NBA篮球竞赛24秒计时器的设计

1、 电子技术课程设计 课程题目：设计NBA篮球竞赛24秒计时器 NBA篮球竞赛24秒计时器的设计 在这几天的课程设计中，我们一组成员运用数字电路和模拟电路的基本知识，共同设计完成制作了一个NBA篮球竞赛24秒计时器。 一.计时器电路的设计要求 这次实践要求设计一个24秒计时器显示报警系统:电路启动后开始倒计时，计时间隔为1s，并要求由555定时器构成的多谐振荡器产生周期为1s的脉冲信号，作为计数器的时钟脉冲, 二位7段显示秒,倒计时至0秒时，电路报警。报警声持续3S,显示器不能灭灯.计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能利用外部开关控制。 二.系统设计结构框图 根据给定设计任务及要求,确定系统原

2、理框图如图1所示。图中,计数器完成24秒倒计时功能, 控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计时,译码显示电路的显示与熄灭、定时时间到报警功能。 图1.系统设计结构框图 三.电路设计所采用的主要芯片简介1. 74LS192集成计数器(1)74LS192引脚图如下各引脚功能符号的意义：D0D3：并行数据输入端 Q0Q3：数据输出端CU：加法计数脉冲输入端 CD：减法计数脉冲输入端RD ：异步置 0 端（高电平有效） ：置数控制端（低电平有效）C ：加法计数时，进位输出端（低电平有效） B ：减法计数时，借位输出端（低电平有效）(2)74LS192功能表 输入输出LD RD CU CD

3、 D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q3 Q40 0 × × d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d31 0 1 × × × ×加计数1 0 1 × × × ×减计数1 0 1 1 × × × ×保持× 1 × × × × × ×0 0 0 02.555定时器555 定时器是一种模拟和数字电路混合的集成电路。它结构简单、性能可靠、使用灵活，在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器

4、、电子玩具等许多领域中都得到了应用。 目前生产的定时器有双极型和 CMOS 两种类型.通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而 CMOS 定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。 555 定时器工作的电源电压范围很宽，并可承受较大的负载电流。555定时器内部结构简化原理图555定时器引脚图3.74LS47及七段显示器 74LS47 用于驱动共阳极数码管，其输出端与七段显示器相连，七段显示器用于显示数字和字符。它由 7 条发光二极管（ag）和 1 个点状发光二极管 (h) 组成。是共阴极器件（阴极接地），给 ag 高电平，相应的二极管发光。74LS47译码器七段显示器 四.电路各个功能部分设计 1.

5、标准秒脉冲发生电路标准秒脉冲发生电路如图2所示, 它是由555定时器组成的多谐振荡器。定时元件R1 为630k, R2 为400k, C为1F,产生1Hz的标准脉冲信号。计算公式如下:充电时间为 （ ） Cln2 0.7 （ ） C 放电时间为 Cln2 0.7 C 振荡周期为 T 0.7 （ 2 ） C 振荡频率为 图2.标准秒脉冲发生电路 2.计数器及译码显示电路 计数器采用74LS192同步可逆双时钟计数器,其管脚引线排列图如图3所示。74LS192的UP、DOWN端分别是加/减计数器的时钟输入端。在置数控制端LOAD = 1、清零端CLR = 0的情况下,若DOWN = 1, 计数脉冲

6、加入到UP端,则计数器在预置数的基础上完成加计数, CO端发出进位负跳变脉冲;若UP = 1, 计数脉冲加入到DOWN端,则计数器在预置数的基础上完成减计数,当减计数到0时, BO借位输出端发出借位负跳变脉冲。LOAD为异步并行置数控制端,当LOAD= 0时,计数器置数,LOAD = 1时,计数器处于计数状态。计数器及译码显示电路如图4所示。用两片74LS192设计成二十四进制减法计数器,由74LS47译码,七段码显示器显示计时时间。计数器个位接成十进制,置数端A、B、C、D均接低电平“0”。计数器十位接成三进制, A、B两置数端接高电平“1”, C、D端接低电平“0”。计数脉冲信号接入个位计

7、数器的DOWN减脉冲输入端(UP端接高电平) 。根据设计要求,计数器计数到零时应停止计数,为此,将十位计数器的BO借位端与脉冲信号源通过与门联接,使计数到零时,BO2= 0,封锁CP信号,计数器保持零状态不变,控制电路发出报警声信号,使报警电路工作,信号灯亮。 图3.计数器及译码显示电路3.控制电路 篮球竞赛24秒计时器功能控制由外部操作开关控制实现,如图5所示。开关A实现计数器的暂停/计数控制。当A为“1”时(上合) ,秒脉冲发生器发出的秒脉冲信号被封锁,计数器暂停计数;当A为“0”时(下合) ,控制门电路打开,秒脉冲信号送到计数器的减脉冲输入端;开关J1控制计数器的LOAD异步并行置数控制

8、端,当J1右合时,LOAD= 0,计数器预置数,J1左合时,LOAD= 1,计数器处于计数工作状态。计数器清零通过开关B控制, CLR = 1时计数器清零, CLR = 0时,计数器正常计数。图4.控制电路4 .报警电路该电路的输入信号利用一个非门和一个与门产生一个一次阶越的信号输入到555定时器的2口中，使输出信号高电平持续约为3秒，使铃声持续3秒，并伴随灯亮。图中电阻选2.7k欧，电容选1uF。图5.报警电路五.电路仿真 将各部分电路模块联接成完整的篮球竞赛24秒计时器电路,如图6所示。篮球竞赛24秒计时器开始计数之前,首先将控制开关B 上合,使计数器清零端CLR = 1,计数器清零。此时

9、,显示器显示“00 ”。而后将B下合,使CLR = 0 ,不影响计数器的工作状态。将计数/暂停控制开关A上合,使计时器处于计数状态。此时,控制开关B引入低电平,打开控制门电路,秒脉冲信号将通过与非门和反相器输入到个位计数器的减计数输入端DOWN端。再将置数控制开关J1闭合,使LOAD= 0,对74192进行预置数。由于计数器已设置成二十四进制,为此,显示器将显示24。断开L开关(LOAD= 1) ,计数器从24开始减计数,计时时间到,十位计数器的借位端BO2= 0,此信号将关闭控制门电路,即关闭1与非门和反相器,秒脉冲信号被封锁,计数器不能获得计数脉冲信号而暂停计数,并保持零状态不变,显示器显

10、示“00”,一次计时完成。同时,控制电路发出报警信号,报警电路工作,信号灯亮,警铃响。在计数过程中,可随时将计数/暂停开关A右合,暂停计数。六使用Protel绘制的电子线路图七设计总结与实验心得体会电子元器件是构成电子电路的基础，进行电子课程技术设计，我们只有深入了解元器件的功能、性能参数、使用条件和引脚分布等，才能确定设计方案，正确选用元器件和对电路进行安装调试等。这次设计中，我们了解元器件的方法主要是通过查阅课本，因为课本上关于最基本器件的原理与性能介绍浅显易懂，我们很容易掌握，然后加以运用。而通过上网的方式查阅资料，我们也发现了电子器件品种繁多，新品种不断涌现，性能不断提高，相应的器件资

11、料也在不断更新。在参与实际设计的过程中，我们才知道了解器件的外特性和正常工作的条件是正确使用器件的基础，而了解其内部电路的工作原理前者才可以灵活地应用这个器件，充分发挥其功能，设计出性能优良的电路所必须的。几天的努力让我们取得了预期的成果，却也在实践的过程中遇到了或大或小的难题。按照设计要求，我们需要用555定时器构成的多谐振荡器产生周期为1s的脉冲信号，作为计数器的时钟脉冲。这本身只用到了很简单的理论知识，我们在设计中按照计算出的结果选择电阻与电容大小，却在示波器中看不到预期的1HZ的方形脉冲。我们绞尽脑汁的思考讨论原因，多次更换电阻与电容大小，得到的结果都是大同小异。无可奈何之际，向老师求教，得到的解释是这是使用的软件原因，真是让人哭笑不得的结果。又一次使用555定时器构成单稳态触发电路时，我们同样遇到了难题。输入信号不能产生节阶越信号，在我们试用两个555定时器不能产生预期的效果后，突然想到了用非门产生滞后，再输入到与门中，就能产生能够阶越的信号了。这样就可克服了这个难题。 电路仿真部分需要将所有的功能电路连接，合为整体，完成完整的计时功能，这是需要认真与细心的工作，我们所做的就是耐心完成。 总而言之，这次课程设计，加深了我们对理论知识的理解，而将理论很好地应