籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器

湖南工業(yè)大學(xué)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：張學(xué)毅學(xué)院：電氣與信息工程班級(jí)：電氣工程1001姓名：席獻(xiàn)斌學(xué)號(hào)：10401701008

制作任務(wù)制作一個(gè)時(shí)間計(jì)時(shí)器，用于籃球賽控制時(shí)間的限時(shí)警示電路。設(shè)計(jì)要求1、具有24秒計(jì)時(shí)功能2、設(shè)置外部操作開(kāi)關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能。3、在直接清零時(shí)，要求數(shù)碼顯示器滅燈。4、計(jì)時(shí)器為24秒遞減時(shí)，計(jì)時(shí)間隔為1秒。5、計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不能滅燈，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。三、總體參考方案時(shí)間計(jì)時(shí)器原理框圖時(shí)間計(jì)時(shí)器原理框圖秒脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器譯碼顯示外部操作開(kāi)關(guān)控制電路燈管顯示包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼與顯示電路、報(bào)警電路和控制電路（輔助時(shí)序控制電路）等五個(gè)部分組成。計(jì)時(shí)電路遞減計(jì)時(shí)，每隔1秒鐘，計(jì)時(shí)器減1。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器完成24秒計(jì)時(shí)功能，而控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)器、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈等功能。當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零（既定時(shí)時(shí)間到）時(shí)，顯示器上顯示00，同時(shí)二極管閃亮。設(shè)計(jì)思路：秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)遞減計(jì)數(shù)器，譯碼器，再由數(shù)碼管顯示出來(lái)，中間包括控制電路。四、主要元器件原理介紹1、共陰極數(shù)碼管數(shù)碼顯示器可顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及工作數(shù)據(jù)，我們所選用的是發(fā)光二極管（LED）顯示器，它分為兩種，共陰極（BS201/202）與共陽(yáng)極（BS211/212），我們所選的是共陰極，它是將發(fā)光二極管的陰極短接后作為公共極，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，陰極必須接低電平，才能夠發(fā)光顯示。共陰極數(shù)碼管的外引腳及內(nèi)部電路如下圖：2、七段顯示譯碼器74LS48驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器的譯碼器輸出為高電平有效，所以選用74LS48驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管顯示器。下圖是74LS48外引線排列圖與功能表：74LS48工作原理：譯碼器輸入端為二進(jìn)制碼，經(jīng)譯碼器后，輸出端分別與七段顯示器的的輸入端對(duì)應(yīng)連接。⑴消隱（滅燈）輸入端BI為低電平有效。當(dāng)消隱（滅燈）輸入端BI=0時(shí)，不論其余輸入端狀態(tài)如何，所有輸出為零，數(shù)碼管七段全暗，無(wú)任何顯示；當(dāng)消隱輸入端BI=1時(shí)譯碼器譯碼。⑵燈測(cè)試（試燈）輸入端LT為低電平有效。當(dāng)燈測(cè)試（試燈）輸入端=0（/=1）時(shí)，不論其余輸入端狀態(tài)如何，所有輸出為1，數(shù)碼管七段全亮，顯示8?？捎脕?lái)檢查數(shù)碼管、譯碼器有無(wú)故障；當(dāng)燈測(cè)試輸入端LT=1時(shí)譯碼器譯碼。⑶脈沖消隱（動(dòng)態(tài)滅燈）輸入RBI為低電平有效。當(dāng)RBI=1時(shí)，對(duì)譯碼器無(wú)影響；當(dāng)BI=LT=1時(shí)，若RBI=0，輸入數(shù)碼是十進(jìn)制的零時(shí)，數(shù)碼管七段全暗，不顯示；輸入數(shù)碼不為零時(shí)，則照常顯示。在實(shí)際使用中有些零是可以不顯示的，如004.50中的百位的零可不顯示；若百位的零可不顯示，則十位的零也可不顯示；小數(shù)點(diǎn)后第二位的零，不考慮有效位時(shí)也可不顯示。脈沖消隱輸入RBI=0時(shí)，可使不顯示的零消隱。3、8421BCD碼遞減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器選用中規(guī)模集成電路74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)便。74LS192是十進(jìn)制可編程同步加鎖計(jì)數(shù)器，它采用8421碼二-十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、加鎖計(jì)數(shù)功能。其中CPU、CPD分別是加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)的時(shí)鐘脈沖輸入端(上升沿有效)。LD是異步并行置數(shù)控制端(低電平有效),CO、BO分別是進(jìn)位、借位輸出端(低電平有效),CR是異步清除端,D0～D3是并\行數(shù)據(jù)輸入端，Q3～Q0是輸出端。我們將用到的是它的減計(jì)數(shù)功能。下圖是74LS192外引線排列圖與功能表：74LS192的工作原理是：當(dāng)/LD=1,CR=0時(shí)，若時(shí)鐘脈沖加入到CPU端，且CP置數(shù)=1,則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成加計(jì)數(shù)功能，當(dāng)加計(jì)數(shù)到9時(shí)，/CO端發(fā)出進(jìn)位下跳變脈沖；若時(shí)鐘脈沖加入到CPD端，且CPU=1，則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成減計(jì)數(shù)功能，當(dāng)減計(jì)數(shù)到0時(shí)，/BO端發(fā)出借位下跳變脈沖。由74LS192構(gòu)成的24遞減計(jì)數(shù)器其預(yù)置數(shù)為N=(00100100)8421BCD=(24)10。它的計(jì)數(shù)原理是：只有當(dāng)?shù)臀?BO1端發(fā)出借位脈沖時(shí)，高位計(jì)數(shù)器才作減計(jì)數(shù)。當(dāng)高、低位計(jì)數(shù)器處于全零，且CPD為0時(shí)，置數(shù)端/LD2=0,計(jì)數(shù)器完成并行置數(shù)，在CPD端的輸入時(shí)鐘脈沖作用下，計(jì)數(shù)器再次進(jìn)入下一循環(huán)減計(jì)數(shù)。4、555振蕩模塊如下圖，由NE555構(gòu)成的多諧振振蕩器，接通電源后，電容C1被充電，VC上升，當(dāng)VC上升到2/3VCC時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)放電BJTT導(dǎo)通，此時(shí)V0為低電平，電容C通過(guò)R2和T放電，使VC下降，當(dāng)下降至1/3VCC時(shí)，觸發(fā)器又被置位，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)C放電結(jié)束時(shí)，T截止，VCC將通過(guò)R2和R1、RE向電容器充電，VC由1/3VCC上升到2/3VCC。當(dāng)VC上升到2/3VCC時(shí)，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就得到一個(gè)周期性的方波，其頻率為：f=1.43/[(R1+2R2)C]。在這里我們選擇R2=68K，C1=10uf，只要用一個(gè)可變電阻器代替R1，并將它調(diào)至7K即可輸出1HZ，達(dá)到要求。5、籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器總電路圖、