CENTRAL SOUTH UNIVERSITY本科生毕业论文（设计）题目篮球24秒定时器系统设计学生姓名高能指导教师李长庚学院物理科学与技术学院专业班级电子工程(09A)完成时间2011-4-8摘要本电路主要由五个模块构成：秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路，主要采用555 作为振荡电路, 由74LS192、74LS48 和七段共阴LED 数码管构成计时显示电路, 具有计时器直控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。
当控制电路的置数开关闭合时，在数码管上显示数字24，每当一个秒脉信号输入到计数器时，数码管上的数字就会自动减1，当计时器递减到零时，报警电路发出光电报警信号。
关键词：计数器；24秒倒计；译码显示电路；控制电路；报警电路AbstractThe circuit has five main modules: pulse generator, counters, display decoder circuit, control circuit and alarm circuit is mainly used as an oscillator circuit 555 by the 74LS192, 74LS48 and a total of Seven-Segment LED digital tube Yam constitute a time circuit, Direct control circuit has a timer counter to start counting direct control, pause / row count, the display of display circuit decoding functions. When the control circuit to open the closure of the home several time, digital tube display in figure 24, every time 1 seconds pulse signal input to the counter, the digital tube will automatically reduce the number of 1, decreasing to zero when the timer and alarm circuit issued photoelectric alarm signal and the buzz.Key words:counter; 24 seconds counter; decoding display circuit; control circuit; alarm circuit目录第1章设计要求和设计方案 (1)1.1设计要求 (1)1.2设计方案 (1)第2章简易篮球比赛计时器基本组成及工作原理 (2)2.1电路组成 (2)2.2工作原理 (2)2.2.1译码显示电路 (2)2.2.2计数电路 (5)2.2.3555振荡电路 (7)2.2.4时序控制电路 (9)2.2.5报警电路 (10)2.3总体电路图 (11)第3章调试 (12)3.1静态测试与调整 (12)3.1.1供电电源表电压测试 (12)3.1.2测试单元电路静态工作总电流 (12)3.1.3三极管表态电压、电流测试 (12)3.1.4集成电流表态工作点的测试 (12)3.1.5数字电路表态工作点的测试 (13)3.2电路调整方法 (13)3.3动态测试与调整 (14)3.3.1测试电路动态工作电压 (14)3.3.2测量电路重要波形及其幅度和频率 (14)3.4频率特性的测试与调整 (14)3.5整机性能测试与调整 (15)结论 (16)谢辞 (17)参考文献 (18)附录 (19)第1章设计要求和设计方案1．1设计要求1．24秒计时器具有显示24秒的计时功能。
2．系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动、暂停/连续功能。
3．设置计时器为24秒递减时,其计时间隔为0.1秒。
4．当计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，应发出光电报警信号。
1．2设计方案分析设计任务，该系统包括脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路等5个部分构成。
其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。
计数器完成24秒计时功能，而控制电路其有直接控制计数器的启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。
为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号间的时序关系。
在操作直接清零时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。
当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示24字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停/连续开关拨在闭合位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停/连续开关拨在断开时，计数器继续递减计数。
第2章简易篮球比赛计时基本组成及工作原理2．1电路组成电路由秒脉冲发生器、计数器、译码器、显示电路、报警电路和辅助控制电路五部分组成, 见图2-1.图2-1 计时器方框图2.2工作原理由555 定时器输出秒脉冲经过U2和U3入到计数器U4 的CP D端, 作为减计数脉冲。
当计数器计数计到0 时, U4的( 13) 脚输出借位脉冲使个位计数器U5开始计数。
当U5计数器计数计到0 时, U5的( 13) 脚输出借位脉冲使十位计数器U6开始计数。
当计数器计数到“000”时应使计数器复位并置数“24”。
但这时将不会显示“000”, 而计数器从“001”直接复位。
从11 脚输出低电平使计数器置数, 并保持为“24”, 同时D发光二极管亮, 即光电报警。
按下K1 时, 计数器开始计数。
若按下K2,计数器立即复位置数, 松开K2 计数器又开始计数。
若需要暂停时, 按下K1, 使计数器保持不变, 断开K1后, 计数器继续计数。
按下K3为直接清零。
注：U2为74ls10，U3为74ls04，U4、U5、U6为74ls192.2.2.1译码显示电路用发光二极管（LED）组成字型来显示数字。
这个数码管的每个线段都是一个发光二极管，因此也称LED数码管或LED七段显示器。
因为计算机输出的是BCD码，要想在数码管上显示十进数，就必须先把BCD码转换成7段型数码管显示出十进制数的电路称为“七段字型译码器”因此在本次的设计中我们采用了常图2-2 译码显示电路用的74LS48。
数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成，如图2-2所示。
数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有多种不同类型的产品，广泛应用于各种数字设备中，目前数码显示器正朝着小型、低功耗、平面化方向发展。
数码的显示方式一般有三种：第一种是字形重叠式，它是将不同字符的电极重叠起来，要显示某字符，只须使相应的电极发亮即可，如辉光放电管、边光显示等。
第二种是分段式，数码是由分布在同一平面上若干段发光的笔划组成，如荧光数码管等。
第三种是点阵式，它由一些按一定规律排列的可发光的点阵所组成，利用光点的不同组合便可显示不同的数码，如场致发光记分牌。
数字显示方式目前以分段式应用最普遍，如2-3表示七段式数字显示器利用不同发光段组合方式，显示0—15等阿拉伯数字。
在实际实用中，10—15并不采用，而是用2位数字显示器进行显示,译码驱动74LS48 和7 段共阴数码管组成。
74LS48 译码驱动器具有以下特点: 内部上拉输出驱动, 有效高电平输出, 内部有升压电阻而无需外接电阻。
图2-3 七段式数字显示器利用不同发光段组合按发光物质不同，数码显示器可分为下列几类：（1）半导体显示器，亦称发光二极管显示；（2）荧光数码管、场致发光数字板等。
（3）液体数字显示器，如液晶显示器等。
（4）气体放电显示器，如辉光数码管、等离子显示板等。
如前所述，分段式数码管是利用不同发光段组合的方式显示不同数码的。
因此，为了使数码管能将数码所代表的显示出来，必须将数码经译码器译出，然后经驱动器点亮对应的段，见图2-4。
例如，对于8421码的0011状态，对应的十进制数为3，则译码驱动器应使a、b、c、d、g各段点亮。
即对应于某一组数码，译码器应有确定的几个输出端有信号输出，这是分段式数码管电路的主要特点。
图2-4 74ls48引脚分布图（左）及对应灯状态（右）七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。
该集成显示译码设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。
它有3上辅助控制端LT、RBI、BI/RBO，现简要说明如下表2-1：表2-1 74ls48引脚功能表—七段译码驱动器功能灭灯输入BI/RBOBI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。
当BI/RBO作输入使用且BI=0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入a—g均为0，所以字形熄灭。
试灯输入LT当LT=0时，BI/RBO是输出端，且此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输出a—g均为1，显示字型8。
该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏。
动态灭零输入RBI当LT=1，RBI=0且输入代码DCBA=0000时，各段输出a—g均为低电平，与BCD码相应的字形0熄灭，故称“灭零”。
利用LT=0与RBI=0可以实现某个一位的“消隐”。
此时BI/RBO 是输出端，且RBO=0。
动态灭零输出RBOBI/RBO作为输出使用时，受控于LT=1且RBI=0，输入代码DCBA=0000时，RBO=0：若LT=0或者LT=1且RBI=1，则RBO=1。
该端主要用于显示多位数字时，多个译码器间的连接。
从功能表还可以看出，对输入代码0000，译码条件是：LT和RBI同时等于1，面对其它输入代码仅要求LT=1，这时候，译码器各段a—g输出的电平是由输入BCD决定的，并且满足显示字形的要求。
2.2.2计数电路计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。
计数器种类很多。
按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。
根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。
根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。
还有可预置数和可编程序功能计数器等等。
74LS192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。
如图为74LS192的引脚图 2-5：图2-5 74LS192的引脚图LD—置数端CPU—加计数端CPD —减计数端CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端D0、D1、D2、D3 —计数器输入端Q0、Q1、Q2、Q3 —数据输出端CR—清除端表2-2为74LS192同步十进制逻辑功能表：表2-2 74LS192逻辑功能表当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。