《电子信息工程实训》课程说明
《电子信息工程实训》课程以培养学生应用能力为宗旨，突出基础知识的掌握和实践技能的训练；注重实验室与工程开发的统一，通过一系列实训和产品设计，在实践中综合运用模拟电路、数字电路及单片机等相关知识，最终达到使学生具备电子电路系统开发的基本能力，为后续的复杂电路应用系统开发打下坚实的基础。
本课程在上课时以培养学生应用能力为宗旨，突出基础知识的掌握和实践技能的训练；注重实验室与工程开发的统一，通过一系列实训和产品设计，在实践中使学生掌握常用电工工具的正确使用；掌握电子元器件的安装、焊接等基本技能；了解常用的电子元器件的性能特点、命名方法及识别方法；初步掌握常用电子仪器设备的基本使用方法；学会分析与处理简单的电路故障。
由于本课程不需要教授新的理论知识，因此无需使用教材，仅使用教师自编讲义，便可完成该课程的教学任务。
项目1：基于MSI的篮球24秒计时器设计
1、前言
电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做时间提醒设备等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。
篮球作为一项全民健身项目，已有一定的历史。在中国，篮球很盛行，篮球比赛也日趋职业化。篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器，目前多数采用的是24秒制，但随着篮球制度的改革将会采用30秒制。有需要就会有市场，因此设计一款30秒计时器是非常有必要也非常有前景的。
该款计时器是在原来的基础上把24秒制改为30秒制。该计时器要有递减计时及报警功能。因此符合比赛中违例判罚的需要。
在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒限制。一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。
本设计主要能完成：显示30秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器全部显示为“0”；计时器为30秒递减计时其计时间隔为0.1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。
整个电路的设计借助于Multisim 10.0.1仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim 10.0.1下设计和进行仿真，得到了预期的结果。 2 方案的选定
2.1设计任务及要求
基本要求：
①设计一个计时器，要求具有显示24秒计时功能。
②设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/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，计时间隔为1秒。 提高要求：
计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。
2.2 计时器的特点及其应用
此篮球计时器操作方便，具有直接清零、启动和暂停/连续功能以及报警功能，大量的运用在篮球比赛里。
2.3 设计方案的比较与选定
本设计的核心部分是要设计一个24s倒计数器，并且对计数结果进行实时显示，同时要实现设计任务中提到的各种控制要求，因此该系统包括秒脉冲发生电路，计数器电路，译码显示电路，控制电路和电路报警电路5部分。其中，计数器电路和控制电路时系统的主要部分。计数器电路完成24s倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动记数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统的设计要求，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，数码显示器显示零。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24S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，出于保持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。系统设计框图如（1）、（2）。 （1）方案1：
图1 整体方框图一
（2）方案2：
外部操作开关 秒脉冲发生器 计数器 译码显示 控制电路 报警电路
秒脉冲发生计数器 译码显示 器 外部操作开关 控制电路 报警电路 图2 整体方框图二
方案一的控制电路对每一单元模块实行独立的控制，相对与方案2电路更具有稳定性，所以我们选择方案1。 3电路设计原理与实验电路 3.1试验理论分析
（1）8421BCD码24进制数递减计数器是由74LS192构成的。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。在减计数时，当需要进行多级扩展连接时，只要将低位的BO端接到高位的PD端 ，因为只有当低位片的计数结果到零状态时，BO才会有脉冲输出，且以低电平作为有效输出。只有当低位BO端发出借位脉冲，高位计数器才做减计数。当高，低位计数器全为零时，且CPD为0时，置数端2，计数器完成并行置数，在PD端得输入时钟脉冲作用下，计数器进入下一轮循环减计数。此计数器预置数为N=（00100100）=（24）10。.
（2）辅助时序控制电路，由与非门电路控制时钟信号CP的放行与禁止。
（3）本设计要求计时的时间间隔为1s，输出频率为1HZ，所以脉冲频率要为10HZ。采用由555集成块组成的标准脉冲发生电路。
3.2电路设计
此计数器由秒脉冲发生电路，计数器电路，译码显示电路，控制电路和电路报警电路5部分组成。
3.2.1标准脉冲发生电路的设计
秒脉冲发生电路产生的信号是电路的时序脉冲和定时标准，本电路采用555集成电路构成。
VCCR148U6R91KRESET2TRIGVCCDISCHGTHOLD3OUTGNDNE555115k765R268kCVOLTC1C20.01uF1uF
图3 标准秒脉冲发生电路
标准脉冲电路如上图所示[1]，它由555定时器组成的多谐振荡器，为系统提供时钟秒脉冲。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和R2向电容C2充电，其上电压按指数规律上升，当UC上升至2/3VCC，使3脚输出为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C2通过R2和T放电，2脚处电压下降，当2脚处电压下降到VCC/3时，3脚处电压翻转为高电平，电容C2放电所需的时间为
tpL?R2Cln2?0.7R2C （1） 当放电结束时，T截止，VCC将通过R1，R2向电容C2充电，2处电压由VCC上升到2/3VCC所需时间为
tpH?(R1?R2)Cln2?0.（ 7R1?R2）C （2）当UC上升到2/3VCC时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到了一个周期性的矩形波。
定时元件R1为15kΩ、R2为68kΩ、C为10μF，产生1Hz的标准脉冲信号，振荡器振荡频率计算公式
f?
11.43? （3）
tpL?tpH(R1?2R2)C
《电子信息工程实训》课程说明及讲义
