55秒篮球倒计时设计详解.doc

西南科技大学 课程设计报告册 设计题目： 55秒篮球倒计时器 专业班级： 通信1201 姓 名： 张庭瑶 学 号： 指导老师： 刘春梅 学 院： 信息工程学院 日 期： 2014年6月10日 设计任务 篮球55秒倒计时器 设计要求 1.有启动，暂停功能； 2.用数码管显示； 3.按键需去抖处理； 4.倒计时最后一秒时，发出声音提示还剩最后一秒钟。 设计内容 设计思想 本次设计题目为：55秒篮球倒计时器，由题目可知本次设计需要用译码显示电路与计数器来显示倒计时数据，由脉冲发生器给予电路脉冲信号，并且加入报警电路即蜂鸣器来对电路实现报警功能。当启动开关闭合时，555振荡器信号输入，减计数器开始工作，完成55秒倒计时功能。 设计说明 对于本次设计，可采用多种方案实现。其中较为熟悉的即为单片机与555定时器。若用单片机实现，则可以使用51单片机开发板进行编程，实现要求功能。然而本次设计要求不能使用单片机实现，所以选择使用555定时器以及蜂鸣器，74LS192等数码管实现。 电路结构框图 设计方案 控制电路模块 对于本次设计，我选用了74LS192数码管，74LS192置数端为低电平有效，故可设置为开关S1作为启动键。由于当电路中无脉冲输入时，整体电路不会继续运行，故可在555定时器输入端设置S3为暂停\继续按键。 且电路要求按键去抖处理，理论上的按键就是高电平或低电平，但在按下去和松开的那瞬间会产生很多脉冲出来。因此按键上面并一个电容的话，这种脉冲将被电容所吸收 脉冲发生模块 由题可知，该电路需要每一秒钟给定一个脉冲，则T=1，则f=1/T得出，需要一个频率为1HZ的脉冲。 已知输出高电平时间 T=(R1+R2)Cln2，输出低电平时间T=R2Cln2，振荡周期 T=(R1+2R2)Cln2，需要T=1，则设定R1=24K,R2=60K,C=10uF,根据公式计算出T=0.998，近似于1，可采用。电路图如下图。 55秒倒计时模块 由于要实现倒数功能，所以选择了74LS192，该计数器为十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有置数清零功能。其逻辑符号以及功能表如下图 逻辑符号图中PL为置数端，CPU为加计数端，CPD为减计数端，TCU为非同步进位输出端，TCD为非同步借位输出端，P0，P1，P2，P3为计数器输入端，Q0，Q1，Q2，Q3为数据输出端，MR为清除端。 电路图如下图所示： 译码显示模块： 在此模块我计划使用74HC4511，因为此七段显示译码器为数电课程中学习过的，较为熟悉。但是在multisim中无法找到该元件，故用74LS248来代替。其功能表以及电路如下图所示： 蜂鸣器报警电路模块 电路设计要求在最后一秒时，要发出警报提醒，经电路分析，计时电路输出脉冲为0000 0001，要在此时从电路中输出一个高电平驱动蜂鸣器工作，而在其他时段则全为低电平，可将前面六位相邻两位或非，最后两位与非，再将得到的四个信号和最后一位相与，此时驱动蜂鸣器工作的输入端就只有在0000 0001状态才输入高电平，使蜂鸣器工作。电路图如下： Multisim电路总图 电路原理总图 6.PCB分层打印图 顶层 底层 丝印层 所用元器件 74LS192集成块 2块 74LS248集成块 2块 译码器 2块 555定时器 1块 200Ω电阻 22个 24kΩ电阻 1个 60kΩ电阻 1个 0.1u电容 3个 10nF电容 1个 或非门电路 3个 与非门电路 1个 与门电路 1个 蜂鸣器 1个 开关 2个 导线若干 四、设计总结 这是大学的第一个课程设计，也是第一个由自己构思设计的电路。从刚刚开始拿到题目的茫然，到上网翻书查找资料，然后一步一步的实现各个单元电路，的确是一件让人感觉到欣慰的一件事，并且从中收获了许多。在刚开始确定方案的时候十分的困难，因为我计划使用的74LS192是我们没有学习过的，需要自己在网上查找资料，然后自我学习它的功能以及引脚排列位置，虽然难，但是也让自己收获到了书本以外的知识。并且在555定时器的使用上也遇到了