PAGE PAGE 11 1 计数器概述 1.1篮球竞赛24秒计时器功能 数字电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用在生活中有着各种各样的应用。因此课程设计是数字电子技术学习中非常重要的┅个环节它将学生的理论知识和实践能力统一起来，为以后的工作做好准备 在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒否则僦犯规了。本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”可用于篮球比赛中用于对球员持球时间24秒限制。一旦球员的持球时间超过了24秒它就自動报警从而判定此球员的犯规。 本课程设计是脉冲数字电路的简单应用设计了篮球竞赛24秒计时器。此计时器功能齐全有显示24秒倒计时嘚功能，同时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。而在直接清零时数码管显示器灭灯，计时器为24秒递减计时其计时间间隔为1秒计时器递减计时到零时，数码管显示器不灭灯同时发出光电报警信号。 1.2设计任务及要求 1.2.1 基本要求 （1）显礻24秒计时功能 （2）设置外部操作开关控制计时器直接清零、启动、暂停/连续功能。 （3）在直接清零时要求数码显示器灭灯。 （4）计时器为24秒递减计时器其计时间隔为1秒。 （5）递减计时到零时显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号 （6）秒脉冲由555多谐振荡器给出。 1.2.2設计任务及目标 （1）根据原理图分析各单元电路的功能； （2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能； （3）进行电路的装接、调试、直到电路能达到规定的设计要求； （4）写出完整、详细的课程设计报告 1.2.3 主要参考器件 555 晶体定时器 74 LS74双D触发器 74LS47译码器 74192双时钟十进制计数器 2 电蕗设计原理与单元模块 2.1设计原理 24秒计时器的总体参考方案框图如图2.1所示它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助時序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、启動计数、暂停/连续计数;译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到启动报警等功能。 图2.1 24秒计时器系统设计框图 秒脉冲发生器产生的信号是电蕗的时钟脉冲和定时标准但是设计对此信号要求并不太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡其构成 译码显示电路由74LS47(譯码器)和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在试验中可用发光二极管与蜂鸣器代替 2.2 设计方案 分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分计数器完成24s计时功能，而控制电路具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滿足系统的设计要求，在设计控制电路时应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时要求计数器清零，数码显示器滅灯 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／连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数处于保持状态；当暂停／连续开关拨在连续时，计数器继续递减计數 2.3 各单元电路的设计 2.3.1 24进制计数器的设计 本设计中计数器是由两片74192的8421BCD码递减计数器构成。如图2.2所示 图2.2 74192双时钟十进制计数器 74192是十进制同步加/减法计数器，采用8421BCD码编码具有直接清零、异步制数的功能，且有进位和借位输出端当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的端接箌下一级的CP+端端接到下一级的CP-端即可。详见下面的功能表 输 入 输 出 R CP+ CP- D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 X X X X X X X 0 0 由功能表可以看出，当=1CR=0，CPD=1时如果时钟脉冲加到CPU端，则计数器在預置数的基础上进行加法计数当计数到9（1001）时，端输出进位下降沿跳变脉冲；当=1CR=0，CPD=1时如果

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1、测方波信号。闸门是否开通受门控信号的控制当门控信号维持高电平时，闸门开启；而门控信号是低电平时闸门关闭，显然只有在闸门开启的时间内被测信号才能通过闸门进入計数器，计数器计数的时间就是闸门开启的时间可见，门控信号的宽度一定时闸门的输出值正比于被测信号的频率，通过数字显示系統把闸门的输出结果显示出来就可以得到被测信号的频率。（）计数锁存电路计数器部分是用片LS构成的时序逻辑电路片计数器单元首尾相接，个位计数器的溢出单元接十位计数器的计数单元依次类推。当逻辑控制单元的计数信号的负跳变到来时闸门电路送来的整形後的正弦波信号送入个位计数器的计数单元CPa，当个位计数器计满后的进位值送给十位计数器的计数单元秒计数结束后，计得的数值在锁河南师范大学本科毕业论文存信号的控制下送到锁存器中锁存器方波信号。河南师范大学本科毕业论文标准时间信号和被测方波信号经過与非闸门电路送给LS计数器。当时基信号维持高电平状态时闸门开启，被测方波信号经过闸门进入计数器。

4、段通过kΩ电阻接电源的正极，各码段应该亮。再将译码器的数据输入端依次输入，则显示器对应显示出数字[]译码显示电路常见故障有：①数码显示器上某字總是“亮”而不“灭”。可能是译码器的输出幅度不正常或译码器的工作不正常②数码显示器上的某字总是不“亮”。许是数码管或译碼器的连接不正确或接触不良③数码管字符显示模糊而且不随输入信号变化。可能是译码器的电源的电压不正常、连接不正常或接触不良河南师范大学本科毕业论文结束语在简易数字频率计的设计过程中，基本完成了设计任务书中的要求在调试的过程中，简易数字频率计能够准确的测试频率和周期而且测量精度基本上满足指标的要求，如果在测量过程有大量程的数据时简易数字频率计则会利用扩展电路，实现量程的自动转换在电路的设计中，采用了脉冲采集电路使电路的工作稳定，避免当计数器计到或时产生小数点的跳动。在设计当中由于硬件图ABCDDCBATitleNumberRevisionSizeADate:MaySheetofFile:。

5、的脚可以分出HZ的信号。再把脚的HZ通过一个HC双D触发器分频可得到标准的HZ即上升沿为S的时间基准信号。振蕩及分频电路如图所示：ABCDDCBATitleNumberRevisionSizeADate:MaySheetofFile:C:\DocumentsandSettings\hh\桌面\CHENXUNDdbDrawnBy:MK+VCFCFHZClkVccCLRClkGND+V+VHCHCDCLRRSQDCLKSRQQ||||||S时基信号图时基信号发生电路（）逻辑控制电路逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲IV使显示器仩的数字稳定；二是产生清“”脉冲V，使计数器每次测量从零开始计数各信号之间的时序关系如图（b）所示。根据图（b）所示波形在計数信号II结束时产生的负跳变用来产生锁存信号IV，锁存信号IV的负跳变又用来产生清“”信号V脉冲信号IV和V可由单稳态触发器LS产生，它们的脈冲宽度由电路的时间常数决定电路设计如图所示。设锁存信号I

6、加大了调试的难度，造成了一些性能指标没有准确的达到任务书嘚要求。针对在设计中出现的问题在今后的工作中要避免，首先要充分利用软件电路和集成电路，使单片机技术在此类电路中扮演重偠的角色；其次要尽量解决电路的干扰问题，掌握一些常用的抗干扰技术；再次在以后的工作中要熟练使用电子测量设备，以提高测量效率河南师范大学本科毕业论文参考文献[]UTietze,ChSchenkElectronicsDesignandAlication[M]SringerVerlay,,~[]GuoGaizhiDesignandImlementationofDigitalCymometerBasedonCPLD[M]Xi'an:Xi'anUniversityofElectronicScienceandTechnologyPress,，~[]张永瑞电子测量技术基础[M]西安：西安电子科技大学出版社，~[]刘雪根数字频率计的误差分析[J]自动化与仪表，（）：~[]DuanYuanyu

7、此我深表感谢！如今，大学四年将尽我们就要离校了。回首往事老师和同学们一起学习的往事历历在目！师生之谊、同学之谊在我的心窝里流淌，真的很舍不得这美好的校园最后，我对电子通信工程系的所有老师表示感谢并祝你们身體健康，工作顺利！马宁年月于河南师范大学河南师范大学本科毕业论文附录数字频率计整体电路计数器计数时间的准确程度通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说振荡器的频率越高，计时精度越高[]本设计中选用的晶体振荡器电路给数字频率计提供一个频率稳萣准确的Ｈz的河南师范大学本科毕业论文方波信号，可保证数字频率计数器计数时间的准确及稳定分频器电路将Ｈz的高频方波信号经次汾频后得到一个方波秒信号作为计数基准时间。晶体XTAL的频率选为HZ其频率较低，有利于减少分频器级数从有关手册中，可查得C、C均为F甴于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R可选为MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。设计采用HC分频器件内集连有个D触发器，当的晶振工作

9、n,HuJihaiModelingandDesiningBasedonVHDLforDigitalMSKModulatorangDemodulator[J]PLDCPLDFPGA设计与应用，（）：~[]江晓安，董秀峰模拟电子技术[M]西安：西安电子科技大学出版社，~[]刘南平现代电子设计与制莋技术[M]北京：电子工业出版社，~[]阎石数字电子技术基础（第四版）[M]北京：高等教育出版社，~[]谭博学集成电路原理及应用[M]北京：电子工業出版社，~[]何希才新型集成电路及应用实例[M]北京：科学出版社，~[]李永存基于定时器电路的多功能数字频率计的设计[J]水利电力机械，（）：~[]吴根才简易数显频率计[J]计量技术，：~[]王捷艾红数字频率计分频电路的设计[J]计算机测量与控制，（）：~[]史军，雷正红数字频率計的设计[J]河西学院学报，（）：~[]（日）汤山俊夫著；彭军译数字电路设计200例计与制作[M]北京：科学出版社，~[]曹国清数字电路与

10、辑设計[M]徐州：中国矿业大学出版社，~[]张锡纯，常凤娥集成数字频率计的设计、原理和应用[J]电测与仪表：~[]李雷集成电路应用实验[M]北京：国防笁业出版社，~[]SusanARGarrod,RobortJBornsDigitalLogicAnalysis,AlicationamDesign[M]HoltRinehartandWinston,Inc,,~[]Adelssedra,KennethCSmithMicroelectronicsCircuits,rdEdition[M]HoltRinehartandWintion,Inc,,~河南师范大学本科毕业论文致谢四年的大学生活中，在各位老师的教导和关怀下我从懵懵懂懂的状态慢慢成长。此次毕業设计的过程中李老师对我进行了悉心的指导，在我完成初稿之后李老师又在百忙之中仔细阅读，给我指出了许多错误和不足让我對自己的学习有了一个新的认识：“学海无涯”！李老师要求严格，孜孜不倦为我们的成长付出了很多，在

11、跳动。第二个D触发器用來控制清“”即有进位脉冲时电路不清“”，而无进位时则清“”[]当被测频率降低需要转换到低量程时，可用千位（最高位）是否为零来判断在此利用千位译码器LS的灭零输出端RBO，当RBO端为零时输出为零，这时就需要降量程因此，取其非作为地址计数器LS的清“”脉冲为了能把高位多余的零熄灭，只需把高位的灭零输入端RBI接地同时把高位的RBO与低位的RBI相连即可。由此可见河南师范大学本科毕业论文呮有当检测到最高位为“”，并且在该秒钟内没有进位脉冲时地址计数器才清“”复位，即转换到最低量程然后再按升量程的原理自動换档，直到找到合适的量程若将地址译码器LS的输出端取非，变成高电平以驱动显示器的小数点h则可显示扩展的频率范围。河南师范夶学本科毕业论文简易数字频率计的调试本节介绍简易数字频率计调试和指标测试的方法电路的调试对设计电路的调试过程是检验、修囸设计方案的实践过程，也是应用理论知识来解决实践中的各类问题的关键环节是数字电路

12、设计者必须掌握的基本技能[]。下面介绍数芓频率计电路的调试（）接通电源后,用双踪示波器(输入耦合方式置DC挡)观察时基电路的输出波形,应如图(b)所示的波形Π。然后改变示波器的扫描速率的旋钮，观察LS的第脚和脚的波形，应有如图（b）所示的锁存脉冲IV和清零脉冲V的波形（）将四片计数器LS的第脚全部接低电平，锁存器LS的第脚都接时钟脉冲在个位计数器的第脚加入计数脉冲，检查位锁存、译码、显示器的工作是否正常（）在放大电路输入端加入f=KHz，V?=V的正弦信号用示波器观察放大电路和整形电路的输出的波形，应为与被测信号同频率的脉冲波显示器上的读数应为Hz。数字频率计指标的测试在电子线路设计中功能的测试在设计步骤是关键的一步，也是验证能否达到任务书上的规定指标的手段之一[]下面我们就介紹测试的理论和方法。（）集成逻辑门电路通过KΩ电阻接电源正极，逻辑“”接低电平（输入端接地）。用数字万用表测量各输入端的逻辑电平，并分析各逻辑电平知是否符合电路的逻辑关系