8篮球30S计时器
1 设计
方案
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1.1 电路设计
分析
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555定时器用来产生周期为1秒的脉冲信号,供计数器进行倒计数 ,以便将计数器输出的数据传送给译码器,译码器再译码驱动七段数码管显示输出,控制电路实现“篮球竞赛30s” 的暂停/继续工作,清零复位,置数/工作;报警电路实现30s计数器减至0秒时报警电路发出光电警报,由此分析得出30秒计时器的总体参考方案框图如图1-1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和控制电路等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。
秒脉冲发生秒脉冲发生计数器计数器 译码
器器 显示
外部操
报警电路路 作开关 控制电路
图1-1 30秒计时器系统设计框图
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2 单元电路设计
2.1 1秒脉冲发生器
用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟秒脉冲。555定时器应用为多谐振荡电路时,当电源接通Vcc通过电阻R1、R向电容C充电,其上电压2
按指数规律上升,当u上升至2/3Vcc,会使比较器C输出翻转,输出电压为零,1
同时放电管T导通,电容C通过R放电;当电容电压下降到1/3Vcc,比较器C22
工作输出电压变为高电平,C放电终止,Vcc通过R1、R2又开始充电;周而复始,形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关,也就是与外接元件有关,不受电源电压变化影响。
公式计算:
T1=(R1+R2)Cln2;
T2=R2Cln2;
振荡周期T = T1+T2=0.7 ( R1 + 2R2) C =1 (s) 若取C=10μF,结合实际选取电阻为R1=51K,R2=47K。
VCC
R1
51K 4 8 uo 7
R2
3 555 47K 6
2 1 5 C
0.1uF 10uF
图2-1 555多谐振荡电路图
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2.2 计数电路
计数电路选用两片中规模集成电路74LS192进行设计,74LS192是十进制计数器,具有“异步清零”和“异步置数”功能,且有进位和借位输出端。两片74LS192构成预置数的三十进制递减计数器,计数器十位接成三进制,计数器个位接成十进制,置数端A、B、C、D通过开关接高低电平,若接高电平可进行其他置数;此计数器预置数为(0011 0000)=(30)10,只有当低位端发出错位脉冲,高位计数器才做减计数。1片74LS192构成1秒减计数电路(即个位)。74LS192的引脚图和功能表如图所示。它的计数原理是:使加计数脉冲信号引脚CPu=1,计数脉冲加入个位74LS192引脚CP脚,当减计数到零时,个位 74LS192D
CO的端发出错位脉冲,使十位计数器减计数,当高、低位计数器处于全零时,CP(DWN)端的输入时钟脉冲作用下,计数器再次进入下次循环减计数。 D
图2-2 74LS192引脚图
表1 74LS192功能表
输出 输入 MR LD CP CP P P P P0 Q Q Q Q UD32132101 X X X X X X X 0 0 0 0 0 0 X X d c b a d c b a 0 1 ? 1 X X X X 加计数 0 1 1 ? X X X X 减计数
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2.3 译码显示电路
此模块主要是由74LS48译码器和共阴极七段LED显示器组成,通过计数器加到译码器,从而实现共阴极七段LED显示器从30递减到零的计数显示功能。
图2-3 74LS48管脚图
2.共阴极七段LED显示器是较常用的显示数码管,但在使用时要注意的是: 看清楚自己用的数码管是共阴极还是共阳极的,最好在使用前用万电用表测一下它的极性,其管脚图如下图2-4所示,如果为共阴极的,其管脚COM端接地;如果为共阳极的,起管脚COM段要接高电平。
图2-4 共阴极七段LED显示器管脚图
2.4 报警电路
报警电路,采用555产生1个输出频率为9.5HZ的脉冲发生器,经过74LS11的一个高电平促使发出光电报警,当SW6置高电平时警报停止
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2.5 控制电路
控制电路是30S倒计时设计的核心。用2个与非门组成基本RS触发器,开关SW1控制计数器的置数,当SW1闭合时,触发器置低电平,送至74LS192的LD端和UP端,计数器的LD=0,计数器预置数,反之,计数器启动处于计数工作状态.
开关SW2控制计数器的暂停,计数。74LS11输出端接74LS192(2)的DWN端。当SW2下合时,触发器输出低电平,与十位74LS192(1)的13脚BO端输出的高电平和555定时器输出的时钟脉冲一起通过三与门,使得三与门输出低电平,送至74LS192(2)的4脚DWN端,令计数器停止工作,显示器上保持原来的数不变;当SW2上合时,74LS11门电路打开,脉冲信号送入计数器的减脉冲输入端,计数器继续累计计数.
开关SW3控制计数器清零,SW3=“1”(下合)时,接高电平输出送至74LS192集成电路CLR端,计数器清零,反之,正常计数。
2.6 开关设置
为了方便控制操作,灵活更改预置数范围,本设计使用了几个开关,其实际效用见表2所示。表2开关设置一览表开关名称实际效用置数/启动切换开关,清零/工作切换开关,暂停/继续切换开关,十位置数切换开关和光电报警停止开关。
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