单片机课程设计--篮球倒计时牌设计

单片机课程设计--篮球倒计时牌设计

河南科技学院新科学院 电子课程设计报告

题目：篮球倒计时牌设计

专业班级：电气工程及其自动化 姓 名： 时 间： 指导教师：

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完成日期：20 年06月 0 8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。

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目 录

1引言…………………………………………………………………1 2 总体设计方案……………………………………………………………………………2 2.1 设计思路………………………………………………………………………………3 2.2 总体设计框图…………………………………………………………………………4 3 设计原理分析……………………………………………………………………………5 3.1计数和译码芯片介绍………………………………………………………5 3.2一分钟倒计时电路……………………………………………………………………6 3.3十分钟倒计时电路………………………………………………………………7 4 调试与仿真…………………………………………………………………………… 7 4.1一分钟倒计时仿真电路……………………………………………………………… 7

4.2十分钟倒计时仿真电路…………………………………………………………… 8

5 总结与体会……………………………………………………………………………9 参考文献…………………………………………………………………………………10 附录1…………………………………………………………………………………11 附录2……………………………………………………………………………………12

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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74ls192设计，具有逻辑控制电路，数码显示电路。用555定时器产生1HZ脉冲方波。仿真实现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：74LS192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，为我们举行篮球比赛提供了便利。也是数字电路部分的重要应用，所以对于我们电气工程及其自动化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、时间显示译码电路四个模块组成。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，秒脉冲发生电路为计数电路提供标准的1HZ脉冲，脉冲产生电路由555定时器构成的多谐振荡器产生；控制电路由基本或门、开关和各种逻辑门电路组成，进行中场暂停、1分钟暂停启动等；倒计时电路由集成计数器74ls192组成，主要执行中场10分钟休息倒计时，1分钟暂停倒计时等功能；时间显示电路由带有译码的数码管实现显示功能； 2.2 总体设计框图

显示器 显示器 显示器 显示器 十进制分倒计时 控制电路5 六十进制秒倒计时

秒脉冲发生电路 图1 总体设计框图

3 设计原理分析

3.1计数和译码器芯片介绍

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：

图2 74LS192的引脚排列及逻辑符号（a）引脚排列(b) 逻辑符号

图中：

为置数端，

为加计数端，

为减计数端，

为非同步进位输出端，

为清除端，Q0、

为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，Q1、Q2、Q3为数据输出端。

表1 74LS192的功能表

输入 MR × × × 6

输出 PQ3 Q2 Q1 Q0 PPP3 2 1 0 1

× × × × 0 0 0 0

0 0 0 0 × × 1 d c b a d c b a 1 × × × × 加计数 1 1 × × × × 减计数 本电路由译码驱动74LS47和七段共阴数码管组成，74ls192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。如下图3所示。

图3 译码及显示电路

3.2一分钟倒计时电路

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数。

3.3十分钟倒计时电路

它的技术原理是每当低位计数器的

图4 一分钟倒计时电路

如图4所示为一分钟倒计时电路，电路采用两片74ls47作为译码器，两片74ls192

作为减法计数器。60进制递减计数器的预置数为N=(0110 0000)8421BCD码=（60)D。

端发生负跳变借位脉冲时，高位计数器减1计

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低位计数器的

4 调试与仿真

是每当低位计数器的

术原理是每当低位计数器的

4.1一分钟倒计时仿真电路

以使计数器在出现零零时停下来。

一分钟倒计时仿真电路如下图所示：

图5 十分钟倒计时电路

端发生负跳变借位脉冲时，高位计数器减1计数。

中出现了数码管出现零零时不会停下来的现象，此时需要把高位计数器的13脚

钟倒计时电路分位的预置数为N=(0000 1001)8421BCD码=（0 9)D它的技术原理是每当

通过六十秒的计数器可以类推十分钟倒计时电路，如上图5所示，左边为十分钟

60进制递减计数器的预置数为N=(0110 0000)8421BCD码=（60)D。它的技术原理

端发生负跳变借位脉冲时，高位计数器减1计数。在仿真过程

端发生负跳变借位脉冲时，高位计数器减1计数。十分

与信号发生电路通过一与门连接，输出端接在低位计数器的4脚DOWN端，这样就可

数器。十分钟倒计时电路秒位的预置数为N=(0110 0000)8421BCD码=（60)D。它的技

倒计时电路的分钟部分，电路采用四片74ls47作为译码器，四片74ls192作为减法计

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端

图6 一分钟倒计时仿真图

4.2十分钟倒计时仿真电路

十分钟倒计时仿真电路如下图所示：

十分钟倒计时电路秒位的预置数为N=(0110 0000)8421BCD码=（60)D。它的技术原理是每当低位计数器的

端发生负跳变借位脉冲时，高位计数器减1计数。在仿真

过程中会出现秒位计数器无法循环的情况，此时需要用或门把高低位计数器的输入端连一起，或门输出接在置数端PL上，当高低位计数器处于全0时，因为置数端为低电平有效，此时置数端重新完成置数，计数器再次进入下一次循环。十分钟倒计时电路分位的预置数为N=(0000 1001)8421BCD码=（0 9)D它的技术原理是每当低位计数器的端发生负跳变借位脉冲时，高位计数器减1计数。在仿真过程中会出现秒位计数器在十分钟时间到后无法停下来的情况，此时需要用或门连接低位计数器的四个输入端，输出接一个非门，然后再与秒计数器的八个输入端或，输出接入秒位计数器的PL端。当四个数码管全部出现零时，因为秒位计数端的高位计数端会有一个高电平，所以此时秒位计数端不会重新置数，而会全部显示零。此时十分钟倒计时电路就可以实现全部的功能。

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图7 十分钟倒计时仿真图

5 总结与体会

该计数电路采用六片74ls47作为译码器，六片74ls192作为减法计数器。555振荡器作为秒脉冲发生电路，设计的倒计时牌，能直接显示“分”，“秒”；实现1分钟暂停倒计时，中场从九分六十秒递减为零分零秒的十分钟暂停倒计时电路，在现代的篮球比赛中发挥了重要的作用，为我们举办篮球比赛提供了很大的便利。

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，和仿真软件还有绘图软件等，进行了很好的回顾，我收获了很多。

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成功。

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

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特性，在仿真时要认真思考为什么要这样弄，你想要什么结果，你给了它什么条件。我现在还清晰的记得我在仿真六十秒倒计时电路时，我遇到了一个拦路虎，我设计的电路只能从六十减为零，没有办法进行循环。我想这个问题用了有将近一天的时间都没有想出来，那段时间我想过要放弃，想过随便从网上下载一个抄一下，但是想到我泡在图书馆查芯片资料的情形，想到深夜时宿舍的同学都睡了，我为了赶快完成设计以便于尽快备战期末考试而在电脑上画仿真图的情形，想到曾经自己给自己定下的大三时参加电子竞技大赛的目标，我还是坚持了下来。最后我向张伟老师求助，张老师当时给我说了一句通俗易懂的话“你不让人家吃饭，就让人家干活呀！”听到这句话后，我豁然开朗，然后我仔细检查电路并且发现了我电路上的问题，并很快的改正了问题。在张老师那句话的指导下我又很快的把十分钟倒计时电路设计出来了，看着自己设计的电路成功了，我的心里有说不出的高兴，我感觉这几天所做的一切都是值得的！

这次的实习我也收获了很多，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，并且认识到了自己知识的有限性；我学会了74ls192这个芯片的功能，我现在已经可以用两块这个芯片设计出一到一百进制中的任意一种进制，并且还可以实现加法计数或减法计数。

通过这次实习一个小小的成功更加坚定了我大三时参加“天华杯”电子设计大赛的决心和信心，同时在实习的过程中我常常在所有机房里转着看，我在我们系里发现了一些能很好地把理论知识转化为实践，并且很有想法的同学，这也为我大三时参加“天华杯”电子设计大赛有了一个初步的队友选择。我感觉在这次实习中我提高了很多，我很感谢学校能给我们提供一个这么好的练习平台，也很感谢老师们能放弃自己的周末休息时间来指导我们实习。在今后的学习生活中我会以这次实习中所学到的为指导努力学好自己的专业知识，为今后自己深造或就业打下坚实的基础！

参考文献

[1] 邵锋.数字电子技术实验指导[M].河南科技学院，2009.7

[2] 康华光.电子技术基础数字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005 [3]版社

郭宏.电子技术应用实践指导[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出

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附录1 总电路原理图

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附录2 总电路仿真图

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