井冈山大学机电工程学院
数字电子技术课程设计报告
题 目： 篮球比赛24秒倒计时器设计
课 程：
专 业：
班 级：
学 号： 姓 名： 指导老师： 完成日期：
数字电子技术 电气工程及其自动化 12电气本一班 121117031 2014年12月19号
课程设计任务书
目录
1. 设计总方案及原理框图·············································（1）
1.1电路设计原理框图·············································（1）
1.2电路设计方案设计·············································（1）
2. 各芯片的用法与功能···············································（1）
2.1 74LS192·······················································（1）
2.2 555定时器····················································（1）·
3．各部分电路设计····················································（2）
3.1信号发生部分·················································（2）·
3.2倒计时部分····················································（3）
3.3停止控制电路·················································（3）·
3.4警报提示装置·················································（4）·
4．总设计（总电路图）················································（4）
5．安装、调试步骤···················································（5）
6．电路仿真调试·······················································（5）
7．故障分析与电路改进··············································（10）
8．收获与体会························································（10）
9．仪器仪表明细清单·················································（11） 参考文献·····························································（12）
1. 电路设计总方案及原理框图
1.1电路设计原理框图
说明：
倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反馈和置数实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要，倒计时器到零时，通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。
1.2电路设计方案：
24秒倒计时的总体方案框图如图所示，它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。其中计数器和控制电路使系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动技术、暂停和连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不高，故电路可采用555集成电路或由TTL 与非门组成的多谐振荡器构成。
译码显示电路由自带译码器的数码管组成。报警电路在试验中可用发光二极管和蜂鸣器代替。
主体电路：24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共有一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器倒数计时开始进行倒计时，逐秒倒计时到零。选取00这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。
2. 各芯片的用法与功能
2.1 74LS192
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。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级接到下一级的CP 端，端接到下一级的CP 端即可。
74LS192功能表：
2.2 555定时器
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，R2向电容C 充电，其上电压按指数规律上升，当u 上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T 导通，电容C 通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2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。
输出波形的振荡周期可用过度过程公式计算：
3. 各部分电路设计
3.1信号发生部分：
秒脉冲的产生由555定时器组成的多谐振荡电路完成。电路图如下图所示。当开关断开时，555定时器产生周期为1s 的脉冲；当开关闭合时，电路不能输出信号，于是没有脉冲输入74LS192中，故74LS192在保持状态，即实现暂停功能。
3.2倒计时部分：
3.3停止控制电路：
3.4警报提示装置：
4总电路原理图：
5. 安装、调试步骤
5.1按照万能板的规格，设定好各集成芯片的排放位置、测试各芯片是否与面板接触良好。
5.2用同步可逆双时钟BCD 计数器74LS192及相关门实现定时倒计时电路。
5.3当检测出问题后分析其原因，是元器件本身原因还是接线错误，更换元件或重新正确接线，保证电路的正确运行。
5.4整体综合连接，测试整体性能。
6. 电路仿真调试
6.1启动功能
当开关J2闭合后再断开计时器开始计时
6.2复位功能
当开关J3闭合时，计数器复位为24
6.3暂停功能
当开关J1闭合时计数器停止计数
6.4自动停止、复位功能
当计数器计时到00然后自动复位到24，同时LED 灯亮，蜂鸣器响
7．故障分析与电路改进
7.1故障分析和解决
在实际连线过程中，出现故障几乎是不可避免的。其中接线错误就是第一个一个难以避免的困难。另外一个让人头疼的原因是实验板与芯片接触不良，导致形成软型故障，难以准确找出故障点。最后，我个人认为还有一个细节也不能忽视，就是实物图和电脑仿真上的芯片接法并不完全一样，电脑仿真上的芯片许多管脚已经默认接地或接电源了，这些我们在实物图上就必须实际的接上，否则就会得到错误的结果。
在查找故障时，首先要有耐心和细心。同时要开动脑筋，进行认真的分析和判断。在不通电的情况下，通过目测，对照电路原理图和装配图，检查每一块片是否正确，极性有无接反，管脚有无损坏，连线有无接错。
7.2电路改进
尽管用本电路所焊接出来的电路板能实现功能，而且电路也很稳定。这也是对本电路的肯定。但从使用的过程中，其实还是有值得改进的地方。比如当数码管显示到00时，能亮灯，那应该是更完美的。但是本电路只有在从00转到24时才能亮灯及报警，也就是说报警器满了1秒钟报警。
实际的电路改进：可以先在两个74LS192的输出端接上接两个四输入端与非门。并且接到触发器的输入端，这样能实现当数码管显示到00时，LED 发光且蜂鸣器发出声音，实现报警功能。但是，这样的代价时使电路更加的复杂，所带来的工作量也随之增大。
8. 收获与体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了问题所在，也暴露除了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手操作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利文成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游刃而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上披荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可。
课程设计诚然事一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，许多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的然是。通过这次课程设计，我掌握了常用原件
的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了可调直流稳压电源构造及原理。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前学过的知识，学到了很多在书本上所没有学到的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实践动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到的问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
9. 仪表仪器清单
参考文献
1. 《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编 华中理工出版社
2．《数字电子技术》江小安主编 西安电子科技大学
3. 《电子技术基础实验》陈大钦主编 高等教育出版社
井冈山大学机电工程学院
数字电子技术课程设计报告
题 目： 篮球比赛24秒倒计时器设计
课 程：
专 业：
班 级：
学 号： 姓 名： 指导老师： 完成日期：
数字电子技术 电气工程及其自动化 12电气本一班 121117031 2014年12月19号
课程设计任务书
目录
1. 设计总方案及原理框图·············································（1）
1.1电路设计原理框图·············································（1）
1.2电路设计方案设计·············································（1）
2. 各芯片的用法与功能···············································（1）
2.1 74LS192·······················································（1）
2.2 555定时器····················································（1）·
3．各部分电路设计····················································（2）
3.1信号发生部分·················································（2）·
3.2倒计时部分····················································（3）
3.3停止控制电路·················································（3）·
3.4警报提示装置·················································（4）·
4．总设计（总电路图）················································（4）
5．安装、调试步骤···················································（5）
6．电路仿真调试·······················································（5）
7．故障分析与电路改进··············································（10）
8．收获与体会························································（10）
9．仪器仪表明细清单·················································（11） 参考文献·····························································（12）
1. 电路设计总方案及原理框图
1.1电路设计原理框图
说明：
倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反馈和置数实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要，倒计时器到零时，通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。
1.2电路设计方案：
24秒倒计时的总体方案框图如图所示，它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。其中计数器和控制电路使系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动技术、暂停和连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不高，故电路可采用555集成电路或由TTL 与非门组成的多谐振荡器构成。
译码显示电路由自带译码器的数码管组成。报警电路在试验中可用发光二极管和蜂鸣器代替。
主体电路：24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共有一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器倒数计时开始进行倒计时，逐秒倒计时到零。选取00这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。
2. 各芯片的用法与功能
2.1 74LS192
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。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级接到下一级的CP 端，端接到下一级的CP 端即可。
74LS192功能表：
2.2 555定时器
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，R2向电容C 充电，其上电压按指数规律上升，当u 上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T 导通，电容C 通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2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。
输出波形的振荡周期可用过度过程公式计算：
3. 各部分电路设计
3.1信号发生部分：
秒脉冲的产生由555定时器组成的多谐振荡电路完成。电路图如下图所示。当开关断开时，555定时器产生周期为1s 的脉冲；当开关闭合时，电路不能输出信号，于是没有脉冲输入74LS192中，故74LS192在保持状态，即实现暂停功能。
3.2倒计时部分：
3.3停止控制电路：
3.4警报提示装置：
4总电路原理图：
5. 安装、调试步骤
5.1按照万能板的规格，设定好各集成芯片的排放位置、测试各芯片是否与面板接触良好。
5.2用同步可逆双时钟BCD 计数器74LS192及相关门实现定时倒计时电路。
5.3当检测出问题后分析其原因，是元器件本身原因还是接线错误，更换元件或重新正确接线，保证电路的正确运行。
5.4整体综合连接，测试整体性能。
6. 电路仿真调试
6.1启动功能
当开关J2闭合后再断开计时器开始计时
6.2复位功能
当开关J3闭合时，计数器复位为24
6.3暂停功能
当开关J1闭合时计数器停止计数
6.4自动停止、复位功能
当计数器计时到00然后自动复位到24，同时LED 灯亮，蜂鸣器响
7．故障分析与电路改进
7.1故障分析和解决
在实际连线过程中，出现故障几乎是不可避免的。其中接线错误就是第一个一个难以避免的困难。另外一个让人头疼的原因是实验板与芯片接触不良，导致形成软型故障，难以准确找出故障点。最后，我个人认为还有一个细节也不能忽视，就是实物图和电脑仿真上的芯片接法并不完全一样，电脑仿真上的芯片许多管脚已经默认接地或接电源了，这些我们在实物图上就必须实际的接上，否则就会得到错误的结果。
在查找故障时，首先要有耐心和细心。同时要开动脑筋，进行认真的分析和判断。在不通电的情况下，通过目测，对照电路原理图和装配图，检查每一块片是否正确，极性有无接反，管脚有无损坏，连线有无接错。
7.2电路改进
尽管用本电路所焊接出来的电路板能实现功能，而且电路也很稳定。这也是对本电路的肯定。但从使用的过程中，其实还是有值得改进的地方。比如当数码管显示到00时，能亮灯，那应该是更完美的。但是本电路只有在从00转到24时才能亮灯及报警，也就是说报警器满了1秒钟报警。
实际的电路改进：可以先在两个74LS192的输出端接上接两个四输入端与非门。并且接到触发器的输入端，这样能实现当数码管显示到00时，LED 发光且蜂鸣器发出声音，实现报警功能。但是，这样的代价时使电路更加的复杂，所带来的工作量也随之增大。
8. 收获与体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了问题所在，也暴露除了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手操作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利文成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游刃而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上披荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可。
课程设计诚然事一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，许多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的然是。通过这次课程设计，我掌握了常用原件
的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了可调直流稳压电源构造及原理。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前学过的知识，学到了很多在书本上所没有学到的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实践动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到的问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
9. 仪表仪器清单
参考文献
1. 《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编 华中理工出版社
2．《数字电子技术》江小安主编 西安电子科技大学
3. 《电子技术基础实验》陈大钦主编 高等教育出版社