篮球竞赛计时系统 24秒倒计时

1、课题名称 篮球竞赛计时系统（B）业级号名电气工程及其自动化湖南工程学院课程设计任务书课程名称数字电子技术：题目：篮球竞赛计时系统（B）专业班级：班学生姓名：学号：审批：任务书下达日期 年 月 日星期一设计完成日期 年 月 3 日星期五1设计制作一个篮球竞赛计时系统，具有单节 12 分钟倒计时、节数记次和进攻方 24 秒倒计时功能，具体设计要求如下：1、 具有显示每节 12 分钟比赛时间的倒计时功能：用四个数码管分别显示分、秒，其计时间隔为 1S。2 、具有节数记次功能，用 一个数码管自动指示比赛节数，单节计时器返回到 12：00 时自动递增计数一次。3、具有显示进攻方 24S 倒计时功能：用两

2、个数码管显示，其计时间隔为 1S。4、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。5、分别设置复位键：按复位键可随时返回初始状态，单节计时器返回到 12：00；进攻方计时器返回到 24S 。6、各计时器递减计数到00.00 时，计时器停止工作（进攻方 24S 倒计时器停止工作时单节计时器暂停/继续 并给出声音提示，即扬声器输出 23s 的双音频提示音。7、功能扩展（自选提供直流稳压电源、信号源、示波器等仪器；提供各类 TTL 集成电路芯片、电阻、电容及插接件等元器件。提供电子综合实验装置。2注意：课程设计报告说明书要求用 16 开纸打印！四楼现代设计实验室星

3、期四：领元件四楼电子综合实验室星期四星期五 调试电路；第二周：；星期一星期四 安装调试电路 四楼电子综合实验室星期五写总结报告,答辩；3目录1、 总体设计基本原理和框图思路、 . 51、1 设计思路 . 51、2 基本原理 . 61、2、1 主体电路. 61、2、2 节次电路. 61、2、3 警报电路. 71、2、4 总体设计框图 . 72、 单元电路设计. 82、1 秒脉冲发生器的设计 . 82、2 秒、分倒计数器的设计.82、3 12 分钟倒计时电路设计 . 92、3、1 12 分钟倒计时秒部分 . 92、3、2 12 分钟倒计时分部分 .2、4 节次控制电路 .2、5 警报电路 .101

4、1133、 总电路设计（总电路图） .4、 安装、调试步骤 .13145、 性能测试和故障分析 .5、1 性能测试 .5、2 故障分析 .1515166、 总结与设计调试体会 .7、 附录（元器件清单） .8、 参考文献.16192041、 总体设计基本原理和框图 思路、1、1 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。该计时系统由以下五个电路模块组成：1 秒脉冲发生器的设计：这部分利用 555 计时器，最终产生 1赫兹的电信号，驱动整个电路的运作。这一模块主要是利用 555 计时器功能来实现 。12 分钟倒计时：这部分电路

5、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。这一模块主要利用双向计数器74LS192 的减计数功能来实现。攻方 24 秒倒计时：这部分电路与 12 分钟倒计时功能类似，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 一模块主要也是利用双向计数器 74LS192 来实现。节数记次：屏幕上第一场显示 1, 根据比赛场次的转换，当 12：00 递减为 00：00 时，显示 2，以此方法自动记录四场节次。这一模块主要利用双向计数器 74LS192 的减计数功能来实现。

6、警报提示：当 两个计数器中任一个计时到零时，BO 端出现高电平。通过和扬声器作用，扬声器发声，起到报警作用。51、2 基本原理1、2、1 主体电路倒计时部分。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 A、B 使倒计时计数器相应的置数或清零端有效，显示设定的时间 12：00，当主裁判抛起球，比赛开始，扳动 G，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，裁判吹哨，整个计时系统的倒计时暂停，这个功能通过暂停开关 S 截断时钟脉冲的传输来实现。当倒数计时器计数到零时，选取“00 ：00”这个状态，通过

7、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“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非门中将时钟截断，使计时器在计数到零时暂停。1、2、2 节次电路当 12：00 递减为 00：00 时，通过 12 分钟的重置来实现的，循环到下一节次。61、2、3 警报电路为了给出警报提示，可在计数器的输出端用一个扬声器。当计数为0 时，扬

8、声器发声。1、2、4 总体设计框图秒 脉 冲发生器报警电路总体电路说明：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7计数器的倒计时功能。用两片 74LS192 分别做个位（低位）和十 高位 倒计时计数器 于本系统只需要从开始时的“24”倒计到“00”然后停止，所以可以直接运用十进制的 74LS192 进行减计数。8因为预置的数是“24”，所以我选用置数端 LOAD 来进行预置数。低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。24 秒倒计时电路如图：32671513267Q0Q1Q2Q3Q0Q1Q2Q310910974LS3212

9、135412131114MRMR74LS19224 秒倒计时电路图2、3 12 分钟倒计时电路设计2、3、1 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 down 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9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 down 。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 以这里的计数芯

10、片 74LS192 必须要接成六进制的计数器。置数时，输出的数是与输入的数是一样的，所以我设置的数是 5（二进制 0101 ），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0543210，实现了六进制的功能。2、3、2 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 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

11、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。12 分钟倒计时电路如下：10974LS322131326732674532673012012023012874LS19274LS19274LS192TTTTTTTTRNRNRNR123PN012P013P013PMMMM511019541141511019541141651101954114151101954 1 41 112 分钟倒计时电路图2、4 节次控制电路记录节次用，电路图如下：11D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3UPDNPLTCUTCD74LS32节次控制电路图当 12：00 钟 清零时，产生的进位信号使计

12、数器加一，完成节次计数。122、5 警报电路312121542 174LS183436621D23LED-BIBY74LS32警报电路图。当 24 秒倒计时或 12：00 倒计时为 0 时，发出警报3、 总电路设计 （总电路图）总设计电路图如下图：13U6:BU10U9GU6:ABU13:DU14:AAU7U14:BU6:DU14:CU16:CU16:BU14:DU16:AU15:AU5:AU11:BU21U17:AU5:BU11:AD2U12:A从左边起：第一个开关是 24 秒清零开关，第二个是暂停开关，第三个是总清零开关。4、 安装、调试步骤1、按照电路板的规格，设定好各集成芯片的排放位置

13、、测试各芯片是否与面板接触良好。14计时电路：a加入相应门电路实现暂停和停止/复位功能。求。e加入相应门电路实现暂停和停止/复位功能。5、1 性能测试a、24 秒和 12 分钟置零和启动，也可在暂停的状态下对 24 秒单独置零，并重新置数启动。15c、当两个时钟中任意一个时钟置零时，两个时钟都停止调动，并且扬声器发声。d、时钟模块为减计数提供一个频率为 1Hz 的脉冲信号，从实现计数器计数间隔为 1 秒钟；e、计数、译码显示模块主要是为了达到能显示减计数功能；f、报警模块是为了实现当减计数到零时发出报警信号；g、控制模块主要是为了实现计时器的启动、直接清零和暂停/连续功能，其中在直接清零时，由

14、外控制开关控制译码器消隐端，从而可以实现显示译码器灭灯；通过暂停/连续开关从而实现断点计时功能。5、2 故障分析1、在电路没有通电时，目测器件好坏，是否有掉线。是否有明显的接线错误。2、通电测试器件是否正常工作，可用发光二极管来判断。3 路无法实现清零 因为清零开关接通时无法实现 LD=0 。4、显示管出现乱码：是因为 74ls192 输出端与显示器输入端顺序接错6、 总结与设计调试体会通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设计过程中，经常会遇到各种情况，就是心里想着可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。在设计中发现一定要有细心、耐心、恒

15、心才能做好事情，首先16是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要，经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整

16、个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢