篮球倒计时牌设计报告.doc

1、 河南科技学院机电学院电子课程设计报告题目：篮球倒计时牌设计专业班级：应用电子技术教育091班姓名： 时 间：2011.12.05 2011.12.23指导教师： 张 伟 邵 锋 徐 涛 完成日期：2011年12月20日篮球倒计时牌设计任务书1设计目的与要求设计一个篮球倒计时牌。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1）设计的倒计时牌，能直接显示“分”，“秒”；（2）实现1分钟暂停倒计时，中场10分钟暂停倒计时；（3）终场和暂停的声音提示；（4）注意3种倒计时之间的相互逻辑。2设计内容（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行

2、电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；（5）PCB文件生成与打印输出。3编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。4答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。目录1引言 12 总体设计方案12.1 设计思路12.2 总体设计框图23 设计原理分析23.1计数和译码芯片介绍23.2一分钟倒计时电路 23.4十分钟倒计时电路33.5控制和报警电路 44 总结与体会5参考文献6附录17附录28附录3.91篮球倒计时牌摘要：篮球倒计时牌设计用基本的译码器74ls47，计数器4029设计，具有逻辑控制电路，数码显示电路，报警电路。用555定时器产生1HZ脉冲方波。仿真实现全场二十

3、分钟倒计时，随时一分钟暂停倒时，中场十分钟休息倒计时等功能。关键词： 4029计数器；数码管显示管；译码器；555定时器1引言 篮球倒计时牌是篮球比赛的重要组成部分，是篮球比赛不可或缺的重要工具。也是数字电路部分的重要应用，所以对于我们应用电子专业的学 生来说熟悉它的原理，能够正确设计应用尤为重要。2总体设计方案2.1设计思路 整个电路由产生脉冲周期为一秒的电路、控制电路、倒计时电路、时间显示译码电路、电源电路和报警电路六个模块组成。其中，控制电路控制整个电路的工作情况，倒计时和译码显示电路完成计时显示功能，报警电路在比赛或暂停时间开始后发出声音提示，秒脉冲发生电路为计数电路提供标准的1HZ脉

4、冲，脉冲产生电路由555定时器构成的多谐振荡器产生；控制电路由基本与非门、开关和各种逻辑门电路组成，进行全场启动、中场暂停、1分钟暂停启动等；倒计时电路由4029四位十进制同步可逆计数器芯片组成，主要执行20分钟倒计时，中场10分钟休息倒计时，1分钟暂停倒计时功能；时间显示电路由带有译码的数码管实现显示功能；2.2设计方框图 图1 设计方框图3电路原理分析3.1计数和译码器芯片介绍图2 4029芯片P0,p1,p2,p3为预置数输入端，当需要对计数器进行预置数时，可根据p3至p0对应的8421码进行连接电平，高电平链接有效。CLK为脉冲输入端。为低位进位端子。PE预置数使能段，也为高电平有效，

5、当PE输入高电平时输出预置数。B/数进制端接低电平时为十进制计数，当接高电平时为十六进制数计数。U/增和递减计数端子，U为递增，D为递减,当接低电平时递减，高电平时递增，为向高位的进位端子,循环一个周期，发出信号。Q0,Q1,Q2,Q3输号端，自上而下为8421对应码。如上图3所示。本电路由译码驱动74LS47和七段共阴数码管组成，4029输出记录的8421码送入74ls47，计数器输出的8421BCD码在74ls47的译码作用下直观的阿拉伯数字显示出来。注：在实际电路中为让数码管正常工作，加上二极管进行分压。如下图4所示。abfcgdeLEDgn1234567abcdefgABCDLTBIR

6、BOabcdefg74LS4771263451311121091514图3 译码及显示电路3.2一分钟倒计时电路图4 一分钟倒计时 如图四所示为六十秒倒计时电路，电路采用两片74ls47作为译码器，两片4029作为加法计数器。U1为个位计数器通过调整其预置数输入端使其预置数为零，将B/端子接低电平实现十进制的计数，U/接到低电平上实现递减计数。由于计数完成一个周期时会向外输出一个高电平，故将U3的端子接到U2上的CLK脉冲输入端作为触发信号。八输入端或非门使得当个位和十位都显示零时输出一个高电平预置U2，为此U2的预置数为六可实现零到六到零的循环，因此整体可以实现六十到一再到六十的循环。在电路

7、中特地添加了开关作为校正电路，在开关闭合瞬间数码显示管显示值为计数器原来的保留值并非所期望的初始值，因此可通过手动调整开关来完成，在断开CLK脉冲的情况下可将电路调整到倒计时的初始值然后闭合脉冲开关实现倒计时。注：图中信号源为图8中555定时器组成振荡电路完成。如图5所示。3.3十分钟倒计时电路图5 十分钟倒计时电路 通过六十秒的计数器可以类推比赛计时器的电路，如下图7所示，左边为十分钟倒计时电路的分钟部分，当右边秒计时器循环一个周期后会通过端子输出一个高电平触发分钟电路递减一个数，分钟的预置数为十，因此可以完成十到零再到十的循环比赛计时电路仍采用两个开关作为校正，当电路接通瞬间出现非初始值时

8、，通过两个开关输入手动脉冲科技很好的实现.再次要特别注意进位端，芯片的进位端和使能控制端不可搞混淆。在使用八输入端子或非门时候要注意接线端子的链接不要交到一点上。比赛计时电路还需注意一点就是匹配问题，译码器和计数器的连接上要进行对应，显示器件的共阳或共阴端得链接。在调试的时候注意测试异常电信号，不对电路调整。如图6所示。3.5逻辑控制电路逻辑电路控制图如下图，当开关打向暂停时比赛计数器停止工作此时暂停计数器开始计时，并且报警。当开关打向上端时，比赛计时器开始计时，直到上半场计时结束时两个八输入或非门的高电平信号送入图示的位置，通过U32A与门输出高电平使可控硅导通，经过非门控制，使得送入比赛计

9、时的脉冲不再送入。U35A通过高电平和脉冲的与关系开始向休息电路提供信号，休息电路计时。当休息电路计时结束时U37A输出高电平触发警报电路报警。此时通过手动校正电路的调节仍可以使比赛电路继续计时进行下半场的计时。在电路中信号脉冲的产生主要由555定时器构成的振荡器产生。在此电路中报警电路由三极管和简单的报警铃组成。在设计逻辑电路时要注意竞争冒险的产生，还有芯片脉冲上升，下降时间的差别。图6 控制电路和报警电路4 总体体会通过这次仿真，绘图等方面的实际操作练习让我对电路的制作过程有了自己的一些认识。这次做的任务是篮球倒计时牌，对所用到的知识例如模电，数电知识，和仿真软件还有DXP2004绘图软件

10、等，进行了很好的回顾，同时也看到自己在做电路连贯性上的一些不足。主要总结一下六点。在做电路时候要对电路的基本单元电路了解，并且对所用到的原件必须清楚其工作特性，在仿真时要思考为什么要这样弄，有没有其他的方法来完成，有的话相比较而言哪个更好。这些都要搞清楚，只有这些基本的问题搞清楚了，单元电路才能做的漂亮。做单元电路时注意参数的调整，一个参数的变化对电路的影响要掌握，这样这样才能把电路的所有工作情况了解的会比较透彻。对排除干扰提供保证。一个大电路是各个单元电路的综合配合，因此在做总的电路时要注意单元电路的相互影响，最好的办法时一个一个单元电路往上加，一个个调试，这样才能在最后把整个电路很顺利的做

11、成功。通过这次的实习让我学会了自己的知识是需要自己去主动掌握的道理，平时要注意积累做电路和动手的经验，理论和实际会有一定差距，通过自己的主动学习可以对实际情况有一个感性的认识。这次实习也让我学会了团队合作，每个人对基本知识的掌握情况不同，在做一件事情是可以相互取长补短，最后可以高效完成任务。自己做错不要紧，要知道自己错在哪里了才是最重要的。通过这次实习我认识到了自己知识的有限性，自己所学的是最基础的东西，有很多参考资料里都有利用单片机来完成的例子，这也激发了我的进一步学习的信心的动力。参考文献1 康华光.电子技术基础数字部分（第五版）M.高等教育出版社，20052 邵锋.数字电子技术实验指导M.河南科技学院，2009.73 曹金铃.罗慧欣.ProtelDXP/SP2/2004实用设计教程M 电子工业出版社,2009.114 路勇.电子电路试验及仿真M.北京：清华大学出版社.2004.15 刘征宇.电子设计实践攻略M.福州：福建科学技术出版社，2006.2附录一 SCH附录二 仿真图附录三 PCB