1、籃球競賽24秒定時電路的設計一、 設計任務與要求1. 能夠準確顯示24秒計時功能。2. 能夠 控制計時器清零、啟動、暫停/連續功能。3. 計時器為24秒遞減計時器，計時間隔是1秒。4. 遞減計時到零時，顯示燈亮。5. 主要元器件：NE55574LS4874LS192、74LS00、74LS10二、 設計原理和系統構圖本課程設計主要包括秒脈沖發生電路、計數電路、數碼顯示電路、報警電路和控制電路五部分組成，其中控制電路是由各外部操作開關組成，而秒脈沖發生電路是由NE555定時器電阻和電容組成，計數電路則由74LS192計數器組成，譯碼顯示電路由7段共陰極數碼管和74LS48組成，報警電路

2、由普通紅色發光二極管和電阻組成。其設計原理構圖如下所示：24進制遞減計數器路振蕩器報警電路分頻器控制電路秒十位譯碼器2秒個位譯碼器4系統構圖工作原理：該電路由秒脈沖電路、計數電路、譯碼顯示電路和報警電路等五個模塊組成。其中計數器和控制電路是系統的主要模塊。控制電路完成計數器的直接置數、啟動計數、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。當啟動開關閉合時，555振蕩器將產生的信號送至計數器的信號輸入端，減計數器開始工作，完成二十四秒計時功能。秒脈沖發生籃球二十四秒計時器的總體參考方案框圖如圖2.1所示。它包括控制電路、秒脈器產生的信號是電路的時鐘脈沖和定時標準，但本設計對此

3、信號要求并不太高，故電路可采用555集成電路或由TTL與非門組成的多諧振蕩器構成。 譯碼顯示電路由74LS48和共陰極七段LED顯示器組成。報警電路在設計中采用了一只紅色發光二極管代替。 分析設計任務，計數器和控制電路是系統的主要部分。計數器完成二十四秒計時功能，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，同時計數器完成置數功能，譯碼顯示電路顯示“二十四”字樣；當啟動開關斷開時，

4、計數器開始計數；為了簡單起見，我們將暫停與連續的控制開關放在555電路模塊中，通過控制脈沖信號的傳送來達到相應的目的。最后滅燈電路是通過74LS192的清零端和74LS48的滅燈輸入信號來實現的。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74LS48的BO端，就能保證74LS48的滅燈輸入信號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。三、 單元電路設計控制電路暫停/連續控制電路電路中通過外部操作開關控制脈沖信號的連續與暫停來實現整個電路的連續與暫停功能。因為555振蕩器本身產生的秒信號就不是很穩定，若將開關接到信號輸出

5、端，在撥動開關時產生的振動會影響555信號的輸出，從而影響電路的正常工作。所以設計時，我們將暫停/連續開關放在多諧振蕩器的電阻所在支路上，其原理圖如圖所示：暫停/連續電路置數/啟動控制電路本單元中應用了觸發器的記憶功能來實現置數信號的關與閉。電路制作過程中，我們選擇的是按鈕開關來實現這一功能。但按鈕開關在使用時要一直按住，很不方便，于是我們就在這部分電路中加了一個R秒觸發器，通過它的記憶功能來簡化操作。電路如下所示：置數/啟動控制電路 秒脈沖發生電路設計中采用NE555來產生一秒的脈沖信號。555集成定時器是一種模擬和數字電路相混合的集成電路。它結構簡單，使用靈活，用途廣泛，可以組成多種波形發

6、生器多諧振蕩器定時延時電路單穩觸發電路雙穩態觸發器報警電路檢測電路頻率變換電路等。設計要求要產生一個1秒的脈沖信號作為電路的CP脈沖信號。通過計算得到以下電路中的參數。秒脈沖發生電路計數器在同步計數器中，當時鐘脈沖輸入時觸發器的翻轉是同時發生的。而在異步計數器中，觸發器的翻轉由先有后，不是同時發生的。在設計中我們選擇的是同步加/減計數器74LS192。它是雙時鐘同步可逆計數器，其詳細引腳圖如下：計時電路的組成設計中通過兩片74LS192的級聯來實現一個二十四進制預置計數初值遞減計數器，二十四進制遞減計時器的初值為N=（0010 0100）8421BCD=（24）D。電路采用串行近制級聯，其計數

7、原理是：當LD=1,CR=0，且CPU=1時，在CPD時脈沖上升沿的作用下，計數器在預置數二十四的基礎進行遞減計數。每當個位計數器減計數到零時，其BO1發出一個脈沖作十位計數器減計數的時鐘信號，使十位計數器減一計數。當高、低位計數器處于全零，同時在CPD=0期間，高位計數器時鐘脈沖LD2=BO2=0,計數器重新進行異步置數，之后高位LD2=BO2=1，計數器在CPD時鐘脈沖作用下，進行下一輪減計數。該計數器的電路如下所示：計時電路譯碼顯示電路七段發光二極管（LED）數碼管LED數碼管是目前最常用的數字顯示器，圖所示為共陰管及共陽管的引腳功能圖和電路。 一個LED數碼管可用來顯示一位(09)十進

8、制數和一個小數點。小型數碼管每段發光二極管的正向壓降隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略差別，通常約為22.5V，每個發光二極管的點亮電流在510mA之間。LED數碼管要顯示BCD碼所表示的十進制數字就需要有一個專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當的驅動能力。 共陰接法和共陽接法的區別在于它們公共端的接法不一樣。共陽接法中，數碼管的公共端3和8都接VCC，而共陰接法中，3、8腳都接GND。 圖 七段共陰極數碼管及內部電路四、 電路測試數據和結果結果分析1、 555脈沖發生電路檢查我們將555的輸出端3接到示波器上觀察到的波形為一脈沖波，其頻率近似為一秒。基本符合課程設

9、計中所需秒脈沖信號的要求。2、控制電路檢查在電路全部焊接完后，改變各開關的閉、合狀態，電路的啟動、連續、暫停等功能均無法實現，說明控制電路的連線上存在問題。解決方法：用示波器或萬用表檢查各管腳的連接情況，看輸入輸出端是否有虛焊存在，并把有問題存在的部分重新焊接好；檢查各管腳的連線情況，看是否有連接錯誤的地方存在，并把有錯誤的地方修改正確；用示波器或萬用表檢查74LS10和74LS00的VCC端和VDD端的連接情況，觀察是否存在錯誤，并把有錯誤的地方改正。3、顯示電路檢查當將顯示電路中的兩個數碼管接好后，接入直流電源，發現數碼管不亮，說明顯示電路連接不正確。解決方法：接入電源，用萬用表檢查電路是

10、否焊接好且沒有虛焊，并把有問題的部分重新焊接好；進一步檢查電源與地的接入是否接反；若上述兩種情況都未出現則對照各芯片的管腳圖，檢查在焊接過程中各管腳的連接是否接錯。4、計時電路檢查將本課設中所選計數器74LS192與顯示電路相連，接入直流電源，用信號發生器給計數器一個1秒的脈沖信號，觀察計數器的計數功能，發現數碼顯示是在從二十四遞減至0的過程中有數字顯示不完全現象，上述現象表明計數器置數和計數都正常，但接線上存在問題。解決方法：檢查兩片74LS192的數據輸出端所連的置數電路和預置電路，看是否有連線錯誤； 有萬用表或示波器檢查數碼管的管腳是否有虛焊存在；用萬用表或示波器檢查兩片74LS48和7

11、4LS192電源的電源端電壓是否正常。5、最后全部排出之后，檢查元器件是否損壞，如有損壞可更換器件。五、 結束語本次電子課程設計是理論與實踐相結合的最好形式。在課題的完成過程中要求制作者要有堅實的理論基礎和很強的動手能力。在設計過程中，通過自主查找數據和其他資料，接觸到了很多新鮮的東西。在實際動手過程中，焊接是最為重要的，它能直接決定電路的成敗：元器件的替換，開關的選擇，焊接點的精細牢靠，以及最后的調試與分析。其中的每一個環節都是至關重要的。綜合來講，本次的課程設計從設計帶到焊接都是我們我學知識的檢驗。通過親身體驗說明有些在仿真軟件中能行的痛的方案在實際操作電路中并不一定能行。整個過程中，調試也是相當重要的一部分，同時也需要大量時間與耐心。當電路不能得到正確的結果時，要知道怎樣進行排錯和調試，以得到正確