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I下棋定时钟设计学生:XX指导教师:XX内容摘要:下棋定时钟设计是在下棋比赛过程中,两人下棋时对双方的每一步行棋时间设定一个倒计时。本设计采用CD4060分频实现秒脉冲,可逆十进制计数器74LS192实现倒计时,LED数码管显示剩余时间。此设计应用十分广泛,可用于下棋比赛或者是平常的对羿中限定时间等。经过小小的改动,此设计还可用于其它倒计时,例如:篮球比赛中的24秒进攻倒计时,交通灯电路的设计等。本设计还有很多优点,如结构简单,制作成本低,便于空闲时个人制作。关键词:下棋分频倒计时LED显示IIChesssetclockdesignAbstract:Thetimingdesignofplayingchessisthatwhentwopeopleplaychessinplayingchesscompetitionprocess,atimecountdownissetuptothebothsidestolimitthetimeofeachfoot.ThedesignusestheCD4060todividefrequencytogainthesecondofpulse,reversibledecimalsystemcounter74LS192torealizethecountdownoftime,andtheLEDnumericalcodetodemonstratetheremainingtime.Theapplicationofthisdesignisverybroad,itmaybeusedtoplaychessprescribingatimelimittowaitamongcompetitionortwopeople’sgameintheusualtime.Byalittlechanging,thisdesignmaybeusedinothertimecountdown,forinstance:Countdown24secondsinbasketballattackinggame,circuitaldesignoftrafficlightandsoon.Thedesignstillhavingmanymerits,forexample,itsstructureissimpleandthecostislow,anditisfittopersonalmakinginsparetimeverywell.Keywords:PlaychessFrequencydivisionTimecountdownLEDdisplayIII目录前言.....................................................错误!未定义书签。1下棋倒计时系统设计介绍................................错误!未定义书签。2下棋倒计时整体电路设计................................错误!未定义书签。2.1选手按键部分的设计...............................错误!未定义书签。2.1.1RS触发器的特点............................错误!未定义书签。2.1.2按键部分的实现.............................错误!未定义书签。2.2秒脉冲的设计.....................................错误!未定义书签。2.2.14060的特点.................................错误!未定义书签。2.2.24013的功能.................................错误!未定义书签。2.3倒计时的设计.....................................错误!未定义书签。2.3.2秒倒计时的实现.............................错误!未定义书签。2.4显示部分的设计...................................错误!未定义书签。2.4.1数码管的选择...............................错误!未定义书签。2.4.2显示部分的实现.............................错误!未定义书签。2.5报警部分.........................................错误!未定义书签。2.5.1蜂鸣器工作原理.............................错误!未定义书签。2.5.2报警电路的实现..............................错误!未定义书签。2.6电源部分电路设计.................................错误!未定义书签。3设计总电路图...........................................错误!未定义书签。4方案局部仿真..........................................错误!未定义书签。4.1按键部分.........................................错误!未定义书签。4.2秒脉冲部分.......................................错误!未定义书签。4.3倒计时部分.......................................错误!未定义书签。4.4显示时部分.......................................错误!未定义书签。5元件清单...............................................错误!未定义书签。6结束语................................................错误!未定义书签。参考文献.................................................错误!未定义书签。41下棋定时钟设计前言为使用方便,下棋定时钟总体上只设计了两个按键,一个拨动开关和两个拨码开关,拨动开关用于开始或暂停,两个按键用于选手,以上每个器件配备一个指示灯,哪位选手按键的指示灯亮就表示对这位选手进行倒计时,开始开关指示亮表示开始,未亮则表示暂停,拨码开关用于设定倒计时时间。过程说明:下棋倒计时器通电后,所有指示灯熄灭,用拨码开关进行倒计时时间设定,拨动开关导通后,开始指示灯亮,可进行倒计时,甲乙中某方首先出棋,如甲方出棋后按下其按键,则乙的指示灯亮(甲的指示灯不亮),且同时对乙进行倒计时,乙方必须在倒计时结束前行棋并按下其对应的按键,此时甲的指示灯亮,对甲进行倒计时,如此循环,某一方在设定时间内未行完棋的,即未在倒计时到零前按下选手键的,蜂鸣器将报警。主要技术指标:▲应用数字电路设计一个下棋定时数字钟;▲限定时间为0~60秒;▲两人使用,停止本方计时,启动对方计时;▲超时报警;▲功耗低,体积小,重量轻,交直流两用。1下棋倒计时整体电路设计按照系统设计的要求,系统由6个模块组成:电源、秒脉冲、倒计时、选手操作、倒计时显示、超时报警。电源部分主要提供较稳定的5V直流电源;选手操作部分是要实现停止本方计时,启动对方计时;秒脉冲部分是要实现1Hz的脉冲信号,为倒计时部分提供信号源,下棋倒计时系统结构图如图2-1所示。图2-1下棋倒计时系统结构框图21.1选手案件部分的设计按键部分要求甲方按下其按键时,乙的指示灯亮,甲的指示灯不亮;乙方按下其按键时,甲的指示灯亮,乙的指示灯不亮。因此可以采用RS触发器对电路进行转换,具体设计如下:1.1.1RS触发器的特定基本RS触发器具有置“0”和置“1”的功能,这种功能是由触发信号决定的。RS触发器的真值表如图1.1.1-1,它由两个或非门组成,为高电平触发,此设计采用的是由四或门CMOS器件CD4001组成RS触发器[1]。图1.1.1-1触发器真值表1.1.2案件部分的实现如图1.1.2-1连接按键部分后,当按键A被按下时,Q端输出高电平B方指示灯亮,Q端输出低电平,A方指示灯不亮;当按键B按下时,Q端输出低电平B方指示灯不亮,Q端输出高电平,A方指示灯亮。从而可以实现停止本方计时,启动对方计时的要求。图中限流电阻R31和R32阻值参数计算如下[2]:门电路输入信号为高电平,输出为低电平,故有:DOLFCCIVVUR(1.1.2-1)(其中DI为LED的电流,FV为LED的正向压降,OLV为门电路的典型输出低电平电压)由于DI=5mA,FV=2.2V,CCU=5V,OLV=0.5V,所以可得:mAV.V.VR540225=480Ω(1.1.2-2)可取常用值470Ω。下拉电阻R33和R34是为了保证门电路没有悬空状态,阻值选择1kΩ。3564U3BCD4001123U3ACD4001S1SW-PBS2SW-PBD2LEDD3LED470R31470R321KR341KR33VccQQ12J1CON2图1.1.2-1按键部分的设计1.2秒脉冲的设计脉冲源是倒计时器的心脏,它能自动不停地产生脉冲信号,以供计时之用,其的稳定性和准确性对计时器起着至关重要的作用。由于整个电路需要1Hz的脉冲,采用将32768Hz的晶振用CD4060进行14级分频,分频后可得到2Hz的脉冲,再用4013进行一次分频,就可得到1Hz的脉冲。1.2.14060的特点CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数较高,而且CD4060还包含振荡电路所需的非门,使用更为方便。CD4060计数为14级2进制计数器,可以将32768Hz的信号分频为2Hz,图4的电路为常用的石英振荡电路,外接小容量电容和石英晶体与内部电路形成振荡,振荡频率有很高的稳定度和精度,Q5~Q14输出的是分别除以5622,……142的频率,Cb用于微调频率。4图1.2.1-1CD4060常用电路图1.2.213的功能用双D触发器4013构成T'触发器,实现二分频。1.2.3秒脉冲的实现由CD4060和4013组成的秒脉冲部分电路如图5,设计中C4选取15pF的瓷介电容,C5选30pF的微调电容。秒脉冲部分总电路如图1.2.3-1所示。5CLR12QD7QE5QF4QG6QH14QI13QJ15QL1QM2QN3CKI11CKO10CKO9U2CD4060Y132768HzC415P1MR1S6CLK3D5R4Q1Q2U4ACD4013BC530P1Hz图1.2.3-1秒脉冲部分总电路图在4013的信号输出端和两块74LS192计数脉冲进入端之间加入一个拨动开关S3(见总电路图),作为开始或暂停键使用。再加入发光二极管做指示灯,为保证其正常工作,采用与按键指示灯相同的接法,电阻采用同样大小的470Ω。1.3倒计时的设计要实现倒计时,除了秒脉冲之外,还需要倒计时计数器,此处可采用74LS192实现,因为74LS192是异步置数,同步可逆十进制计数器,且输出为BCD码。1.3.174LS192的特点选用74LS192是因为要求一开始显示的值为0~60秒中预选的数,而74LS192是可以预置的,其功能简介如下:▲CR是异步清零端,且高电平有效;▲LD是并行置数端,低电平有效,且在CR=0时有效;▲CPU和CPL是两个时钟脉冲,当CPL=1时,时钟脉冲由CPU端接入,并且CR=0,LD=1时,74LS192处于加计数状态;当CPL=1脉冲从CPD端输入,且CPL=CPU=1时,计数器处于保持状态。当CPL=1脉冲从CPD端输入,且CR=0,LD=1计数器处于减计数状态。▲CO是非同步进位输出端,BO是非同步借位输出端。674LS192的视图及管脚简介如图1.3.1-1,其真值表如1.3.1-1。图1.3.1-174LS192引脚图表1.3.1-174LS192的真值表输入输出CRCPLCPDD3D2D1D0
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