篮球比赛计时器

1、 电子技术课程设计电 子 技 术课 程 设 计成绩评定表 设计课题 ： 篮球比赛计时器 学院名称 ： 电气工程学院 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计地点 ： 31-220 设计时间 ： 2016-07-04-2016-07-10 指导教师意见：成绩: 签名： 年 月 日 电 子 技 术课 程 设 计 课程设计名称： 篮球比赛计时器 专 业 班 级 ： 学 生 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 课程设计地点： 31-220 课程设计时间： 2016-07-04-2016-07-10 电子技术 课程设计任务书学生姓名专业班级学号题 目篮球比赛计时器课题性质工程设

2、计课题来源自拟指导教师徐振方、张晓辉主要内容（参数）1 计时器应具有以下功能： 开机自动清零； 用数字显示篮球比赛全场时间； 用开关启动开始比赛，比赛过程中可暂停计时，又可继续计时； 上下半场时间到时能以音响自动提示并暂停计时，用开关启动下半场开始比赛。 2在逻辑实验箱上完成安装及调试。 3写出设计总结报告。给定条件： 1只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计。 2秒信号可以利用数字实验箱上的振荡信号，不必考虑时间精度。任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元

3、电路的设计要有详细论述。第5-6天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。主要参考资料1 康华光电子技术基础（模拟部分）（第5版）M北京：高等教育出版社，20042 阎石数字电子技术基础（第5版）M北京：高等教育出版社，20063 陈光明.电子技术书课程设计与综合实训M北京航空航天出版社. 2007审查意见系（教研室）主任签字： 年 月 日 目录引言3一、设计方案论证31.1任意进制计数器的构成、译码显示电路、脉冲发生电路、启/停控制电路、定时输出音响提示电路。31.1.1、计数器31.1.2、译码显示电路41.1.3、启/停控制电路41.

4、1.4、脉冲发生电路41.2总体设计框架4二、单元电路的设计52.1译码显示电路52.2用555定时器构成多谐振荡器：62.3秒信号电路72.4计数电路82.5清零电路92.6半，全场停止计时电路102.7.报警电路10三、总体设计电路11四、元器件清单及功能简介11五、设计总结12参考文献12引言本设计是对脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛40分钟计时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此计时器拥有了启动、暂停和继续的功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器增加到20分钟或40分钟时，会发出报警信号。本设计完成的中途计时

5、功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的效果，在社会生活中也具有广泛的应用价值。一、设计方案论证1.1任意进制计数器的构成、译码显示电路、脉冲发生电路、启/停控制电路、定时输出音响提示电路。1.1.1、计数器秒信号经秒、分计数器后分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位的计时输出信号，然后输出到译码显示电路。“秒”计数器应为60进制，而“时”计数器可为大于等于40的任意进制。1.1.2、译码显示电路 选用器件时应注意显示译码器和显示器的相互配合。一是驱动功率要足够大，二是逻辑电平要匹配。1.1.3、启/停控制电路开关电路 由于机械开关的机械振动不适合对反应速度极快的门电路进行控制，要加有防

6、抖设置的开关。启/停控制电路当 SW2=1（开关置于启动位置）时，秒CP可加进秒计数器；SW2=0（开关置于暂停位置）时，秒CP被断开，则秒停走。SW1=1（半/全场时间未到）时可走秒；SW1=0（半/全场时间到）时停走秒。清零电路 若选用加法计时，则当计到全场40分钟后，要继续开始新的一场比赛，必须清零。 开机时要求清零，可选用RC电路来实现，也可设置74hc192相关位实现清零。半/全场时间到音响提示电路用外加电源直接驱动小功率喇叭发声，当小喇叭负引脚接低电平时，喇叭通路，报警提示。半/全场时间到控制计时器若为加法，则半场时间到及全场时间到（20/40分）时，正好Q1（分十位的最低位）产生

7、下降沿，可利用此下降沿控制SR触发器置0，则可令Q*=0。计时器若为减法，则应先给计时器置数40分，再作减法，当减到20分时半场到，减到0分时全场到，如何令Q2=1请自行考虑。按钮开关SW1打到暂停位置可以使Q2恢复为0，停止音响提示。1.1.4、脉冲发生电路用555定时器构成多谐振荡器电路，通过计算，选择合适的电阻和电容，产生1HZ的脉冲信号。1.2总体设计框架通过使用555定时器构成多谐振荡器电路，产生1HZ秒脉冲信号，使用4片74HC192组成两个60进制计数器，分别作为秒计数，和分钟计数，通过74LS48译码，显示在共阴极七段数码管上，设置清零开关，可实现计时清零功能，当计时到半场时，

8、通过分十位产生的下降沿信号，使用SR触发器，输出Q*=0，使脉冲发生器暂停工作，同时蜂鸣器报警提示，通过拨动半场开关，继续下半场计时，计时到40分钟时，停止计时，蜂鸣器报警提示。实现了开机自动清零；用数字显示篮球比赛全场时间；用开关启动开始比赛，比赛过程中可暂停计时，又可继续计时；上下半场时间到时能以音响自动提示并暂停计时，用开关启动下半场开始比赛。二、单元电路的设计2.1译码显示电路74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，秒计数器、分计数器的计数分别输送给各自的显示译码器74LS48N，再将数送给各自的数码管，显示出分、秒的计时。电路如

9、图1所示为译码显示电路。图1译码显示电路图2 74ls48引脚功能表七段译码驱动器功能表2.2用555定时器构成多谐振荡器：用555定时器构成多谐振荡器电路如图(a)所示。电路没有稳态,只有两个暂稳态,也不需要外加触发信号,利用电源VCC通过R1和R2向电容器C充电,使uC逐渐升高,升到2VCC/3时,uO跳变到低电平,放电端D导通,这时,电容器C通过电阻R2和D端放电,使uC下降,降到VCC/3时,uO跳变到高电平,D端截止,电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。如此循环,振荡不停, 电容器C在VCC/3和2VCC/3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲,其波形如图(b)所示。输出信号uO

10、的脉宽tW1、tW2、周期T的计算公式如下:tW10.7(R1R2)CtW20.7R2CTtW1tW20.7(R12R2)2.3秒信号电路图3是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定于数字中的质量.通常晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。图3.脉冲发生器电路图4.多谐振荡器与分频电路为计数器提供计数脉冲和为计数器提供校时脉冲。f=1.43/0.7(Rw+2R)C多谐振荡器的频率设计为1Hz，R为50k,C为4.7Ff=1.43/0.7(Rw+2R)C=1.43/0.7(42+2*50)*103*4.7*10-61Hz2.4计数电路计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件

11、，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。74LS192 为可预置的十进制同步加/减计数器（双时钟），其清除端是异步的。当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能；预置是异步的，当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0Q3）即可预置成与数据输入端（P0P3）相一致的状态；计数是同步的，靠CPD、CPU同时加在4个触发器上而实现。在CPD、CPU上升沿作用下Q0Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU，此时另一个时

12、钟应为高电平。 当计数上溢出时，进位输出端（TCU）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPU低电平部分的低电平脉冲；当计数下溢出时，错位输出端（TCD）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPD低电平部分的低电平脉冲。 当把TCD和TCU分别连接后一级的CPD、CPU，即可进行级联。如图5所示。图5.计数器电路图6.74HC192功能表2.5清零电路如图7所示通过上拉电阻，产生高电平信号，按下开关，将高电平信号送入74HC192清零端，实现清零功能。图7清零电路2.6半，全场停止计时电路图8.半场停止计时电路当计数器到20分钟时，分十位计数器Q1产生下降沿信号，通过SR触发器，输出Q*=0信号，通过二极管接

13、入脉冲发生器，555的7号引脚DC端，暂停产生脉冲信号，拨动半场开关SW1，555芯片7号脚恢复高电平，继续计时。2.7.报警电路当半，全场时间到时，SR触发器输出低电平，蜂鸣器工作，产生报警，如图9。图9报警电路三、总体设计电路总电路设计图四、元器件清单及功能简介元件名称规格及作用数量74LHC92十进制加计时器474LS48译码器4七段数码显示器共阴极474LS00与非门274LS04逻辑非门2电容10nf 1电容10uf1电阻42k4电阻50k2电阻10K2开关控制5导线连接若干五、设计总结数字电子技术是我们这个学期新开设的课程，虽然它和模电一样是电子技术基础，但通过学习发现它们之间的区别还是很大的。看到设计课题后要有信心把它做好，不要退缩。其实再难的事只要有信心，肯用心，积极主动就一定能做好！我刚看到设计课题时的时候，也感觉很难，不知从何着手。但是这个早晚都得做，万事开头难嘛。其实有些事看似困难，但只要我们认真去做就能做好，所以在面对没把握的事情时，我们绝对不能有畏难情绪。通过课程设计我们发现实践才是活生生的东西，通过实践仿真，很多事情就会变得很容易甚至比理论上的更简单。条条框框的理论看起来很乏味，有时也难以理解，但自己亲身去实践