篮球24S计时器

1、20 15 20 16 学年第 1 学期 电气与信息工程学院（系、部） 电气工程及其自动化 专业 班级课程名称： 电子设计 设计题目： 篮球比赛24秒计时器 完成期限：自 2015年 11 月 16 日 2015 年 11月 20 日共 1 周内容及任务1. 具有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秒递减时, 计时间隔为1秒。5. 计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。进度安排起止日期工作内容20151116-2015.11.17讲述设计内容及基本原理2015.11.

2、18-2015.11.19进行系统的设计2015.11.20进行系统的调试主要参考资料指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日12（电子技术）设计说明书（题目）篮球比赛24秒计时器起止日期： 2015 年 11 月 16 日 至 2015 年 11 月 20 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)电气与信息工程学院（部）2015年 11月 20 日一、引言篮球竞赛是一项有益人们身体健康的运动，同时也能锻炼团队的集体协作配合能力，是一项两个团队之间的竞赛。既然是竞赛，就必须有个规则，对竞赛双方以公平竞争，即在相同的时间里，得分最多的团队获胜，在比赛中，犯规罚球、替补、

3、中场休息等不计入比赛时间，所以计时要暂停，有暂停就有继续，甚至在对手比较强大中场弃权的，需要直接清零重新开始下一组比赛，这就需要有外部的控制开关实直接清零、启动和暂停/连续功能。为了公平，利用倒计时的计时的方法显示在公众都能看到的显示器上，到了结束时间要有报警器提醒。二、设计要求1. 具有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秒递减时, 计时间隔为1秒。5. 计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。二、总体参考方案24秒计时器总体参考方案框图如图1.1所示。图1.1 24

4、秒计时器总体参考方案框图它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路等五个部分组成。其中计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能，而控制电路是控制计时器的直接清零、启动计数和暂停/连续计数、译码显示电路的显示和灭灯等功能。为保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系：1操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。2当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（秒脉冲信号），同时计数器完成置数功能，数码显示器显示24秒字样；当启动开关断开时，计数器开始计数。3当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号

5、CP，计数器处于锁存状态；当暂停/连续开关断开时，计数器继续累计计数。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，本电路采用555集成电路产生秒脉冲信号。译码显示电路由74ls48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中用发光二极管组成。主体电路：24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端、清零端分别用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的开始进行倒数时，逐秒倒计到零。选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。倒计时功能主要是利用74LS192计数芯片来实现，同时利用反馈和置数实现进制的转换

6、，由于该系统特殊的需要，到计时器到零时，通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。2主要芯片的功能和用法（1）74LS4874LS48输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线，另有3条控制线。端为测试端。在端接高电平的条件下，当时，无论输入端A、B、C、D为何值，ag输出全为高电平，使7段显示器件显示“8”字型，此功能用于测试器件。端为灭零输入端。在，条件下，当输入A、B、C、D=0000时，输出ag全为低电平，可使共阴LED显示器熄灭。但当输入A、B、C、D不全为零时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。RBO端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权，当该端为低

7、电平时，不管其他输入端为何值，输出端ag均为低电平，这可使共阴显示器熄灭。另外，该端还有第二功能灭零信号输出端。当该位输入的A、B、C、D=0000时，此时输出低电平；若该位输入的A、B、C、D不等于零，则输出高电平。若将与配合使用，很容易实现多位数码显示时的灭零控制。74LS48功能表如下：（2）74LS192的功能及用法引脚排列及逻辑符号如下所示：图3 引脚排列 图4 逻辑符号 图中：PL为置数端，CPu为加计数端，CPd为减计数端，TCu为非同步进位输出端，TCd为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端，LD为预置输入控制

8、端，异步预置，CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。功能表如表2所示： 表2 74LS192功能表（3）NE555定时器的功能及用法引脚图介绍如下：1地GND,2触发，3输出，4复位，5控制电压，6门限（阈值），7放电，8电源电压 图5 555定时器管脚图2.4.共阴极数码管数码显示器可显示系统的运行状态及工作数据，所选用的是发光二极管（LED）显示器，它分为两种，共阴极、（BS201/202）与共阳极（BS211/212），我们所选的是共阴极，它是将发光二极管的阴极短接后作为公共极，当驱动信号为高电平时，阴极必须接低电平，才能够发光显示。共阴极数码管的外引脚及内部电路如图6所示。 图6 共

9、阴极数码管的外引脚及内部电路3各部分电路说明3.1秒脉冲发生电路秒脉冲信号发生电路由集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。需要的芯片有集成电路555定时器，还有电阻和电容。图7为其电路图。振荡电路是数字钟的核心部分，它的频率和稳定性直接关系到表的精度。因此选择555定时器构成的多谐振荡器，其中电容C1为47F，C2为0.01F，两个电阻R1=R2=10K。此时在电路的输出端就得到了一个周期的矩形波，其振荡频率为：f=1.43/(R1+2R2)C,由此公式代入R1，R2和C的值得f=1Hz。即其输出频率为1Hz的矩形波信号。3.2倒计时电路 图8 倒计时电路采用两片74LS192分别做

10、十位和各位的计时器，因为预置数为“24”，所以依次将192的A、B、C、D输入端接成低电平、低电平、高电平、低电平和低电平、高电平、低电平、低电平。输出端QA、QB、QC、QD依次分别接CD4511的DA、DB、DC、DD，因为预置的数不是“00”，所以选用置数端LOAD来进行预置数。时钟脉冲分别通过两个与非门和两个非门再输进个位的down端，中间设一开关，当停止控制电路送来停止信号时，截断时钟脉冲，从而实现电路的暂停功能。电路图8如示。3.3报警电路 图9 报警电路报警电路的作用就是在数码管显示为“00”时，蜂鸣器发出连续的报警声同时红灯持续亮。“00”是192的13脚处于低电平的状态，经过

11、非门之后变为高电平，驱动二极管发光。3.4控制电路图10 控制电路如图10：开关1为暂停键，开关2为置零端，开关3为置数端。总体protus仿真图：图11 总电路图二、课程设计工作记录：包括：设计步骤与时间安排、调试步骤与时间安排、课题完成结果说明1时间安排20151116-2015.11.17讲述设计内容及基本原理2015.11.18-2015.11.19进行系统的设计2015.11.20进行系统的调试三、心得体会课程设计没开始之前认为它只是一种硬性的任务，但真正开始之后发现并没有想象中的那么简单，拿到题目之后简直是一头雾水，查阅了各种资料才理出一点头绪。对于自己以前不认识的器件一定要认真研究它的各个管脚的功能，同时必须清楚各个器件之间的联系才能更好地分析其在总电路中发挥的作用。检查电路时一定要戒骄戒躁，一根线一根线地检查，细心认真是检查电路时必须要做到的。一个小组两个人要团结合作，且要学