和輔助時序控制電路等五個模塊組成。其中計數器和控制電路的是整個系統的主要模塊。計數器完成30秒的計數功能,而控制電路完成計數器的直接清零、啟動和暫停連續計數、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。分析設計任務，計數器和控制電路是系統的主要部分。計數器完成30s計時功能，而控制電路具有直接控制計數器的啟動計數、暫停連續計數、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。為了滿足系統的設計要求，在設計控制電路時，應正確處理各個信號之間的時序關系。在操作直接清零開關時，要求計數器清零，數碼顯示器滅燈。 當啟動開關閉合時,控制電路應封鎖時鐘信號CP，

3、同時計數器完成置數功能，譯碼顯示電路顯示“30”字樣；當啟動開關斷開時，計數器開始計數。最后滅燈電路是通過74192的清零端和按鍵A的輸入信號來實現的。當計數器CLR端輸入高電平時清零，而此時在CLR端接一個非門，再將非門的輸出接至第二個74192的BO端，就能保證滅燈輸入信號BO=0，使數碼管滅燈。從而就完成了滅燈電路的實現，進而實現整個課程設計的要求。譯碼顯示控制電路計數器秒脈沖發生器 定時到信號報警電路外部操作開關二、設計過程及步驟1、電路設計圖2、計數原理該電路主要由兩片74192組成,74192是雙時鐘方式的十進制可逆計數器。計數原理是:只有當低位BO1端發出借位脈沖時,高位計數器才

4、做減計數。當高低位計數器全部處于零,且低位沒有脈沖輸入時,置數端LD=0,計數器完成并行置數,在低位有時鐘輸入的情況下,計數器再進行下一次減計數。按鍵C實現連續/暫停功能,按鍵B實現置數/計數功能,按鍵A實現清零功能。當顯示減為00時,高位BO端發出借位脈沖,使低位芯片無脈沖輸入,電路停止計數,同時LED發出報警信號。3、設計過程I、計數器 30秒籃球計時器，只需要進行單一的遞減計算，所以在設計中我選擇的是同步加/減計數器74192。它是雙時鐘同步可逆計數器，是8421BCD碼計數。在數字芯片74192中,UP為加計數時鐘輸入端,DOWN為減計數時鐘輸入端,LOAD為預置輸入控制端,異步預置,

5、CLR為復位輸入端, 高電平有效,異步清除,CO為進位輸出:1001狀態后負脈沖輸出,BO為借位輸出:0000狀態后負脈沖輸出,A、B、C、D為四個輸入端,QA、QB、QC、QD分別為74192芯片的四個輸出端。74192的邏輯功能表如下： UP DOWN LOAD' CLR 操作 × × 0 0 置數 1 1 0 加計數 1 1 0 減計數 × × × 1 清零設計中通過兩片74LS192的級聯來實現一個30進制的計數器。當低位片從0跳到9時，高位片進位加一，直到實現三十秒的計數功能。再者，因為要求中提到要求電路要實現倒數計時，所以7

6、4192的加計數器信號輸入當應該加上無用性號（高電平）。計數電路的核心是置數部分。本設計中的30秒只需將兩計數器的輸入端分別置為0011和0000即可，采用同步置數的方式來實現30置數。因為74192是十進制的計數器，所以當倒計時為0時，計數器會跳到99，因此我們采用99置數來解決這個問題，最后讓顯示器停在30秒處。計數電路部分連線如下： II、秒脈沖信號控制電路秒脈沖信號CP控制電路的邏輯圖如下,控制CP的放行與禁止。當定時時間未到時,74192的借位輸出信號BO=1,則CP信號受”暫停/連續”開關的控制。當定時時間到時,BO=0,CP信號被封閉,計時器保持零狀態不變。 III、秒脈沖信號發

7、生電路如下圖所示,由555定時器構成的多諧振蕩器,接通電源后,電容C1被充電,Vc上升,當Vc上升到2/3Vcc時,觸發器被復位,此時Vo為低電平,電容C通過R2和T放電,使Vcc下降,當下降到1/3Vcc時,觸發器又被復位,Vo翻轉為高電平。當C放電結束時,Vcc將通過R2和R3向電容器充電,Vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc。當Vc上升到2/3Vcc時,觸發器又發生翻轉,如此周而復始,在輸出端就得到一個周期性的方波,其頻率為:f=1.43/(R3+2R2)C，或者是直接有方波發生器組成： IV、報警電路設計中要求電路在計數為0時實現光電報警功能。設計方案中利用發光二極管實現這一功能,電路

8、圖如下: 當高位計數器的數值減到0時,向前借位,借口BO又從高電平變為低電平,由上邊的電路圖可知,這時候LED1發光二極管亮,達到光電報警的功能。V、譯碼顯示電路采用7447譯碼器外加帶有七管腳的數碼管組成或者是直接采用帶有四管腳的數碼管外接在數字芯片的四個輸出管腳即可,如下所示： VI、設計方案原理圖方案一:方案二:三、電路修改與調試1、在方案一中,譯碼顯示部分,可以采用7447譯碼器外加帶有七管腳的數碼管,后面考慮到數字芯片74192輸出的就是8421BCD碼,所以在方案二中直接采用帶有四管腳的數碼管即可,簡化設計的電路圖,避免電路圖的繁瑣,造成連線較多。2、在設計方案一中, 控制電路部分

9、采用了兩個開關實現電路的置數/計數和暫停/連續功能,沒有達到設計的任務要求,故我們在設計方案二中采用了三個開關來控制,除了以上說明的兩個功能外,加入的第三個開關實現的是清零/恢復置數功能,功能較方案一更加完善,效果更加明顯。3、在秒脈沖信號控制電路部分,初步的方案采用的時利用組合邏輯電路,兩個與非門和兩個與門的共同作用實現脈沖信號的輸入,后面在打開開關進行電路運行的時候發現,在方案一中的秒脈沖信號控制電路部分和開關控制部分的共同作用下,數碼管跟我們預期的顯示效果并不一樣,所以在方案中我們直接采用了與非門跟一個非門的組合實現電路的控制,發現效果較之方案一中的更加顯著。4、在數碼管顯示減計數時,我

10、們發現,數字改變的頻率的很快,原本應該實現30秒的計數,還不要用短短的2秒鐘,就顯示完畢了,之后我在555定時器構成的多諧振蕩器中改變了外部電路的電容值跟電阻值,前面出現的情況就沒有發生了。四、運行效果圖課程設計題目二: 智力競賽搶答器一、電路的原理方框圖脈沖產生電路鎖存電路主持人按鈕搶答電路顯示電路1、搶答器同時4名選手分別用4個按鈕1-4表示。2、設置一個系統清除和搶答控制開關Space，該開關由主持人控制。3、搶答器具有鎖存功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，相應指示燈發光提示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。4、參賽選手在設定的時間內進行搶答，

11、搶答有效，搶答模塊停止工作，指示燈顯示選手的位置并保持到主持人將系統清除為止。二、工作原理接通電源后，主持人將開關撥 到"清零"狀態，搶答器處于禁止狀態，指示燈滅;搶答開始時主持人將開關置:“開始”狀態，宣布“開始”，搶答器開始工作。選手搶答時，搶答器完成：優先判斷、鎖存、指示燈提示。指示燈顯示搶答成功的選手位置。當一輪搶答之后，禁止二次搶答，即別的選手再按下搶答按鈕無效，指示燈不會發生任何變化，只有第一個搶答信號有效。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態開關，主持人按下清零按鈕則亮起的指示燈滅，再按下開始，可重新一輪搶答。三、單元電路設計 &#

12、160;  1、搶答器電路使用四個D觸發器,四位選手沒人一個D觸發器分別連接一個開關即搶答按鈕，四個按鈕分別于D觸發器的D端和高電平相連，按下即可對D觸發器發出一個搶答脈沖，在時鐘脈沖有效時可在Q端輸出一個高電平，點亮指示燈。四位選手可同時按開關也可先后按下搶答按鈕,但是觸發器只有第一個按下搶答按鈕的脈沖才有效。按鍵按下后,相應指示燈會亮,D觸發器輸出端Q接到指示燈正極。原理圖如下所示：2、鎖存電路四個D觸發器的Q端接四與門7420的輸入,輸出端與CP輸出相與。在四位選手無輸入時,四個D觸發器的Q端輸出1(高電平),經7420與后得到1,再與CP經與門相與后CP輸出信號正常;但是只要

13、有一個選手按下按鍵后,相應D觸發器輸出端Q端輸出1(高電平),并且相應指示燈亮;Q輸出0(低電平)經74LS20與后輸出0(低電平),再與CP信號輸出端相與后信號消失,起到封鎖始終脈沖的作用。D觸發器全部沒有時鐘信號，再按任何搶答按鈕雖然D端有輸入但是由于時鐘信號被封鎖，四個D觸發器失去作用。所以指示燈信號得到鎖存，保持常亮，并且別的指示燈不會再亮。3、清零電路由于在實際應用中不需要全部燈亮,所以不需要置一功能。需要的只是清零功能,置一和清零端口低電平有效,所以置一端全部統一接1(高電平);清零端口并聯后與高電平之間串接電阻相連并且連接開關后開關與地相連,正常狀態下清零端與高電平相連不起作用,

14、但主持人按下控制鍵后四個觸發器清零端接地全部清零;而且清零端按下時四個選手按鍵不起作用。電阻在主持人按鍵按下時起上拉電阻的作用防止正極和地直接短接電流過大燒壞電路。4、指示燈電路四個指示燈分別連接到四個D觸發器的Q輸出端,作為搶答成功的標志。在沒有按下時,Q輸出0(低電平),指示燈滅，按下后輸出1(高電平)，相應指示燈亮.在搶答完成后有一個指示燈亮，主持人按下清零按鈕后，全部清零，所有指示燈滅。設計要求使用蜂鳴器但是軟件元件庫沒有蜂鳴器,所以用指示燈代替。5、時鐘信號電路實際電路中可使用555芯片電路提供時鐘信號,但是在軟件元件庫中有現成CP,所以直接使用,如果做實際電路需設計時鐘電路.6、總

15、電路圖四、電路的調試與修改1、首先直接連接一個D觸發器調試各項功能，熟悉D觸發器各項功能指標。2、連接指示燈，調試搶答電路是否功能正常，再連接全部觸發器，完成整個搶答電路。3、將鎖存電路完成,并測試各個要求功能是否達到，即是否能夠鎖存搶答信號。 課程設計心得體會總結 在收到老師安排的實訓任務時,當時看了一眼,要實現30秒的減法計數,只要用兩74192芯片級聯就可以輕松的實現了,在自己簡單的想法之下,完成了一系列的布線排版,打開電路控制開關實現仿真時,原本輕松的心情瞬間就變得很沉重, 原來設計的道路并非那么簡單。作為電子信息工程專業的學生,設計是我們將來必須的技能,這次課程設計恰恰給我提供了一個

16、運用自己所學知識機會,后面中午利用吃午飯的時間,跑到圖書館查閱了一系列的資料,后面對電路的仿真再到最后得出結果,都對我我所學的知識進行了檢驗,也對我即將在后面的期末考試做了復習準備。 可以這樣說,本次的課程設計有苦也有甜,首先,設計思路是最重要的,沒有一個好的設計思路,什么都是假想,只要你有一個好的設計思路,你就在設計的道路上成功了一半,因此我們都應該在設計之前做好充分的準備,像查找詳細的資料一樣,要想得到一手的好的資料,你就得耐心仔細,不能有絲毫的急躁,只有這樣,才能達到我們的目的,為我們設計的成功打下堅實的基礎,這樣才能在設計的道路上走的更遠。制作過程是一個考驗人耐心的過程,對于出現的各種問題,只有做到耐心,冷靜的思考,才能對試驗中出現的各種問題進行分析解決。在整個設計的過程中