完整版篮球竞赛24s计时器

1、电子课程设计-篮球竞赛24s计时器学院：电子信息工程学院专业、班级：姓名：.学号：指导老师：_2013年12月22日目录1 设计任务及要求32 总体框图33 器件选择44 模块功能55 总体设计电路图116 硬件调试137 设计心得14篮球竞赛24s计时器一、设计任务及要求1、设计任务本设计主要能完成：在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间24秒限制。一旦球员的持球时间超过了24秒，它就自动报警从而判定此球员的犯规。2、基本要求1 .要求电路为24秒递减计时，每隔1秒钟，计时器减1;2 .要有外部

2、开关，控制计数器的直接清零、复位、启动和暂停/连续计时功能；3 .当计时器倒计时为零时，即定时时间倒，显示为零，同时发出声光报警信号。二、电路框图及工作原理2.1电路框图24秒计时器的总体方案框图如图2-1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能.而控制电路完成计数器的直接复位、启动计数、暂停/连续计数；译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到启动报警等功能。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路可采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。译码显示电路四线数码管报警电路在试

3、验中可用蜂鸣器实现。控制电路报警电路外部操作信号图2-1总体方案框图2.2设计方案本设计中，24进制计数器是整个电路的核心部分，我选择74LS192进行24进制同步减法、加法计数。选择两个四段数码显示管进行显示。根据设计要求，本课程设计采用555计时器制成的多谐振荡器，对24进制计数器进行秒脉冲的输入。在本设计中，因为我们需要对其进行暂停、复位、加法、报警等控制，所以我们使用了三个开关来控制计数器的各功能的实现，从而实现了各种功能的。三、选择元器件设计所需主要器件如表1所示。表1所需原器件器件名称数量74LS19212CM55517400Nr1数码管2灯泡1蜂鸣器1开关、电阻、电容四、模块功能

4、4,124秒倒计时设计根据设计要求，本设计需要实现24进制递减功能，所以本设计采用十进制同步减法计数，因此使用2片74LS192集成芯片来实现计数功能。十进制可逆计数器74LS192引脚排列及逻辑符号如图4-1-1(a)、(b)所示，它具有双时钟输入，并具有消除和置数等功能。VocPcMRTCoKuPlaPjpi间网扃而用阿可山团Ijj臼区固区PlQ|。0CP口CPUQ?03GhC图4-1-174LS19215J1041114的引脚排列及逻辑符号表174LS192功能表输入输出MRPLc号%P3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdcbadcba011XXXx加计数01

5、1XXXX减计数在本次设计中，因为我们要实现24进制计数功能，所以我们首先应该对计数器进行置数，由于(24)10=(00100100)8421BCD所以要先对74LS192两芯片进行置数，令第一块集成块的置数端Q3Q2Q1Q0=0010,令第二块的为Q3Q2Q1Q0=010Oo把第二块芯片的借位端空口与第一块芯片的脉冲输入端相连，从而进行实现借位功能。电路接线如图4-1-3二一号MlANMG二八Ui74LS192DCuiWE。工ddz=AXM2二AU274LS1925v图4-1-324s倒计时电路4.2秒脉冲的设计根据设计要求，本电路需要产生间隔为一秒的时间脉冲，完成正确的计数功能。所以选择5

6、55定时器来设计此模块。从而产生标准的秒脉冲。1 .器件特性555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小使用起来方便.只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成施密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。2 .自激多谐振荡器用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供脉冲。R1、R2和C1为外接定时元件，高、低电平触发输入端项链并接到定时电容C1上，R1和R2的节点与放电端相连，电压控制端不用，通常接0.01uF电容C20接通电源后，Vcc通过R1,R2对C1充电，DIS上升。开始时DIS<；Vcc,3即高电平触发端TH<2Vcc,低电

7、平触发TR<1Vcc,定时器置位，放电管截止。3 3随后DIS越充越高,当DIS>2Vcc,高电平触发端TH>2Vcc,低电平触发端33TR>1Vcc,定时器复位，放电管饱和导通，C1通过R5放电，DIS下降。当DIS<133Vcc时，又回到高电平触发端TH<2Vcc,定时器又置位，放电管截止，C1停止3放电而重新充电。如此反复，形成振荡波形提供脉冲。公式：Tw1=0.7(R2+R5)C1Tw2=0.7R2C1振荡周期计算公式：T=0.7(R2+2R5)C”1s电路接线如图4-2-1ai12Molm4,=*-NL2丁VCC'OUT兴ST-DIEi&#

8、187;IBbl»,nw-r餐工"hI11_CONGND''-图4-2-1555电路接线图4.3控制开关电路的设计在本次设计中，由于设计的要求，要实现计数器的暂停、置数和回秒控制，所以需要设计三个开关来控制电路。暂停开关，因为555产生秒脉冲全靠给C1充放电产生，所以只需中断C1的充放电即可，所以在C1的另一端用一个开关控制接地，这就形成了暂停/连续开关。暂停开关如图4-3-1所示R120kOhm图4-3-1暂停开关电路图置数开关，将两个74LS192的LOAD端连在一起，接上一个开关，另一端连在VCC上即可。置数开关如图4-3-2所示回秒开关，将十位上的加

9、法UP端与个位上进位输出端CO相连，个位上的UP端连一个开关，另一端接在VCC上即可，开关每开闭一个回一秒。回秒开关如图4-3-2所示图4-3-2置数开关回秒开关电路图4.4 报警电路的设计当数码管显示00的时候，即倒计时结束，灯泡和蜂鸣器会发出报警。报警电路如图4-4-1。4.5 整机工作原理10篮球竞赛24秒计时器主要是由秒脉冲发生器、计数器、控制电路和报警电路组成。控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、暂停后回秒等功能。SW1闭合，74LS192被置数，显示电路出现数字24。启动计时。若此时秒脉冲电路的SW3为断开，则产生连续秒脉信号输入到计数器，数码管上的数字就会自动减1,闭

10、合SW3,秒脉冲暂停，计数递减暂停，此时断开闭合SW2,数码管上数字会自动加1,这就实现了回秒功能。断开SW3又恢复计数递减，这就实现了暂停/连续功能。在计数递减的同时，74LS192的4个输出端也随之产生高低电平变化来控制报警电路。当74LS192的4个出全为低电平时，换而言之，就是计数到零时，输出低电平，从而触发灯泡鸣器，产生亮光和警报声，达到了光电报警的。五总体设计电路图1.计时预备阶段计时预备阶段如图5-1图5-1计时预备阶段112.计时阶段计时阶段如图5-2所示图5-2计时阶段5-3所示。12图5-3暂停回秒阶段4.电路报警电路报警如图5-4所示图5-4电路报警六硬件调试实验室里没有

11、足够的元器件，所以有些元件需要筛减并对主要电路进行了硬件操作验证。下面即为本设计的核心部分24s计数器及其控制电路的硬件操作在调试中三个开关直接用高低电平控制开关来代替，按电路图10连接一片74LS192三输入与非门有两输入与非门代替并直接输入1Hz脉冲信号，由于元件短缺未接报警电路，但是这比不影响我们对电路硬件及设计主要功能的测试。实验具体现象如下：S1接低电平显示器显示9即计数器置数；S2接高电平显示器显示00即计数器清零，接低电平时计数器正常工作；S1接高电平显示器由9开始频率1Hz的减法计数，最后显示00停止计数。整个实验在硬件上能实现设计核心电路的预期功能。七设计心得13这次数电课程设计终于顺利完成了，在设