籃球競賽30秒定時電路預習報告夏晶晶王瀚陶宏勝一、設計題目：籃球競賽30秒計時器電路設計二、技術要求1、設計一個30秒計時電路，并具有時間顯示的功能。2、設置外部操作開關，控制計時器的直接清零，啟動和暫停/連續計時。3、要求計時電路遞減計時，每隔一秒鐘，計時器減一。4、當計時器遞減計時到零（即定時時間到）時，顯示器上顯示00。同時發出光電報警信號。三、所需條件及器件1、集成電路：74LS1922片，74LS482片，5551片,CC401611片2、電

阻：5.1kΩ5片，4.7kΩ,1kΩ各1片3、電

容：10μF1片，0.1μF1片4、其他器件：發光二極管1只，共陰極七段LED顯示器2只，雙刀開關2只，54ALS04A5只，54ALS037只，54ALS321只，（74LS002個，74LS041個，74LS321個）。四、設計內容1.電路各部分的組成和工作原理。2.元器件的選取及其電路圖和功能。3.總電路圖及總結電路的組成30秒定時器的總體參考方案框圖如圖所示。它包括秒脈沖發生器、計數器、譯碼器、顯示電路、報警電路和輔助時序控制電路（簡稱控制電路）等五個部分。一、秒脈沖發生器——產生的信號是電路的時序脈沖和定時標準，為設計信號秒脈沖的高精度，電路采用555集成電路和CC40161計數器構成。二、計數器——完成30秒計時的功能。三、單元譯碼顯示電路——可以用74LS48和共陰極七段LED顯示器組成。四、控制電路——完成計數器的直接清零、啟動計數、暫停/繼續計數、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。五、電路報警電路——可以用發光二極管組成。設計原理一、秒脈沖發生器部分1.用555集成電路組成多諧振蕩電路為系統提供時鐘，如圖2連接：555定時器應用為多諧振蕩電路時，當電源接通Vcc通過電阻R1.R2向電容C充電，其上電壓按指數規律上升，當u上升至2/3Vcc，會使比較器C1輸出翻轉，輸出電壓為零，同時放電管T導通，電容C通過R2放電；當電容電壓下降到1/3Vcc，比較器C2工作輸出電壓變為高電平，C放電終止，Vcc通過R1。R2又開始充電；周而復始，形成振蕩。則其振蕩周期與充放電時間有關，也就是與外接元件有關，不受電源電壓變化影響。圖2

多諧振蕩器輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算：tpH：uC(0)=VCC/3V、uC(∞)=VCC、t1=(Ra+Rb)C、當t=tpH時，uC(tpH)=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出tpH=0.7(Ra+Rb)CtpL：uC(0)=2VCC/3V、uC(∞)=0V、t1=RBC、當t=tpL時，uC(tpL)=VCC/3代入公式。于是可解出tpL=0.7RbC振蕩周期T=tpH+tpL=0.7(Ra+2Rb)C=0.1(s)下圖是555多諧振蕩器的工作波形2.用CC40161構成10進制計數器，當周期為0.1秒的脈沖信號由下圖CP端進入計數器時，每隔10個脈沖CC40161計數一次，所以從CO輸出端輸出周期為1秒的脈沖信號，完成秒脈沖的設計。以下為CC40161的功能表：CPCRLDCTtCTp操作X0XXX清零↑10XX置數↑1111計數X110X保持X11X0保持二、計數器部分它是由兩片74LS192的8421BCD碼遞減計數器構成。74LS192是十進制計數器，具有“異步清零”和“異步置數”功能，且有進位和借位輸出端。當需要進行多級擴展連接時，只要將前級的端接到下一級的CP+端，端接到下一級的CP-端即可。此計數器預置數為（00110000）8421BCD=（30）10。只有當低位1端發出借位脈沖，高位計數器才做減計數。當高，低位計數器全為零時，且CPD為0時，置數端2，計數器完成并行置數，在CPD端的輸入時鐘脈沖作用下，計數器進入下一輪循環減計數。圖3

遞減計數器74192功能表：輸

入輸

出CR

LD

CPUCPDD0D1D2D3Q0Q1Q2Q31

X

X

X

X

X

X

X0

0

X

X

I0

I1

I2I30

1

↑

1

X

X

X

X0

1

1

↑

X

X

X

X0

1

1

1

X

X

X

X0

0

0

0I0I1I2

I3加計數減計數保持三、顯示電路部分1，用74LS48和共陰極七段LED顯示器組成，如圖4連接。74LS48輸入信號為BCD碼，輸出端為a、b、c、d、e、f、g共7線，另有3條控制線、、。端為測試端。在端接高電平的條件下，當=0時，無論輸入端A、B、C、D為何值，a～g輸出全為高電平，使7段顯示器件顯示“8”字型，此功能用于測試器件。端為滅零輸入端。在=1，條件下，當輸入A、B、C、D=0000時，輸出a～g全為低電平，可使共陰LED顯示器熄滅。但當輸入A、B、C、D不全為零時，仍能正常譯碼輸出，使顯示器正常顯示。端為消隱輸入端。該輸入端具有最高級別的控制權，當該端為低電平時，不管其他輸入端為何值，輸出端a～g均為低電平，這可使共陰顯示器熄滅。另外，該端還有第二功能——滅零信號輸出端，記為。當該位輸入的A、B、C、D=0000且時，此時輸出低電平；若該位輸入的A、B、C、D不等于零，則輸出高電平。若將與配合使用，很容易實現多位數碼顯示時的滅零控制。例如對整數部分，將最高位的接地，這樣當最高位為零時“滅零”，同時該位輸出低電平，使下一位的為低電平，故也具有“滅零”功能；而對于小數部分,應將最低位的接地，個位的端懸空或接高電平，低位的接至高位的。2，74LS48可直接驅動共陰極LED數碼管而不需外接限流電阻。當然也可用CC4511，不過要在其間加入限流電阻，考慮電路的復雜性，這里用的是74LS48。3，此處要是保持數碼管不黑屏就將BI/RB0，RBI置1就可以了，LT是檢查數碼管的好壞的，如果不需要的話直接接高電平。其他端口按照abcdefg的對應關系連接好以保證顯示正確，確保接地成功。

圖4顯示電路四、輔助時序控制電路部分此控制電路可以完成以下四項功能：1、操作“清零”開關，要求計數器清零；閉合啟動1，減計時器進入計數狀態。2、閉合“啟動2”開關，計數器應完成置數功能，顯示器顯示30，斷開“啟動23、當“暫停/連續”開關處于“暫停”是，計數器暫停計數，顯示器保持不變，當此開關處于“繼續”開關，計數器繼續累計計數4、當計數器遞減計數到零時，控制電路應發出報警信號，計數器保持零狀態不變，同時報警電路（發光二極管）工作。5.下圖控制部分，與非門T2，T4人作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，當T4輸出為1時，T2關閉，封鎖CP信號；當G4輸出為0時，T2打開放行CP信號，而T4的輸出狀態又受外部操作開關（啟動2，暫停、連續）的控制。6．同時應注意的是如圖可以知道兩個與非門構成的基本RS觸發器，構成去抖動電路，防止產生機械開關的毛刺現象，并控制輸入信號的輸入從而達到，暫停計時和繼續計時。控