1、<p>　　學 號 </p><p><b>　　（校名）</b></p><p>　　數(shù)字電路與邏輯設計課程設計</p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　起止日期： 2011 年 6 月 27 日 至 2011 年 7 月 1 日<

2、/p><p><b>　　電子與信息工程系</b></p><p>　　2011年 6 月 30 日</p><p>　籃球比賽30秒計時器設計</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章計時器概述2</p><p>　　1.1

3、計時器的特點及應用2</p><p>　　1.2設計任務及要求2</p><p>　　1.2.1基本要求2</p><p>　　1.2.2設計任務及目標2</p><p>　　1.2.3參考器件2</p><p>　　第二章電路設計原理與單元模塊3</p><p><b>

4、　　2.1設計原理3</b></p><p>　　2.2所用芯片簡介3</p><p>　　2.2.1 74LS1923</p><p>　　2.2.2 74LS005</p><p>　　2.2.3 數(shù)碼管6</p><p>　　2.2.4 答辯7</p><p>&l

5、t;b>　　第三章實驗體會8</b></p><p><b>　　結論9</b></p><p><b>　　參考文獻9</b></p><p>　　摘要：在許多領域中計時器均得到普遍應用，諸如在體育比賽，定時報警器、游戲中的倒時器，交通信號燈、紅綠燈、行人燈、交通纖毫控制機、還可以用來做為各種藥丸

6、，藥片，膠囊在指定時間提醒用藥等等，由此可見計時器在現(xiàn)代社會是何其重要的。</p><p>　　在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時間不能超過30秒，否則就犯規(guī)了。本課程設計的“籃球競賽30秒計時器”，可用于籃球比賽中，用于對球員持球時間30秒限制。一旦球員的持球時間超過30秒，它自動的報警從而判定此球員的犯規(guī)。</p><p><b>　　本設計主要能完成：</b>&l

7、t;/p><p>　　（1）顯示30秒倒計時功能；</p><p>　?。?）系統(tǒng)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(xù)功能；</p><p>　?。?）計時器為30秒遞減計時器時其計時間隔為1秒；</p><p>　?。?）計時器遞減計時到零時，數(shù)碼顯示器不滅燈，同時發(fā)出光電報警信號等。</p><p>

8、;　　整個電路的設計借助于仿真軟件和數(shù)字邏輯電路相關理論知識，并在仿真軟件下設計和進行仿真，得到了預期的結果。</p><p>　　關鍵字：計時器；數(shù)碼顯示；光電報警信號。</p><p><b>　　第一章計時器概述</b></p><p>　　1.1計時器的特點及應用</p><p>　　隨著社會文明的進步和科學技術

9、的發(fā)展，先進的電子技術在各個近代學科門類和技術領域占有不可或缺的核心地位。在我國現(xiàn)代化建設的發(fā)展進程中，數(shù)字電子技術在國民經濟和科學研究各個領域的應用也越來越廣泛。而計時器恰恰是數(shù)字電路技術的一個重要組成部分, 計時器的種類很多。按構成計時器的各觸發(fā)器是否使用同一個時鐘脈沖源來分，可以分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器等等。</p><p>　　1.2設計任務及要求</p><p><b&g

10、t;　　1.2.1基本要求</b></p><p>　　（1）顯示30秒倒計時功能；</p><p>　　（2）系統(tǒng)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(xù)功能；</p><p>　?。?）計時器為30秒遞減計時器時其計時間隔為1秒；</p><p>　?。?）計時器遞減計時到零時，數(shù)碼顯示器不滅燈，同時發(fā)出光電報

11、警信號。</p><p>　　1.2.2設計任務及目標</p><p>　?。?）根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能；</p><p>　?。?）熟悉電路中所用到的個集成塊的管腳及其功能；</p><p>　?。?）進行電路的仿真與調試，直到電路能達到規(guī)定的設計要求；</p><p>　?。?）寫出完整、詳細的課程設計報告

12、。</p><p><b>　　1.2.3參考器件</b></p><p>　　74LS48（兩片）、74LS192（兩片）、CC40161（一片）、555（一片）、74LS00（兩片）、74LS04（一片）、共陰極數(shù)碼管（兩片）、發(fā)光二極管（一只）、微動開關（二只）、電阻（若干）、電容（若干）。 </p><p>　　第二章電路設計原理與單元

13、模塊</p><p><b>　　2.1設計原理</b></p><p>　　30秒計時器的總體參考方案框圖如圖2—1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和輔助時序控制電路（控制電路）等五個模塊組成。其中計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。而我主要完成控制系統(tǒng)這一模塊。計數(shù)器完成30秒計時功能，而控制電路完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)

14、、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。</p><p>　　秒脈沖發(fā)生器產生的信號是電路的時鐘脈沖和定時標準,本設計要求采用 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。報警電路在實驗中可用發(fā)光二極管。</p><p><b>　　2.2所用芯片簡介</b></p><

15、;p>　　2.2.1 74LS192</p><p>　　計數(shù)器選用匯總規(guī)模集成電路74LS192進行設計較為簡便，74LS192是十進制可編程同步加鎖計數(shù)器，它采用 8421碼二-十進 制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、加鎖計數(shù)功能。圖 2-2是74LS192 外引腳。圖中UP、DN分別是加計數(shù)、減計數(shù)的時鐘脈沖輸入端（上升沿有效）。PL是異步并行置數(shù)控制端（低電平有效）TCU、TCD分別是，進位、借位輸出端

16、（低電平有效），MR是異步清零端，D3-D0是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q3-Q0是輸出端。 74192的功能表見下表 2-1所示。其工作原理是：當PL=1，MR=0時,當加計數(shù)到9時，TCU端發(fā)出進位下跳變脈沖；若時鐘脈沖加到DN。端，且TCD=1，則計數(shù)器在預置數(shù)的基礎上完成減計數(shù)功能，</p><p>　　當減計數(shù)到0時，TCD端發(fā)出借位下跳變脈沖。由 74LS192 構成的三十進制遞減計數(shù)器 如下圖 2-

17、3所示</p><p>　　圖2.2 74LS192芯片管腳圖</p><p>　　表2-1 74LS192功能表</p><p>　　圖2-3 8421BCD30遞減計數(shù)器</p><p>　　其清零和置數(shù)的仿真圖如下圖2-4和2-5所示；</p><p><b>　　圖2-4 清零</b>

18、;</p><p><b>　　圖2-5 置數(shù)</b></p><p>　　2.2.2 74LS00</p><p>　　74LS00的引腳圖以及功能如下圖2-6和表2-2所示：</p><p>　　表2-2 74LS00功能表</p><p>　　由表可知，74LS00芯片實現(xiàn)的是與非的功能，即

19、，Y=。</p><p>　　圖2-6 74LS00芯片管腳圖</p><p>　　在我所做的控制模塊中，主要是為了實現(xiàn)一個基本RS觸發(fā)器，如下圖2-7所示：</p><p>　　圖2-7 輔助時序控制電路</p><p>　　由上圖2-7可知：當單刀雙擲開關打到↓檔位時，計數(shù)將停止；當打到↑檔位時，計數(shù)將繼續(xù)。具體情況在仿真中將會具體實現(xiàn)。

20、</p><p><b>　　2.2.3 數(shù)碼管</b></p><p>　　共陰極七段 LED 顯示器是較常用的顯示數(shù)碼管，其管腳圖如下圖2-8所示，如果為共陰極的，其管腳COM端接地；如果為共陽極的，起管腳COM 段要接高電平。還要在數(shù)碼管電路上加上一保護電阻，起限電流的作用。</p><p>　　圖2-8 數(shù)碼管引腳圖</p>

21、<p>　　以上是控制模塊的全部內容以及我所有的任務及完成情況，請老師檢查。我們的系統(tǒng)設計總框圖如下圖2-9所示：</p><p>　　圖2-9 系統(tǒng)設計總框圖</p><p><b>　　2.2.4 答辯</b></p><p>　　1.問：你是如何實現(xiàn)清零和置數(shù)這兩個功能的？</p><p>　　答：清

22、零是通過一個單刀雙擲開關控制的，由圖2-4和總圖看出，當開關打到電源檔位時，即是計數(shù)器74LS192的14管腳MR接高電平時，計數(shù)器清零；同理，用一個單刀開關控制置數(shù)端，當開關閉合時，由圖2-5和總圖可知，即11管腳接低電平時，計數(shù)器置數(shù)。</p><p>　　2.問：那又是如何控制計時器的暫停以及連續(xù)的呢？</p><p>　　答：暫停和連續(xù)用一個單刀雙擲開關控制，當清零開關接低電平時，

23、同時置數(shù)開關接高電平時，由圖2-7可以明顯看出，觸發(fā)器控制輸出0和1，即單刀雙擲開關分別打到↓和↑，進而控制CP，前者封鎖CP，起到暫停的功能；達到后者正常輸出，實現(xiàn)連續(xù)計數(shù)的功能。</p><p><b>　　第三章實驗體會</b></p><p>　　本次課設是我第二次實習，但卻是我最成功的一次，也是我感覺最有意義的一次，身為電子信息工程系的學生，設計是我們將來必

24、需的技能。而這次課設恰恰給我們提供了一個應用自己所學知識的平臺。從通過理論設計，到仿真軟件仿真，再到確定具體方案。整個過程都需要我充分利用所學的知識進行思考、借鑒?？梢哉f，本次課設是針對前面所學的知識進行的一次比較綜合的檢驗。</p><p>　　在這次實習中，正確的思路是很重要的，只有你的設計思路是正確的，那你的設計才有可能成功。因此我們在設計前必須做好充分的準備，認真查找詳細的資料，為我們設計的成功打下堅實的

25、基礎。</p><p>　　就我所要完成的任務來看，由這個計時器實驗，我們可以看出，控制電路是整個電路的核心，我主要要負責的也就是這一部分，可以說任務比較艱巨，我只是知道，我這幾天一直在不停的調試各種方案，只為了找到一個簡單有效的方案，已順利完成任務。</p><p>　　要做好本次的課程設計，熟練地掌握課本上的理論知識是前提。這樣才能對試驗中出現(xiàn)的問題進行一定的分析和解決。</p&

26、gt;<p>　　總的來說，這次的數(shù)電課設就是在電路圖的繪制和仿真，由于是第一次接觸proteus軟件，自學其使用方法，再加上一些型號的芯片找不到，增加了電路圖繪制和仿真難度。但最后在向同學請教和幫助下，找到替代元件完成了電路圖的繪制與仿真。通過這次的數(shù)電課設，使我對基本RS觸發(fā)器和計數(shù)器的原理和應用有了更加深入的了解和掌握，我想這次數(shù)電課設最大的收獲就是提高了分析問題和解決問題的能力，由于是考試階段，課設做的比較匆忙，所

27、以有很多欠缺的地方還請老師多擔待。</p><p>　　當仿真成功的那一刻，我激動得簡直不能自已，一種前所未有的成就感沖擊著我的心海，因為我成功了，這說明這幾天辛勤的勞累終于換來了碩果。當然，我知道能完成本次設計，不僅僅是我一個人的功勞，這離不開老師辛勤地指導，更離不開團隊的隊友相互之間默契的配合，是團隊成就了我，這個優(yōu)秀的團隊促使我們最終順利完成任務。所以，我感謝老師，我更感謝我的隊友，我的團隊。</p&

28、gt;<p><b>　　結論</b></p><p>　　本設計主要通過模塊化思想，逐步實現(xiàn)設計所需達到的功能要求：</p><p>　　1.時鐘模塊為減計數(shù)提供一個頻率為1Hz的脈沖信號，從而實現(xiàn)計數(shù)器計數(shù)間隔為1秒鐘；</p><p>　　2.計數(shù)、譯碼顯示模塊主要是為了達到能顯示減計數(shù)功能；</p><

29、p>　　3.報警模塊是為了實現(xiàn)當減計數(shù)到零時發(fā)出光電報警信號； </p><p>　　4.控制模塊主要是為了實現(xiàn)計時器的啟動、直接清零和暫停/連續(xù)功能，其中在直接清零時，由外控制開關控制譯碼器消隱端，從而可以實現(xiàn)顯示譯碼器滅燈；通過暫停/連續(xù)開關從而實現(xiàn)斷點計時功能。 </p><p>　　至此，本設計能完成所有任務及要求。</p><p><b

30、>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1].王毓銀.數(shù)字電路邏輯設計（脈沖與數(shù)字電路 等教育出版社.1999 第三版）.</p><p>　　[2]. 高 吉 祥 . 電 子 技 術 基 礎 實 驗 與 課 程 設 計 . 電 子 工 業(yè) 出 版 社.2002 </p><p>　　[3].孫人杰.電路數(shù)據(jù)手冊 TTL 電路.電子工業(yè)出版