魂晶计时器 篮球比赛30s定时器逻辑电路设计数字电子课程设计_timer.doc

篮球比赛30s定时器逻辑电路设计某学院本科生《数字电子技术》课程设计课程设计设计名称：篮球比赛30s定时器逻辑电路设计学生姓名：****14000 指导老师：教授3**）2013年设计篮球比赛用30秒定时器逻辑电路2018年12月20日。篮球比赛用30秒定时器逻辑电路设计。 （某学院电子信息工程学院，省市名称，邮政编码） 摘要：基于数字电路的课程设计在电子技术的学习中十分重要。 一个重要的环节是理论知识与实践能力相统一的环节，是真正锻炼学生能力的环节。 定时器广泛应用于体育比赛、定时器闹钟、比赛倒计时、红绿灯、红绿灯、人行灯、交通信号控制机等领域，还可以用作各种药丸、药丸、胶囊提醒您定时吃药等，可见定时器在现代社会是多么的重要。 在篮球比赛中，规定球员持球时间不能超过30秒，否则将被判犯规。 本课程设计的“篮球比赛30S计时器”可用于篮球比赛中，限制球员持球时间为30S。 一旦球员持球时间超过30秒，就会自动报警并判定该球员犯规。 篮球比赛30S计时器具有计时、暂停、清零、报警等功能。 整个电路的设计借助仿真软件和数字逻辑电路，并进行了设计和仿真，得到了预期的结果。

这些功能都是通过实际焊接和调试来实现的。 关键词：定时器； 脉冲发生器； 数字显示; 清除; 报警 篮球比赛30S定时器逻辑电路设计 第1章设计任务 篮球比赛30S定时器具有显示30S计时的功能； 2、设置外部操作开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/继续功能； 3、直接清零时，需要数码管关灯； 4、定时器倒计时30S，计时间隔1S； 5、当定时器倒计时到零时，数码管不能关灯，同时发出光电报警信号。 第二章方案设计与比较 2.1 设计方案 根据目前所学的知识，主要有以下两种设计方法（1）。 方案1： 图2.1 方案1 篮球比赛30S定时器电路 篮球比赛30S定时器逻辑电路设计（2）。 选项2； 图 2.2 方案 2 篮球比赛 30S 定时器电路 2.2 方案比较 方案 1：虽然元件较多，但与方案 2 的比较较多，而且需要的芯片较少，所以成本较高 较少，电路较简单，并且焊接速度更快。 方案二：结构复杂，电路较多，使用元件较多。 而且使用了两颗555芯片，需要的芯片数量较多，导致实际焊接过程中工作量比较大。 因此，综合考虑，方案一较好。 篮球比赛30S 定时器逻辑电路设计 第三章单元电路分析与设计 3.1 电路设计原理 篮球比赛30S 定时器总体参考方案框图如图3-1 所示。

它由五大部分组成：秒脉冲发生器、30S定时器、单位译码显示部分、报警电路和外部操作信号。 外部操作信号包括预设启动、暂停和清除电路。 图 3.1 篮球比赛用 30S 定时器设计总体框图 3.2 单元模块 3.2.1 脉冲发生电路（555 定时器） 555 定时器主要通过外接电阻 R 和电容 C 构成充放电电路，由两个比较器电容上的电压决定输出电平的高低和放电开关的通断状态。 这使得可以轻松构建从微秒到数十分钟的延迟电路，以及多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲波形生成和整形电路。 NE555电源电压Vcc采用555定时器组成多谐振荡器：采用555定时器组成多谐振荡器电路如图（a）所示。 该电路没有稳态，只有两个暂稳态，不需要外部触发信号。 电源VCC通过R1、R2对电容C充电，使uC逐渐增大到2VCC/3，当uO跳变到低电平时，放电端D导通。 此时，电容通过电阻R2放电，导致uC下降。 当下降到VCC/3时，uO跳变为高电平，D端截止，电源VCC电容C通过R1、R2充电。 在这个周期中，振荡继续进行，电容C在VCC/3和2VCC/3之间充放电，输出连续的矩形脉冲，其波形如图(b)所示。

3.2 脉冲数发生器示意图。 输出信号uO的脉宽tW1、tW2和周期T的计算公式如下： tW1＝0.7(R1＋R2)C（3.2.1tW2＝0.7R2C（3.2.1T＝tW1＋tW2＝0.7(R1＋2R2)）（3.2 . 1 这里的脉冲数发生器 R1 = 51uf 周期 T3.2.2 定时器 定时器部分由两片和一片组成。 是一种常用的四位二进制预置同步加法计数器。 可灵活应用于各种数字电路中。 ，以及在微控制器系统中实现分频器等许多重要功能。 篮球比赛30秒定时器逻辑电路设计图 三、引脚图 引脚图介绍：时钟CP和四个数据输入端P0~P3清零/MR使能 具有CEP、CET设置PE数据输出端Q0~Q3功能 图3、功能表由功能表可知，当清零端CR=“0”时，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即变为“全0”，此时是异步复位功能。当CR=“1”时”且LD=“0”，CP信号上升沿后，输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3、D2、D1、与D0相同，为同步设定功能，只有当CR=LD=EP=ET=“1”且CP脉冲上升沿作用时，计数器才加1。

还有一个进位输出端CO，其逻辑关系为CO=。 通过合理应用计数器的清零功能和设置功能，可以用一块组成十六进制以下的任意分频器。 这里设置数字为6，从6到15的计数就变成了十进制计数器。 篮球比赛30s定时器逻辑电路设计中脉冲数发生器周期为0.1秒。 每个周期结束后，TC进位端都会出现一个高电平信号，因此相当于TC端发出一个周期为1秒的脉冲信号。 （2）。 它是一个可预置的十进制同步可逆计数器（双时钟），其清零端与图3不同。 引脚图 引脚图 引脚排列符号 TCD错位输出端（低电平有效） TCU进位输出端（低电平有效） 电平有效) CPD 减计数时钟输入端（上升沿有效） CPU 增计数时钟输入端（上升沿有效） MR 异步清零端 P0~P3 并行数据输入端 PL 异步并行放置控制端（低电平有效） 当清零端（输出端子Q0~Q3的MR）为高电平时，无论时钟端子（CPD、CPU）的状态如何，都可以完成清零功能； 预置是异步的，当控制端（PL）置于低功耗时 通常，无论时钟CP的状态如何，输出端（Q0~Q3）都可以预置为与数据输入端（ P0~P3); 计数是同步的，依靠CPD和CPU同时添加4个触发器。 在设备上实现。

Q0~Q3在CPD和CPU上升沿的作用下同时变化，从而消除了异步计数器中的计数尖峰。 加计数或减计数时，可以分别使用CPD或CPU。 此时，另一个时钟应为高电平。 当计数溢出时，进位输出端（TCU）输出低电平脉冲，其宽度为CPU低电平部分的低电平脉冲； 当计数下溢时，偏移输出端（TCD）输出低电平脉冲，该脉冲的宽度即为CPD低电平篮球赛30s定时器逻辑电路设计部分的低电平脉冲。 当TCD和TCU分别与下一级CPD和CPU连接时，可以进行级联。 设计部分如下： 图3.设计高位芯片设置为3，低位芯片设置为0，低位CP连接TC（15个引脚）。 当低位从0减到9时，借位端发出信号，使高位从3计数到2。低位每计数十次，高位就减一次。 3.2.3 单元解码与显示部分 单元解码与显示部分也是由两部分组成，一部分是共阴极数码管，另一部分是共阴极数码管。 该芯片是一种常用的七段数码管译码驱动器，常用于单片机系统的各种数字电路和显示系统中。 图3.7 篮球比赛30s定时器逻辑电路设计引脚图 图3.8 数码显示译码器 图3.9 BCD七段译码器真值表（2）。 共阴数码管 图 3.10 共阴数码管引脚图 篮球比赛 30s 定时器逻辑电路设计 解码管与数码管连接： 图 3.11 单位解码显示部分 3.2.4 报警电路 图 3.12 光电报警电路 BO1 为低位借用结束时，BO2 为高位借用端，到低位从 0 到 9 时，BO1 发出“0”信号，但不使 LED 点亮。 只有当计数器看到00时，B01和BO2同时发出“0”信号，LED才会亮，从而产生报警功能。

篮球比赛30s定时器逻辑电路设计 3.2.5 外部操作信号 外部操作信号由置位、暂停和清除三部分组成。 1. 操作“清零”开关需要清零计数器。 当开关闭合时，它继续工作。 当开关打开时，两片清零端子均处于高电位，因此清零端子工作。 2、合上“启动”开关，计数器应完成设定功能魂晶计时器，显示屏显示30。关闭“启动”开关，计数器开始倒计时。 3、“暂停/连续”开关闭合时，发出低电平，与555的输出端进行与非运算，使与非后的信号始终为高电平，即脉冲信号无效，显示不变。 当此开关打开时，计数器继续累积计数。 第四章 总体原理图 根据以上设计思路和参数设计，得到总体电路原理图： 篮球比赛 30s 定时器逻辑电路设计图 4.1 总体电路原理图 第五章 物理图的连接与调试 5.1 准备物理图的连接数字电路 测试盒一台，两块，两块合一。 按要求连接物理电路并进行实验。 5.2 调试仪器设备万能指示器振荡器线镊5.3 调试实物图（1）． 连接好实物图后，打开电源，闭合数字开关S1。 结果如图 5.31 所示。 图5.31 篮球比赛30s定时器逻辑电路设计物理连接图（2）。 发现定时器计数太快，周期快到0.1秒了。 发现电容不对，于是将电容改小十倍，正常测试周期为1（3）。 电路开始倒计时。如图5.32所示，图5.32倒计时5.4电路调试结果及分析。 经过多次调试，接通5V直流电源，数码管先显示数字00，关闭设置开关，数字显示30，打开设置开关。 计数器从 30 开始计数到 ​​00。 计数周期