篮球竞赛30s计时器 课程.docx
- 文档编号:15385174
- 上传时间:2023-07-04
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:204.34KB
篮球竞赛30s计时器 课程.docx
《篮球竞赛30s计时器 课程.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《篮球竞赛30s计时器 课程.docx(11页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
篮球竞赛30s计时器课程
综述
在许多领域中计时器均得到普遍应用,诸如在体育比赛,定时报警器、游戏中的倒时器,交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸,药片,胶囊在指定时间提醒用药等等,由此可见计时器在现代社会是何其重要的。
在篮球比赛中,规定了球员的持球时间不能超过30秒,否则就犯规了。
本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”,可用于篮球比赛中,用于对球员持球时间30秒限制。
一旦球员的持球时间超过了30秒,它自动的报警从而判定此球员的犯规。
本设计主要能完成:
显示30秒倒计时功能;系统设置外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能;在直接清零时,数码管显示器显示“00”,同时发出光电报警信号;计时器为30秒递减计时其计时间隔为1秒;计时器递减计时到零时,数码显示器不灭灯,同时发出光电报警信号等。
1确定设计方案
1.1设计要求
a.具有显示30秒计时功能;b.外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能;c.器为30秒递减计时器,其计时间隔为1秒;d.器递减计时到零时,数码显示器不能灭灯,同时发出广电报警信号。
1.2根据设计要求,设计原理框图
外部操作开关
图1.130秒计时器的总体参考方案框图
该图包括以上几个部分,其中计数器和控制电路是系统的主要部分。
秒脉冲发生器产生的信号是为了确定电路的时钟脉冲和定时标准,计数器是完成30秒计时的功能,译码显示是显示电路的显示和灭灯功能,报警电路是完成30秒计时是提醒工作人员,而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停或者连续计数。
当启动开关闭合时,控制电路应封锁时钟信号CP,此时计数器完成置数功能,译码显示电路显示30s字样;当启动开关断开时,计数器开始计数;当开关放在暂停位置时,计数器停止计数,处于保持状态;当在将开关拨在连续时,计数器累加计数。
2单元电路的设计
2.1秒脉冲发生器的设置
根据设计的要求我采用的是由555构成的多谐振荡器,如下图所示,接通电源后,电容C1被充电,Vc上升,当Vc上升到3/2Vcc时,触发器被复位,同时放电,三极管导通,此时Vo为低电平,电容C1通过R4和T放电,使Vc下降,当下降至1/3Vcc时,触发器又被置位,Vo翻转为高电平。
电容器C的放电时间为:
T2=R4CLn2≈0.69R4×C;当C放电结束时,T截止,Vcc将通过R4和R3向电容器充电,Vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需时间为:
T1=(R3+R4)CLn2≈0.69(R3+R4)C;当Vc上升到2/3Vcc时,触发器又发生翻转,如此周而复始,在输出端就得到一个周期性的方波,其频率为:
f=1/(T1+T2)≈1.38(R3+2R4)C.
在这里选择R4=68K,C1=10uF,经过计算只需R3=15K即可输出1HZ,达到我们的要求。
图2-1555构成的多谐振荡器
2.230进制计数器的设计
根据设计要求,我选择的是中规模计数器74LS192进行设计,74LS192是十进制可编程同步加/减计数器。
2.2.174LS192芯片的引线排列与功能
下面是74LS192外引线排列图与功能表见图2.2和表2-1。
图2-274LS192外引线排列图
表2-174LS192功能表
UP
DOWN
/LD
CLR
操作
×
×
×
1
清零
×
×
0
0
置数
↑
1
1
0
加计数
1
↑
1
0
减计数
1
1
1
0
保持原状态
2.2.2工作原理
当/LD=1,CLR=0时,若时钟脉冲加入到UP端,且DOWN=1,则计数器在预置数的基础上完成加计数功能,当加计数到9时,/CO端发出进位下跳变脉冲;若时钟脉冲加入到DOWN
端,且UP=1,则计数器在预置数的基础上完成减计数功能,当减计数到0时,/BO端发出借位下跳变脉冲。
图2-38421BCD码30进制递减计数器
由74LS192组成的三十进制递减计数器如图2.3所示,其预置数为N=(00110000)8421BCD=(30)D它的计数原理是:
只有当低位/BO1端发出发出借位脉冲时,高位计数器才做减计数。
当高、低位计数器处于全零,且DOWN=0时,置数端/LD2=0,计数器完成并行置数,在DOWN的输入时钟脉冲作用下,计数器再次进入下一循环减计数。
2.3报警电路的电路设计
根据我们所学过的知识了解到,报警电路可以分为光电报警和声音报警两种,为了提高精确度和便于控制,我选择的是光电报警,下面是光电报警电路的设计图。
图2-4光电报警电路设计图
当计数到零时,两计数器借位端输出都为零时,反馈到发光二极管的负极性端,此时+5v电源经过1K的电阻使发光二极管发出光电报警信号,完成报警功能,而在递减时BO2为高,所以报警器不能报警。
2.4译码显示电路的设计
2.4.1译码驱动器的种类
发光二极管显示的译码/驱动器(74LS48/74LS47)。
74LS47、74LS48为BCD-7段译码/驱动器,其中,74LS47可用来驱动共阳极的发光二极管显示器,而74LS48则用来驱动共阴极的发光二极管显示器。
在这里用到74LS48(用的是共阴极的数码管)。
74LS48内部有升压电阻,因此无需外接电阻。
2.4.274LS48芯片的管脚与功能
图2-574LS48的管脚
各个引脚的功能是:
a./LT灯测试输入使能端。
当/LT=0时,译码器各段输出均为高电平,显示器各段全亮,因此,/LT=0可用来检查74LS48和显示器的好坏。
b./RBI动态灭零输入使能端。
在LT=1的前提下,当/RBI=0且输入DCBA=0000时,译码器各段输出均为低电平,显示器各段全灭,而当输入数据为非零数码时,译码器和显示器正常译码和显示。
利用此功能可以实现对无意义位的零进行消隐。
c./BI静态灭灯输入使能端,只要/BI=0不论输入DCBA为何种电平,译码器各段输出全为低电平,显示器灭灯。
d.动态灭零输出端。
在不使用/BI功能时,/BI/RBO为输出使能。
该端主要用于多个译码器级联时,实现对无意义位零进行消隐。
实现整数位的零消隐是将高位的RBO接到相邻地位的/RBI,实现小数点的零消隐是将地位的RBI接到相邻高位的/RBI。
表2-274LS48的功能表
十进数
或功能
输入
BI/RBO
输出
备注
LTRBIDCBA
abcdefg
0
1
2
3
HHLLLL
H×LLLH
H×LLHL
H×LLHH
H
H
H
H
HHHHHHL
LHHLLLL
HHLHHLH
HHHHLLH
1
4
5
6
7
H×LHLL
H×LHLH
H×LHHL
H×LHHH
H
H
H
H
LHHLLHH
HLHHLHH
LLHHHHH
HHHLLLL
8
9
10
11
H×HLLL
H×HLLH
H×HLHL
H×HLHH
H
H
H
H
HHHHHHH
HHHLLHH
LLLHHLH
LLHHLLH
12
13
14
15
H×HHLL
H×HHLH
H×HHHL
H×HHHH
H
H
H
H
LHLLLHH
HLLHLHH
LLLHHHH
LLLLLLL
BI
RBI
LT
××××××
HLLLLL
L×××××
L
L
H
LLLLLLL
LLLLLLL
HHHHHHH
2
3
4
2.5控制电路设计
控制电路的设计是30秒计时器的主要部分,它是完成电路启动、暂停和连续的开关,下图就是我所设计的电路图。
图中,与非门G2、G4的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止,当G4输出为1时,G2关闭,封锁CP信号;当G4输出为0时,G2打开,放行CP信号,而G4的输出状态又受外部操作开关S1、S2的控制
图2.6控制电路设计图
2.6外部操作开关
因为由于在开关闭合的一瞬间,接触的电压会出现毛刺现象,为了消除毛刺,使S闭合的一瞬间,输出跳变,但无毛刺,根据此要求设计的电路图如下:
图2.7防抖动开关电路设计图
3原理图
30秒计时器原理图
4结论
该实验通过各个单元电路的之间的协调联系从而达到计数功能并由外部控制电路实现清零、暂停、连续的效果,基本达到预期效果并实现设计要求,但唯一不足之处就是计数脉冲不是很精确,有时数字显示会产生跳动。
这其中不足的主要原因在于:
555振荡模块产生的脉冲精确值在实际实验中相对比较低。
对应的改进方法:
可以使用晶振,然后进行分频。
对数字显示跳动,应对外部操作开关采取去抖动措施,防止机械抖动造成电路工作不稳定。
总之,在通过不断的调试和改进中将各部分电路综合起来,使每个电路发挥其在实验中所要达到的作用和效果。
5参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京高等教育出版社,1989
[2]张乃国.电子测量[M].北京人民邮电出版社,1985
[3]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京教育出版社,1997
[4]华容茂.电工、电子技术实习与课程设计[M].北京电子工业出版社,2000
[5]陈明义,宋学瑞.电子技术课程实用教程[M].湖南:
中南大学出版社,2002.5
[6]毕满清.电子工艺实习教程[M].北京:
国防工农大学出版社,2003.2
[7]胡宴如.摸拟电子技术[M].北京:
高等教育出版社,2003.1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 篮球竞赛30s计时器 课程 篮球 竞赛 30 计时器