篮球24s计时器设计及制作

1、 -.篮球 24s 计时器设计与制作设计要求篮球比赛 24 秒倒计时器的设计1、具有显示 24s 倒计时功能：用两个共阴数码管显示，其计时间隔为 1s。2、分别设置启动键和暂停/继续键，控制两个计时器的直接启动计数，暂停/继续计数功能。3、设置复位键：按复位键可随时返回初始状态，即进攻方计时器返回到 24s。4、计时器递减计数到“00”时，计时器跳回“24”停止工作，并给出声音和发光提示，即直流振荡器发出声响和发光二极管发光。总体设计思路、基本原理和框图1.设计思路本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛 24 秒计时器。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光电报

2、警功能，同时应用了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，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。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实用价值。篮球竞赛记时系统的主要功能包括：进攻方 24 秒倒计时和计时结束警报提示。攻方 24 秒倒计时，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；警报提示：当计数器计时到零时，给出提示音。这部分电路主要通过移位寄存器和一些门电路来实现。-考试资料. -.此计时

3、器的设计采用模块化结构，主要由以下 3 个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是一时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示、报警为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。2.基本原理24 秒计时器的总体参考方案框图如图 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（简称控制电路）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清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警

4、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，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用 555 集成电路或由 TTL 与非门组成的多谐振荡器构成。译码显示电路由 74LS48 和共阴极七段 LED 显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管和鸣蜂器代替。主体电路： 24 秒倒计时。24 秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24 秒的置数端无效，24 秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，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。-考试资料. -.3.总体设计框图总体电路说明：

5、倒计时功能主要是利用 192 计数芯片来实现，同时利用反馈和置数实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要。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。-考试资料. -.各单元电路设计1.各芯片的用法和功能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。LT 端为测试端。在端接高电平的条件下，当LT 0 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RBI 1，条件下，当输入A、B、C、D=0000

6、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：-考试资料. -.555 定时器555 定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通 Vcc 通过电阻

7、R1.R2 向电容 C 充电，其上电压按指数规律上升，当 u 上升至 2/3Vcc，会使比较器 C1 输出翻转，输出电压为零，同时放电管 T 导通，电容 C 通过 R2 放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器 C2 工作输出电压变为高电平，C 放电终止，Vcc 通过 R1。R2 又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：V R R uu Vtw1:0 、 、t1 CCC 3VCCCCab2V 当t tw1时， 把utw1 代入三要素方程。于是可解出:CC3C-考试资料. -. R Rt

8、w1 0.7ab2V 0 uu、 0V 、t1 RBCtw2 :CC 3VCCV tw当t tw2时，u2 代入公式,于是可解出：CC3CRtw2 0.7CbR R C 振荡周期T tw tw 1 2 0.7s 2 1 Tab于是为了产生周期为 1 秒的脉冲，可以使Ra 20k 、 Rb 62k 、C 10F74LS19274LS192 是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的端接到下一级的CP 端，端接到下一级的 CP 端即可。+-74192 功能表：CP CPLDUD0111加计数减计数保持110-考试资料. -.2.

9、 单元模块信号发生部分秒脉冲的产生由 555 定时器所组成的多谐振荡电路完成。电路图如下图所示。当开关断开时，555 定时器产生周期为 1s 的脉冲；当开关闭合时，电路不能输出信号，于是没有脉冲输入 74LS192 中，故 74LS192 在保持状态，即实现暂停功能。图 2 信号发生电路-考试资料. -.倒计时部分24 秒倒计时电路。这部分电路的主体部分在时钟脉冲的输入情况下工作，下面进行具体分析。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“24”倒计到“00”然后停止，所以，这里的高位不需要做成六十进制的计数器。因为

10、预置的数不是“00”，所以我选用置数端 LOAD 来进行预置数。时钟脉冲分别通过两个与门才再输进个位（低位）的 down 端，当停止控制电路送来停止信号时，截断时钟脉冲，从而实现电路的停止功能。低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。两片计数器具体接法。Vcc、UP 接+5V 电源，GND 接地；时钟脉冲从与门输出后接到低位的 down，然后从低位 BO接到高位的 down；输入端低位 C、高位 B接电源，其他引脚和 CLR 都接地。LOAD 接到开关 C 的活动端，C 的另外两引脚分别接 G 的活动端和地。而 G 的另外两个引脚分别接到电源和地。-考试资料. -.-考试资料. -.图 3 24

11、 秒倒计时电路停止控制电路倒数计数器到零时，需要将电路转换到“24”并且停住。现在选取计数器到零的状态 24 秒计到“00”，从各引脚引出线接到二脚与非门，当计数器从“00”状态转换到“99”时，用与非门把该状态转换成低电平（其余时间为高电平）控制LD 。使电路转换到“24”。由于数字 99 是在很短的时间才能看到，用肉眼是看不到的，于是能实现从“00”到“24”的转换。再通过与非门所组成的触发器的输出端输出低电平，使 74LS192 处于保持状态。这样就实现了转换并停止的电路。- -.停止控制电路图 4警报提示装置警报提示就是完成任一计时器计时结束时，系统给出连续的提示音。当电路由“00”

12、到“24”时，下面一个与非门输出低电平，而鸣蜂器的和LED1 的正极已经接了高电平，故这时由于两端存在电压差，所以鸣蜂器和 LED1均能正常工作。从而发出报警信号。-考试资料. -.图 5 警报提示电路设计仿真演示-考试资料. -.图 6 仿真电路图-考试资料. -.由 555 定时器输出秒脉冲经过 R30 输入到计数器 IC4 的 CD 端，作为减计数脉冲。当计数器计数计到 0 时，IC4 的(13)脚输出借位脉冲使十位计数器 IC3 开始计数。当计数器计数到“00”时应使计数器复位并置数“24”。本电路利用从“00”到“99”时，通过与非门，使电路置数到“24”并且保持该状态。由于“99”是一个过渡时期，不会显示出来，所以本电路采用“99”作为计数器复位脉冲。当计数器由“00”跳变到“99”时，利用个位和十位的“9”即“1001”通过与非门IC5 去触发 Rs 触发器使电路翻转，从 11 脚输出低电平 使计数器置数，并保持为“24”，同时 LED 发光二极管亮，蜂鸣器发出报警声，即声光报警。按下 J1时，Rs 触发器翻转 11 脚输出高电平，计数器开始计数。若需要暂停时，按下 J2，振荡器停止振荡，使计数器保持不变，断开 J3 后，计数器继续计数。(1)J1：手动复位按钮。当按下 J1 时，不管计数器工作于什