基于555定時器的籃球賽24s計時器設計方案
電子設計與仿真是電子技術基礎學習中的重點內(nèi)容,是將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力的一個關鍵環(huán)節(jié)。文中針對數(shù)字電路綜合知識的實驗要求,設計了籃球賽24 s計時器,并利用Multisim軟件進行了仿真。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201610/308103.htm1設計方案與電路組成
籃球賽24秒計時器是數(shù)字電路的簡單應用,在設計過程中,采用模塊化的設計思路,將該電路劃分為:計時電路、控制電路、顯示電路及報警電路四部分。
設計方案框圖如圖1所示。計時電路和控制電路是設計方案中的主要模塊,其中計時電路由秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器構(gòu)成。計數(shù)器完成24 s計時功能,控制電路主要完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)等功能。
圖1 24秒計時器設計框圖
在設計中,結(jié)合實際需求,計數(shù)器選取74LS192集成芯片,74LS192是十進制可編程同步加法計數(shù)器,它采用8421碼十進制編碼,并具有直接清零、置數(shù)、加減計數(shù)功能。利用反饋端和置數(shù)端實現(xiàn)進制的轉(zhuǎn)換;秒脈沖發(fā)生器由555集成電路或由,TTL與非門組成的多諧振蕩器構(gòu)成。顯示電路由 74LS48譯碼器和共陰極七段LED顯示器組成。報警電路在試驗中可用發(fā)光二極管和蜂鳴器代替。
2單元電路設計
2.1信號發(fā)生電路
秒脈沖的產(chǎn)生是由555定時器所組成的多諧振蕩電路完成。電路圖如圖2所示。當開關斷開時,555定時器產(chǎn)生周期為1秒的脈沖;當開關閉合時,電路無信號輸出,故74LS192計數(shù)器中無脈沖輸入,74LS192計數(shù)器維持在保持狀態(tài),即實現(xiàn)暫停功能。
圖2信號發(fā)生電路
2.2計數(shù)電路
用兩片74LS192計數(shù)器分別作為個位(低位)和十位(高位)的倒計時計數(shù)器,本設計只需要從“24”計數(shù)到“00”止,因為預置數(shù)不為“00”,故選用置數(shù)端(LOAD)來進行預置數(shù)。時鐘脈沖分別通過兩個與門輸入到74LS192計數(shù)器個位(低位)的DOWN端,當停止控制電路傳來停止信號時,將中斷時鐘脈沖,從而實現(xiàn)電路的停止功能。其中,低位的借位輸出信號用作高位的時鐘脈沖。
兩片741S192計數(shù)器具體接法:
Vcc、UP接+5V電源,GND接地;
時鐘脈沖自與門輸出后,連接到低位的DOWN,然后從低位BO‘接到高位的DOWN;
輸入端低位C、高位B接電源,其他引腳和CLR接地;LOAD接開關C的活動端,C的另外兩引腳分別接G的活動端和地。G的另外兩個引腳分別接到電源和地。電路如圖3所示。
圖3計數(shù)電路
2.3停止控制電路
計數(shù)器倒數(shù)到“0”時,需要將電路強制轉(zhuǎn)換到“24”并暫停?,F(xiàn)選取計數(shù)器到零的狀態(tài)24秒計時到“00”,從各引腳接到二與非門,當計數(shù)器從“00”狀態(tài)轉(zhuǎn)換到“99”時,用與非門把該狀態(tài)轉(zhuǎn)換成低電平(其余時間為高電平)控制LD,使電路轉(zhuǎn)換到“24”。由于數(shù)字“99”顯示時間很短,因此在實現(xiàn)從 “00”到“24”的轉(zhuǎn)換過程中看不到“99”狀態(tài)。觸發(fā)器的輸出端輸出低電平,使74LS192處于保持狀態(tài)。這樣就實現(xiàn)了轉(zhuǎn)換并停止的控制電路。電路如圖4所示。
圖4停止控制電路
增強計時器電路時效性 Multisim仿真“責無旁貸”#e#
2.4警報提示電路
警報提示就是在完成任一計時任務結(jié)束時,系統(tǒng)發(fā)出連續(xù)的提示音。
當顯示電路由“00”轉(zhuǎn)換到“24”時,與非門輸出低電平,而蜂嗚器的和LED1的正極接入高電平,故蜂鳴器和LED1均正常工作。從而發(fā)出報警信號。如圖5所示。
圖5警報提示電路
3總體電路設計
由555定時器輸出秒脈沖經(jīng)過R30輸入到計數(shù)器IC4的CD端,作為減計數(shù)脈沖。當計數(shù)器計數(shù)計到0時,IC4的13腳輸出借位脈沖,使十位計數(shù)器 IC3開始計數(shù)。當計數(shù)器計數(shù)到“00”時,使計數(shù)器復位并置數(shù)為“24”。本電路利用從“00”到“99”時,通過與非門,使電路置數(shù)到“24”并且保持該狀態(tài)。“99”是一個過渡狀態(tài),不會顯示出來,故本電路采用“99”作為計數(shù)器復位脈沖。當計數(shù)器由“00”跳變到“99”時,利用個位和十位的 “9”即“1001”通過與非門IC5觸發(fā)RS觸發(fā)器,使電路發(fā)生翻轉(zhuǎn),從11腳輸出低電平,使計數(shù)器置數(shù),并保持為“24”,同時LED發(fā)光二極管亮,蜂鳴器發(fā)出報警聲。
J1:手動復位按鈕。當按下J1時,不管計數(shù)器處于什么工作狀態(tài),計數(shù)器立即復位到預置數(shù)值“24”,并開始計數(shù)。
J2:暫停按鈕。當“暫停/連續(xù)”開關處于“暫停”時,振蕩器停止振蕩,計數(shù)器暫停計數(shù),顯示器保持不變,當此開關處于“連續(xù)”開關,計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)。
J3:啟動按鈕。J3處于斷開位置時,當計數(shù)器遞減計數(shù)到零時,控制電路發(fā)出聲、光報警信號,計數(shù)器保持“24”狀態(tài)不變,處于等待狀態(tài)。當J3閉合時,計數(shù)器開始計數(shù)。
4結(jié)束語
本電路設計簡單,并能較好的達到設計要求,通過將課本理論知識與Multisim仿真應用聯(lián)系起來,能夠有效增強學生的設計應用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
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