數電課程設計---象棋競賽計時器

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 數電課程設計 </p><p>　　課題名稱 象棋競賽計時器 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級 </p><p>　　學

2、號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2010年 12月 7日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論……………………………………

3、………………3</p><p><b>　　1.1設計內容簡介</b></p><p><b>　　1.2 總方案框圖</b></p><p><b>　　1.3 設計思路</b></p><p><b>　　1.4 特色</b></p>&

4、lt;p>　　第二章 模塊電路設計…………………………………………4</p><p>　　2.1 兩小時加模塊</p><p>　　2.2 30秒倒計時及其控制模塊</p><p>　　第三章 總電路調試……………………………………………9</p><p><b>　　3.1 具體電路</b></p>

5、;<p><b>　　3.2 實驗設備</b></p><p><b>　　3.3 仿真</b></p><p><b>　　3.4 照片</b></p><p>　　附錄 芯片功能表以及管腳圖………………………………10</p><p>　　心得體會………

6、…………………………………………………13</p><p>　　電氣信息學院課程設計評分表…………………………………15</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1設計內容簡介</b></p><p>　　本次設計要求設計一個象棋競賽計時器，以數字形式顯示

7、已用時間xx時xx分xx秒，并且要求設計30秒倒計時，當計時器減為0時，電路發(fā)出報警信號，還需要在外設置控制開關，控制計時器的清0與啟動</p><p><b>　　1.3 設計思路</b></p><p>　　首先是兩小時的加計時器。當計時器計時到兩小時以后，數碼顯示器定格在兩小時，并觸發(fā)30秒的倒計時計時器，30秒開始倒計時。</p><p&g

8、t;　　30秒計時器中包含控制電路，可以在30秒倒計時結束后自動切換選手，并對該選手重新開始30秒倒計時，還可以完成A、B選手的手動切換，以及對切換電路的防抖動控制。</p><p>　　本次設計最主要的是設計一個計數器，其中包括2進制加法計數器，60進制加法計數器和30進制減法計數器。2進制和60進制加法計數器用來組成2小時計時，30進制減法計數器用來進行30秒倒計時。除了計數器以外，還需要設計控制電路，顯示電

9、路和報警電路?？刂齐娐酚脕砜刂朴嫈灯鞯那?與啟動，顯示電路有譯碼器和數碼管組成，用來顯示時間。報警電路連接指示燈和蜂鳴器，可以用指示燈的亮滅和蜂鳴器響聲來實現報警功能。</p><p>　　1.2 總方案設計框圖</p><p><b>　　1.4 特色</b></p><p>　　在兩小時加計時器中包含暫?？刂?，可以實現比賽中因特殊情況，暫停

10、比賽。當兩個小時計時完成后，指示燈亮起，報警器響一下。</p><p>　　在30秒計時器中包含防抖動裝置，可以避免在手動切換選手時，因按動開關形成不穩(wěn)定的電流，對倒計時電路的影響。當30秒倒計時結束后，指示燈亮，報警器響一下。</p><p>　　第二章 模塊電路設計</p><p>　　2.1 兩小時加模塊</p><p>　　2.1

11、.3 設計思路</p><p>　　計數器可由74160，74161，74192，74193組成，本次設計是由74192構成的。先用兩片74192構成60進制計數器，用來表示“秒”；再用兩片74192構成60進制計數器，用來表示“分”；用一片74192構成2進制計數器，用來表示“時”。用來表示秒的60進制計數器進位端接“分”計數器的CP脈沖端，分計數器的進位端接時計數器的CP脈沖端，就構成了一個2小時的計數器，如

12、圖2.1，圖中，把5個74192的CLR端并聯(lián)起來構成電路的CLR，用于把整個計數器清為0。</p><p>　　2.1.1 具體電路圖</p><p><b>　　電路說明：</b></p><p>　　右上角兩個數碼顯示器顯示的是秒計時，由左上角的兩個160控制顯示。中間的兩個數碼顯示器顯示的是分計時，由左下角的兩個160控制，右下角的一個

13、數碼顯示器顯示的是小時計時，由右下角的160控制。兩小時計時完畢后，顯示器定格在2：00：00，蜂鳴器響起，跟下一個30秒倒計時計時器發(fā)出信號。</p><p>　　2.1.2 所用芯片</p><p>　　74LS160 5片</p><p>　　74LS20 1片</p><p>　　74LS00 1片</p&

14、gt;<p>　　74LS04 1片</p><p><b>　　數碼顯示器 5個</b></p><p>　　指示燈 1個</p><p>　　蜂鳴器 1個</p><p>　　2.1.4 仿真結果</p><p>　　2.2 30秒倒計時以及控制模塊模塊

15、</p><p>　　2.2.3 30秒倒計時模塊</p><p>　　2.2.3.1設計思路</p><p>　　30秒倒計時電路是由2片74192構成的30進制減法計數器。74LS192工作原理：當 LD=1，CR=0時，若時鐘脈沖假如到 CP端，切CP=1則計數器在預置數的基礎上完成加計數功能，當加計數到9時，CO端發(fā)出進位下跳變脈沖，若始終脈沖加入到CP端切

16、CP=1，則計數器在預置數的基礎上完成減計數功能，當減到0時，BO端發(fā)出借位下跳脈沖。計數器的輸入端口輸入十進制數碼29，也就是個位輸入1001，十位輸入0010，輸入時鐘脈沖后，計數器開始工作，進行減法計數。當計數器減為0時，也就是8個輸出端口輸出全為0時，要進行報警，因為要用指示燈進行報警，而點亮指示燈需要高電平，那么把8個輸出端接一個或非門就可以實現了報警功能</p><p>　　2.2.3.1 具體電路圖

17、</p><p><b>　　電路說明：</b></p><p>　　兩個數碼顯示器分別顯示30的十位和個位，由兩個192控制減法計數做倒計時器。采用置數法，將倒計時完畢的00狀態(tài)信號用四個或非門采集出來，再用一個四輸入與非門和一個非門將信號送到兩片192的置數端，實現當倒計時計數到00后，自動開始下一輪30秒的倒計時</p><p>　　2.

18、2.3 控制模塊</p><p>　　2.2.4.1設計思路</p><p>　　為了外部開關更好的控制，我們得設計一個輔助控制電路，由于我們要分別對A、B兩選手的步時進行有效控制。</p><p>　　首先A、B兩選手各有一個按鈕，當其在所給30秒步時內走完棋時，可以自行按下按鈕，輪到下一個選手走棋，并重新開始30秒倒計時，同時屬于選手的指示燈也會跳換，蜂鳴器響一

19、聲。</p><p>　　2.2.3.1 具體電路圖</p><p><b>　　電路說明：</b></p><p>　　左邊兩個按鈕分別由A、B兩選手控制，右邊兩指示燈分別代表A、B兩選手。假如在屬于A選手的步時內時，在紅色的等亮起，當A選手在30秒內走完棋時，按下第一個按鈕，則計時器重新開始倒計時，同時綠色的指示燈亮起，蜂鳴器響一聲提醒，輪

20、到B選手走棋。B選手的控制過程同A。</p><p>　　2.2.2 所用芯片：</p><p>　　74LS192 2片</p><p>　　74LS02 5片</p><p>　　74LS04 4片</p><p>　　74LS20 1片</p><p>

21、;　　74LS00 2片</p><p>　　74LS08 2片</p><p>　　74LS76 1片</p><p>　　指示燈 3個</p><p>　　蜂鳴器 1個</p><p>　　按鈕開關 2個</p><p><b&g

22、t;　　數碼顯示器 2個</b></p><p>　　2.2.4 仿真結果</p><p>　　第三章 總電路調試</p><p><b>　　3.1 總電路仿真</b></p><p><b>　　電路說明：</b></p><p>　　將2小時計時電路的2

23、：00：00的顯示狀態(tài)信號，和2小時計時電路的秒脈沖信號相與，輸出接在30秒倒計時的個位顯示器的down管腳出，從而實現2小時計時結束后，自動開始30 秒的倒計時。</p><p>　　3.2 總電路接線及調試</p><p>　　3.2 故障檢查和分析</p><p>　　1 檢查接線是不是已經接好。因為只要有一根線接錯就會導致整個總電路的功能受到影響，在確保接線

24、沒有錯的前提下?？粗每斩烁叩碗娖接袥]有接好，減小電路的不為穩(wěn)定性?？纯垂苣_的排列是不是正確的。有的管腳是不可以排到上面的，那樣也會影響整個電路的功能。</p><p>　　2 檢查電路設計的問題。首先由分電路進行檢查運行逐漸的檢查到總電路，這樣就可以找到故障的所在。</p><p>　　3 當在調試時候出現故障問題，首先我們要對這個問題進行分析，看看這個問題出在哪個環(huán)節(jié)，是在接線還是在電路

25、上，是出現在秒、分、十或是在報警，還是在顯示上的問題。這樣對排除故障就可以做到事半功倍。</p><p>　　附錄 芯片功能表以及管腳圖</p><p><b>　　元器件清單</b></p><p>　　74LS00 1片</p><p>　　74LS02 3片</p><

26、p>　　74LS04 1片</p><p>　　74LS08 1片</p><p>　　74LS20 1片</p><p>　　74LS160 5片</p><p>　　74LS76 1片</p><p>　　74LS192 1片</p>

27、<p><b>　　管腳圖</b></p><p>　　74LS00四-2輸入與非門</p><p>　　74LS04六反相器</p><p>　　74LS02四-2輸入或非門</p><p>　　74LS20二-4輸入與非門</p><p>　　74LS76雙JK觸發(fā)器</p&g

28、t;<p>　　74LS08四-2輸入與門</p><p><b>　　74160功能表</b></p><p>　　74LS192十進制加減計數器</p><p><b>　　74192功能表</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p&g

29、t;<p><b>　　教材：</b></p><p>　　《電子技術與EDA技術課程設計》郭照南 主編</p><p><b>　　參考書：</b></p><p>　　《電子技術課程設計指導》 彭介華 主編 高等教育出版社</p><p>　　《電子線路設計、實驗、測試》

30、謝自美主編 　華中理工出版社。</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　為期兩周的數電課程設計結束了，兩周時間雖不長，但是感受卻頗多。從分組定項目時的激動，到設計仿真時的廢寢忘食，再到實際接線時的身心疲憊，最后到顯示成功時的欣喜，這中間的體會有些是無法用文字表達的。</p><p>　　剛分組時，學習委員特意沒有按學號

31、的先后順序來分，而是把數電學得好的和數電沒學好得不是太好的同學搭配起來分組，我很感謝班干部們的苦心。接到任務書是設計一個象棋競賽的計時器，生活中沒怎么太多和象棋打交道，所以剛聽到是這個任務時還云里霧里的，好在陳老師還給了點提示，其實說白了也挺簡單的，就是一個加計數器，一個減計數器。</p><p>　　接下來就是就是設計仿真電路了。以前上數電課時，稍微熟悉了下multisim軟件的使用，現在到了真正付諸實踐的時候

32、了。第一個做的是60進制的級聯(lián)電路，用作秒和分的計時器。剛開始的時候由于軟件還不太熟練，找個元器件都要用老半天。但是相比30秒倒計時控制電路，設計兩小時計時電路的所花的功夫就是小巫見大巫了。30秒的倒計時倒是不困難，兩個192一級聯(lián)就行了，主要是對這個倒計時的控制設計花了很多時間。要么就是30秒倒計時到01后就自動置位30了，沒有00的狀態(tài)；要么就是兩小時計時完成的信號過來可以置位30，但是倒計時完畢自動置位時卻置位到其他數字；再要么就

33、是按扭開關雖可以手動置位計時器，但不可以實現A、B兩選手的切換……諸如此類，反正不是這邊出點故障，就是那邊又有點問題，然后就又得繼續(xù)對著個電腦屏幕查故障，改線路，但最后終究還是把仿真圖給完成了。</p><p>　　再然后就是到試驗臺接線路了。陳老師檢查仿真時就提醒過我們，芯片多的電路設計較簡單，但是接線會比較麻煩，而芯片少的電路雖然設計會花點功夫，但是接起線來就會簡單許多。當時仿真檢查完后，確實用到的芯片挺多的

34、，共14片，但也沒多想，和組員們都覺得仿真圖既然都對了，接個線再麻煩能有多麻煩，只要仔細點，不接錯線，問題應該不大，但沒想到真正上了試驗臺，一切都不同了。首先是沒有考慮到芯片多了以后，每一片芯片首先接電源接地就有兩根線，算下來，光是電源和接地管腳就有28根了。然后是管腳線的排布，由于芯片多，芯片與芯片之間就會挨得很近，有的上邊的芯片插好管腳后，下面的就插不進線了。再就是由于要接的線很多，為了減小接完線后的排查故障的困難，必須選擇合理長度

35、的線，合理安排管腳排線，比如同一個芯片上有多個要接地或是要接電源的管腳，就用多根短電線串聯(lián)在一起，這樣就可以只引一跟電線出去，再比如對于多個芯片引出來接高低電平的電線，就插在同一個高低電平上，可以避免分開接高低電平而造成的在接下來接線過程中，不小心將高電平打到低電平，或是低打到高，從而弄混，造成不必要的故障。最后好不容易將所有的電路都接完了線，滿以為一切大功</p><p>　　接線終于成功了，我們得趕緊喊老師來