象棋竞赛计时器设计.docx
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象棋竞赛计时器设计.docx
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象棋竞赛计时器设计
课程设计
课程名称数字电子设计
课题名称象棋竞赛计时器设计
专业自动化
班级0904
学号31
姓名王光
指导教师陈意军
2011年12月8日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称:
数字电子技术
题目:
象棋竞赛计时器设计
专业班级:
自动化0904学号:
31
******
*******
审批:
任务书下达日期2011年11月28日
设计完成日期2011年12月9日
设计内容与设计要求
一.设计内容:
1.设计并调试象棋竞赛计时器;
2.设计象棋竞赛甲、乙基本用时加计数器,2时00分00秒,以数字形式显示。
3.甲、乙在2小时基本用时用完后,开始读秒;甲、乙读秒分别为30秒倒计时,每隔一秒,计数器减一。
某方30秒用时完后,甲乙自动切换;若少于30秒,则手动切换。
以数字形式显示倒计时时间。
4.外置控制开关,控制计时器的直接清零和置数、启动甲或乙。
5.计时计数器减致零,显示器显示00,电路发出报警信号,表示该方超时。
6.要求设计振荡器。
7.功能扩展(自选);
二.设计要求:
1.整体设计给出框图,提供总电路图;
2.单元模块设计,给出具体设计思路和电路;
3.给出各单元模块电路、总电路图的仿真结果;
4.电路硬件实现和功能调试
5.写出设计报告;
主要设计条件
1.提供中规模芯片;
2.提供电源和调试设备;
3.提供EWB设计软件
说明书格式
1.设计封面;
2.任务书;
3.说明书目录;
4.设计总体思路,基本原理和框图(顶层电路图);
5.单元电路设计(各次级模块电路图);
6.设计仿真;
7.电路调试
8.总结与体会;
9.附录;
10.参考文献
11.课程设计成绩评分表
进度安排
第一周星期一:
课题内容介绍和查找资料;
星期二:
总体电路设计和分电路设计;
星期三:
分电路设计与仿真;
星期四:
总体电路电路仿真,修改方案,电路调试;
星期五:
确定设计方案,安装电路;
第二周星期一~二:
安装、调试电路或验收电路;
星期三:
安装、调试电路或验收电路;
星期四~五:
写设计报告;
星期五下午:
答辩;整理实验室
参考文献
第一节总电路设计思路和总体框架
1、设计内容简介
本次课程设计要求设计一个象棋计时器,其要求为:
竞赛者甲、乙基本用时加计数器,2时00分00秒,以数字形式显示。
甲、乙在2小时基本用时用完后,开始读秒;甲、乙读秒分别为30秒倒计时,每隔一秒,计数器减一。
某方30秒用时完后,甲乙自动切换;若少于30秒,则手动切换。
以数字形式显示倒计时时间
2、设计思路
象棋竞赛计时器采用7个数码显示器分别显示2小时顺计时和30秒倒计时,由于顺计时与倒计时同时存在,故考虑用74LS192(十进制加/减计数器)和74LS160(十进制计数器)来实现两个计数模块的计数功能。
设计要求在2小时顺计时完后报警,并启动30秒倒计时。
这里首先捕捉2小时顺计时完的特征输出信号作为30秒倒计时电路启动的大前提。
由于要实现甲30秒用时完后,能自动停下,并可以通过开关切换到乙,这里利用两个74LS32(四—二输入或门)来捕捉30秒倒计时用完信号,再通过74LS112(二—JK触发器)和开关一同构成控制电路,实现甲乙用时切换功能。
利用开关将各芯片清零端相串接至高电平,低电平有效的另接至74LS04(六输入反向器),实现清零功能。
利用零界时刻的特征信号产生报警器信号,实现2小时用时以及30秒倒计时报警功能。
报警功能通过外部连接发光二极管来实现!
并且通过灯的状态来表示甲、乙的切换。
3、总框架图
第二节模块设计思路、电路图及其仿真图
1、译码驱动电路、显示电路模块
采用74LS48(BCD—七段显示译码器)作为七段晶体管的显示驱动器,输入端A、B、C、D是以二进制码为输入信号。
输出端QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG分别接七段显示器的a、b、c、d、e、f、g端进行信号输入,可以显示0到9十位数字。
在用74LS48时应注意将BI'/RBO'(灭灯输入/灭灯输出)端、LT'(灯测试输入)端、RBI'(灭零输入)端、VCC(电源)端都接高电平。
GND(接地)端接地。
图2-1译码驱动电路、显示电路模块电路图
2、2小时计时电路及仿真
1、基本电路
本电路采用5片74LS160来设计2小时电路。
具体电路如下:
上述电路中,秒针的个位的进位端接十位的CP端,构成秒计时器,其进位端通过一个与非门接到分计时器的个位CP端,依此,构成了2小时计时器。
2、2小时计时电路仿真图:
仿真显示该电路一切正常
3、30秒计时器电路及仿真
1、基本电路
由于74LS192具有减法计数功能,故采用74LS192来构建30秒减法计数。
设计要求甲、乙选手各可以用时30秒,在甲用时完后,自动切换到乙,并报警。
也就是说一个30计时完后要置数30,在开始计时。
30秒倒计时的各位用1片74LS192实现,但是要注意CP输入端该为DOWN(减计数信号端)端,而UP(加计数信号端)端接至高电平。
BO'(借位信号输出)端与十位的DOWN相连,作为十位的脉冲信号。
十位置数输入端A、B接高电平,C、D接低电平,为置数做准备。
这里需要捕捉到零的信号用以置数。
采用74LS32(四—二输入或门)实现信号捕捉以及输出,QA、QB、QC、QD分别或连接,当且仅当秒计时的各位和十位都为0时才会输出信号“0”,联结秒计时十位LODA'(置数)端,让芯片端置数。
并利
用74LS112来实现甲乙状态的转换,通过灯亮与灯灭来表示这两者。
2、30秒计时器仿真图
(注:
灯亮表示“甲”;灯灭表示“乙”)
(甲)
(乙)
4、控制电路的设计思路
由于设计要求是2小时计时完后,才开始30秒倒计时。
又更具具体实际加入在30秒倒计时的时候,甲、乙双方可以分别用时30,也可以不用30秒即可切换选手等功能。
并且要显示每时刻是哪位选手下棋的状态。
要实现2小时计时完时刻报警,以及30秒用时完时刻报警,以及整体清零功能。
为了便于外部开关对整个电路的控制,设计了控制电路,与外部开关相连。
这里利用了74LS112(二—JK触发器)和一个开关对状态显示进行信号输出和转换控制。
将清零端相串联,用一开关一段接高电平,一段接地,进行清零控制。
5、控制电路电路图
第三节总电路的设计与仿真
由于设计要求是2小时计时完后,才开始30秒倒计时。
又更具具体实际加入在30秒倒计时的时候,甲、乙双方可以分别用时30,也可以不用30秒即可切换选手等功能。
并且要显示每时刻是哪位选手下棋的状态。
要实现2小时计时完时刻报警,以及30秒用时完时刻报警,以及整体清零功能。
为了便于外部开关对整个电路的控制,设计了控制电路,与外部开关相连。
这里利用了74LS112(二—JK触发器)和一个开关对状态显示进行信号输出和转换控制。
将清零端相串联,用一开关一段接高电平,一段接地,进行清零控制。
总电路图
总电路图仿真(2小时)
总电路图仿真(30秒进行中)
总电路图仿真(30秒未完切换)
第四节总电路的安装与调试
1、调试步骤:
步骤一:
检查仿真图是否完全打到设计要求;
步骤二:
对仿真图进行进一步改造,把单个的逻辑门都用相应芯片想接连。
将试图重叠的线摆正。
将高电平归总,接地端归总为一个电源和接地端(最好用红线表示接高电平,蓝线表示接地以方便接线);
步骤三:
联接2小时模块电路,注意各接线端对应实际芯片管脚。
特别注意悬空管脚本应该对应的电平。
联接好后给以脉冲信号,对模块进行调试,使其能正常运行;
步骤四:
联接30秒倒计时电路,注意各接线端对应实际芯片管脚。
特别注意悬空管脚本应该对应的电平。
联接好后给以脉冲信号,对模块进行调试,使其能正常运行;
步骤五:
将2小时计时电路与30秒倒计时电路相连。
实现两者的制约关系。
接好后给以脉冲信号,对两模块进行调试,使其能正常运行;
步骤六:
联接控制电路,实现清零、暂停、启动、切换选手、状态显示、报警等功能;
步骤七:
整体运行,检查是否能如仿真实现各项功能,对不能实现的功能加以修正,对没实现的更能加以补充。
2、实物接线图:
(2小时进行中)(2小时完切换30秒)
(30秒计时)(清零)
第五节故障检查和分析及解决方案
1、故障类型:
故障一:
2小时计时接好后,发现只有秒计时的第一次循环正常,其他会出现乱码。
分析:
在实际电路中如果管脚悬空,会随机产生信号,第一次循环是启动电路开始,在一次循环后置数端得到信号,但是置数输入端除接高电平管脚外,其他都悬空,出现随机置数现象,导致乱码。
解决方案:
将所有悬空的默认管脚都接到低电平。
故障二:
整个电路接好线后,发现某些功能不能正常运行,或者时而可以时而不可以,或者需要用手碰着某处才可以运行。
分析:
这是明显的接触不良的症状,用手轻轻压实现该功能的芯片,看是否有松动。
用镊子碰实现该功能的芯片、
开关,看是否能恢复正常。
解决方案:
找出接触不良点,对其进行加固,或者替换。
故障三:
30秒倒计时不能正常切换。
分析:
在单个30秒倒计时模块的设计里面不包括切换选手功能,切换选手功能是在控制电路里面实现的。
主要实现芯片是74LS112和74LS08。
解决方案:
对切换功能进行信号跟踪,将一个发光二极管用线连接,用镊子夹住未连端,点触信号传输路径,检验是否符合理论电平值,查处问题所在处,进行改正。
第六节心得与体会
“细节决定成败”。
数字电子技术课程设计就是这样的一种注重细节的的课程设计。
就像是一艘船,只有每个螺钉都稳固了才能劈浪远航。
这个设计,我经历了从一无所知无所适从,到有点眉目去无从下手,到开始动手错误百出,到开始专研万千疑惑山穷水尽,再到寻寻觅觅为求一点明悟,最后无数柳暗花明汇集成一片空明,原来也不过如此罢了。
我是很喜欢数电这门功课的,以前学的也不错。
在做课程设计的时候是摩拳擦掌想大干一场,但是从分到课题开始就一直眉头紧缩,我所适从。
晃荡到图书馆借相关书籍,但是却早已被人捷足先登,留给我的只有更多疑惑和黯然神伤。
回到宿舍,便开始上网查资料,翻阅以前学过的资料,貌似找到了怎么下手,却不知道从何处下手,最后发现自己对Mulitism仿真软件都不很熟悉,任务又那么重,一时都有放弃的想法。
但是陈老师不会让我放弃的,或者说陈老师不会给我放弃的理由的,而我自己也没找到足够让自己放弃的理由。
所以硬着头皮继续下去。
搞了整整一个下午,尽管错误百出,却也勉强能用好Mulitism仿真软件了。
接下来据着手设计整体框架。
经过三天的费尽心力,“不择手段”,终于弄出了整个电路图。
感慨也罢,幸福也罢,我却只是淡然回顾以往,继续接下来的征途。
接线差点让我崩溃了。
我和我的搭档总共接了3次线,从开始只能装了不行再拆,到装好不行碰运气乱动,到装好不行试着找模块,,找问题,到最后完全掌握怎么去检查故障,分析故障,排除故障。
我们不断努力,不断探索,不断总结。
把握好每一个细节,接好每一根线,检查好每一个芯片的好坏,是整个电路能否实现它功能的关键,也是一个人能否实现自我价值的关键。
认认真真,仔仔细细做好每一件你应该做的事,你就会有意外的惊喜。
在失败时不要烦躁,一颗平常的心去对待困难才能左右困难,解决问题,不然就只能被困难左右。
每次我们接线失败后我们总是让搭档去拆掉重接,而自己就流出时间总结、反省,找出问题所在,已避免问题再次出现。
可以这样说,如果我们一开始就已做后的心态与方法去接电路,就算没有经验,但是我们一次成功,可是事实却不是如此。
所以做什么事情都是要摆正好心态,用对方法才能高效完成。
从这次设计,我也看到了自身的一些亟待解决的问题,就快要踏入这个社会,我们从是的岗位很有可能就是这样的研发课题,对个人的能力要求较高,需要各方面素质动很好。
这次课程设计,给了自己一个平台,也给了一次锻炼机会,确实受益颇多。
但还是需要自己主动寻求这样的机会,来锻炼自己,以实现自我价值。
附录
1)74LS192管脚
图7-174LS192管脚
74LS192真值表
2)74LS112管脚
图7-274LS112管脚
74LS112真值表
3)74LS04管脚
图7-374LS04管脚
74LS04真值表
4)74LS08管脚
图7-474LS08管脚
74LS08真值表
5)74LS32管脚
图7-674LS32管脚
74LS32真值表
6)74LS160真值表
74LS160管脚
74LS160功能表
电气信息学院课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案的合理性与创造性
软件设计完成情况
硬件调试完成情况
设计说明书与设计图纸质量
答辩情况
独立工作能力
完成任务情况
出勤情况
综合评分
指导教师签名:
________________
日期:
________________
注:
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容;
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序:
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件(非16K大小的图纸及程序清单)。
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- 关 键 词:
- 象棋 竞赛 计时器 设计