篮球比赛计时器课程设计剖析

1、简易篮球比赛计时器 TOC o 1-5 h z 摘要 I HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1总体设计思路、基本原理 1 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 设计思路 1 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 基本原理 1 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 2单元电路设计与各单元电路图 2 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 秒脉冲发生器的设计 2 HYP

2、ERLINK l bookmark23 o Current Document 秒、分倒计数器的设计 2 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 24 秒倒计时电路 2 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 12 分钟倒计时电路设计 3 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 译码器和显示器的设计 5 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 3总设计 6 HYPERLINK l bookmark33 o Current

3、Document 4 总结 8 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 参考文献 9 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 附录 10 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 附录1 10 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 附录2 11简易篮球比赛计时器简易篮球比赛计时器摘要本设计主要能完成：显示篮球竞赛24秒和12分倒计时功能；此计时器功能齐全， 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

4、；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器计时间隔为 1秒；计时器递减计时到零时，数码显 示器不灭灯，同时蜂鸣器会发出声报警信号等。本设计是脉冲数字电路的简单应用， 应用七段数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现 断点计时功能。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪 的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。本电路主要有五个模块构成：秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路。当控制电路的置数开关闭合时，在数码管上显示数字24和12: 00,每当一个秒脉信号输入到计数器时，数码管上的数字就会自动减1,当计时器递减到零时，报警电路会发出

5、蜂鸣信号。控制电路能直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。关键词：计数器24秒倒计 译码显示电路 报警电路简易篮球比赛计时器1总体设计思路、基本原理设计思路篮球比赛计时器的主要功能包括：12分钟倒计时、进攻方24秒倒计时计时暂停， 重新开启和结束警报提示。该计时系统由以下四个电路模块组成：1秒时基产生器：由集成电路定时器 555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准 信号源。24秒倒计时：这部分电路完成24秒倒计时的功能，当比赛准备开始时，屏幕上 显示24秒字样，当比赛开始后，倒计时从 24逐秒倒数到00。这一模块主要是利用 双向计数器74LS192来实现。12分钟倒计

6、时：这部分电路完成12分钟倒计时的功能，比赛准备开始时，屏幕 上显示12: 00字样。当比赛开始时，倒计时从 12: 00开始逐秒递减到00: 00。这 一模块也是利用双向计数器 74LS192的减计数功能来实现。警报提示：当两个计数器中任一个计时到零时，LCD端出现低电平，蜂鸣器鸣响发 出警报。基本原理主体电路：即倒计时部分，包括12分钟和24秒倒计时。12分钟倒计时的基本原 理：比赛处于准备开始阶段，扳动启动开关SW4使倒计时计数器相应的置数端有效， 显示设定的时间12: 00,当比赛开始，扳动SW1,倒数计时器开始工作，相应的置数、 清零端无效，计时器逐秒进行倒计显示。当有球员犯规，比赛

7、需要暂停时，这个功能 通过暂停开关SW1来实现。当倒数计时器计数到零时，选取 “00 00”这个状态，通 过组合逻辑电路给出截断信号，让其与时钟脉冲在与非门中将时钟脉冲截断，从而计 时器在计数到零时停住。24秒计数芯片的置数端和12分的置数、清零端共用一个开 关，比赛开始后，24秒的置数端也无效，24秒的倒数计时器与12分的倒数计时器同 时开始进行倒计时，逐秒倒计到零。同样也是选取“0优个状态，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非门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。报警提示：当12分倒计时和24秒倒计时任意一个倒计时到零时，蜂鸣器鸣报提 示。简易篮球比赛计时器2单元电路

8、设计与各单元电路图秒脉冲发生器的设计由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源GND图2-1秒脉冲发生器参数计算：用555组成的多谐振荡产生脉冲电路： R5为1.5K , R6为6.3K , C2为10uF, 则555产生的脉冲频率为1.014Hz,而设计要求为1Hz,因此其误差较小，在精度要求不 是很高的时候可以使用。秒、分倒计数器的设计24秒倒计时电路计数器的倒计时功能。用两片 74LS192分别做个位（低位）和十位（高位）的 倒计时计数器，由于本系统只需要从开始时的“2祠计到“0吸后停止，所以可以直接运用十进制的74LS192进行减计数。因为预置的数不是“00；所以我

9、选用置数端PL来进行预置数。低位的借位输出 信号用作高位的时钟脉冲。简易篮球比赛计时器图2-2 24秒倒计时电路12分钟倒计时电路设计12分钟倒计时秒部分，运用两片可逆计数器74LS192来构成60进制的减计数器。这个计数器的低位即个位，不需要搭接任何反馈电路而直接运用74LS192芯片的减计数功能：时钟脉冲接到 DN端，置数、清零端无效，即可以实现十进制的倒计 时计数功能。而最低位的计数变化应当与时钟脉冲的变化同步。所以，原则上应当将时钟脉冲直接引到这片192计数器的减计数时钟脉冲输入端 DN。该计数器的高位即十位，与低位的计数进制不相同。由于时间的分和秒都是60进制，所以这里的计数芯片 7

10、4LS192必须要接成六进制的计数器。这里，选用反馈 置数的方法来实现这个功能。从Q3引出高电平信号，通过非门作用后形成低电平反馈信号， 送入74LS192芯简易篮球比赛计时器片的置数端PL使之实现置数动作。置数时，输出的数是与输入的数是一样的，这里设置的数是 5,这样，当计数器 从0变到9时，由于进行了异步置数，9就在瞬间变成了 5,计数输出的结果就变为 0一 5一4一 3一2一 1 一0,实现了六进制的功能。12分钟倒计时分部分，也是运用两片可逆计数器74LS192来构成减计数器。在两 片计数器的连接上，与秒部分一样。也是把低位的借位信号作为高位的时钟脉冲进行 连接。而低位计数器的时钟脉冲

11、则是用秒部分高位计数器的借位输出信号来充当的。 运用以上两个计数器组合，就在低位计数器从0变到9或从0变到5的瞬间，在它的 借位输出端出现一个电平的上升脉冲沿， 从而使高位的计数器倒倒计一个数。 实现倒 计时功能。-H-r-H00.e q 口 p 日 j xaT* V:HUI 5 1-c -E E 一 QU UbbbhE-* P氐军士 E Z O a ndd d工图2-3 12分钟倒计时电路简易篮球比赛计时器译码器和显示器的设计译码电路的功能是将 秒”、分”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。本次驱动LED七段数码管的译码器，选用 CD4511.相应的，与LED七段共阴极显示 数码管相互

12、连接。简易篮球比赛计时器3总设计DR vcrb MrE - OSjh A旧,U 11图3-1总电路图简易篮球比赛计时器说明：开关SW4的作用是对12分钟的置数和启动开关。开关 SW1是暂停、继 续开关。开关SW3对24秒的清零开关。开关SW2是对24秒的置数开关。简易篮球比赛计时器4总结通过这次的课程设计，我在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此 过程中，我通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、 动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。 更重要的是，我学会了很多学习 的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。刚开始拿到题目时，不知如何入手，毕竟，课程

13、设计不同与实验课，电路图和程 序都要自己设计。后来，静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示和 同组成员的帮助，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能划分成模块， 再分别进 行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。通过这次课程设计，不仅巩固了自己课堂上学到的理论知识， 又掌握了常用集成 电路芯片的使用，并在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法， 学会了科学 地分析实际问题，通过查找资料及请教老师和同学等多种途径来解决问题。 同时，也 培养了我认真严谨的态度。最后这次课程设计总算顺利完成了， 在设计中遇到了很多不同的问题，但在老师 和同学的指导和帮助下，最终还是顺利解决了各种问题。

14、 在此，对给过我帮助的所有 同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！简易篮球比赛计时器参考文献1康华光、邹寿彬.电子技术基础数字部分（第四版）M.北京:高等教育出版社， 2000.241-259.2陈大钦.电子技术基础实验一一电子电路实验 设计仿真M.北京:高等教育出版 社,2000.22-41.3徐国华、孙东、王新金.电子综合技能实训教程M.北京:北京航空航天大学出版社, 2010.104-128.4姚福安.电子电路设计与实践M.山东:山东科学技术出版社2001.76-97.5王澄非.电路与数字逻辑设计实践M.江苏:东南大学出版社1999.156-178.简易篮球比赛计时器附录附录1表6-1元

15、器件清单元件名称规格及作用数量74LS192十进制减计时器6CD4511译码器6七段数码显示器共阴极674LS00四路二输入与非门2蜂鸣器发出警报1CD406014位二进制串行计数器1CC40233输入与非门1CC4027双上升沿JK触发器1CC4069六反相器1555定时器产生脉冲1电容10uF2电阻10k5电阻1.5K1电阻6.3K1开关普通2开关单刀双匝2导线连接10简易篮球比赛计时器附录2下图中：MR为清零端，PL为置数端，UP为加计数器，DN为减计数器，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4入端，Q0、 Q1、Q2、Q3为数据输出端。图

16、6-1 74LS192管脚图表6-2 74LS192功能表输入输出MRPLTCUTCDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdcbadcba011xxxx加计数器011xxxx减计数器-A QA11-BQB-CQC-D QDQE0 LTQFC BlQG-LE 二图6-2 CD4511管脚图其功能如下：BI脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于 熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT脚是测试输入端，当BI=1, LT=0时，译码输 出全为1,不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示 “8它主要用来检测数码 管是否损坏。LE为锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁11简易篮球比赛计时器定保持状态，译码器输出被保持在 LE=0时的数值。A、B、C、D为8421BCD码输入端。QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG为译码输出端，输出为高电平 1有效。表6-3 CD4511真值表输入输出LEB1LTDCBAabcdefg显示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐01