篮球比赛24秒倒计时器的设计.docx
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篮球比赛24秒倒计时器的设计
赣南师院物理与电子信息学院
数字电路课程设计报告书
李青城姓名：
10级班级：
电气教育技术
100805007学号：
日10月年时间：
20124
设计题目
篮球比赛24秒倒计时器的设计
课程论文求要
设计制作一个篮球竞赛计时系统，具有进攻方24秒倒计时功能，具体设计要求如下：
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。
设计过程
前言-4-
-5-、总体设计思路、基本原理和框图1-5-1.1设计思路-6-1.2基本原理
-6-1.3、总体设计框图-7-2、单元电路设计（各单元电路图）
-7-、1各芯片的用法和功能2-8-2.1.174LS48
-9-定时器2.1.2555-7-2.1.374LS192
-10-2.2单元模块-10-信号发生部分2.2.1
-10-2.2.2倒计时部分
-11-2.2.3停止控制电路-12-警报提示装置2.2.4-13-3.总设计（总电路图）-14-4、安装、调试步骤-15-5、故障分析与电路改进-15-故障分析和解决5.1
-15-5.2电路改进
-16-、总结6
-16-7、心得体会
-16-、元件清单8
-17-、附图9-19-
、参考文献10
前言
电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机，还可以用来做为各种药丸、药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会的应用是相当普遍的。
在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就违例了。
本课程设计“智能篮球比赛倒计时器的设计”，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，它自动的报警从而判定此球员的违例。
本设计主要能完成：
显示24秒倒计时功能；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；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器为24秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。
整个电路的设计借助于Multisim仿真软件以及数字电路相关理论知识，并在Multisim下设计和进行仿真，得到了预期的结果。
1、总体设计思路、基本原理和框图
1.1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。
此计时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。
1.2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。
1.3、总体设计框图
十位显示个位显示
译码驱动译码驱动
控制电路
计数器计数器秒脉冲发生器
报警电路
倒计时设计总体框图1图
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、单元电路设计（各单元电路图）
2、1各芯片的用法和功能
2.1.174LS48
74LS48输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线，另LT?
0时，无论条控制线。
端为测试端。
在端接高电平的条件下，当有3LT输入端A、B、C、D为何值，a～g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1?
RBIA、B、C、D=0000时，输出a～g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a～g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：
功能或数字
输入
输出
显示字形
LT
RBI
A3
A2
A1
A0
BI/RBO
a
b
c
d
e
f
g
灭灯
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
0
0
灭灯
试灯
0
×
×
×
×
×
1
1
1
1
1
1
1
1
8
动态灭灯
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
灭灯
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
×
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
1
2
1
×
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
2
3
1
×
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
4
1
×
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
4
5
1
×
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
5
6
1
×
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
6
7
1
×
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
8
1
×
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
8
9
1
×
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
9
10
1
×
1
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
无效输出
11
1
×
1
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
12
1
×
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
13
1
×
1
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
14
1
×
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
15
1
×
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
2.1.2555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；当电容电通Vcc放电终止，C工作输出电压变为高电平，C2，比较器1/3Vcc压下降到．
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?
?
?
?
?
?
VuuRR、、?
?
C?
?
t1:
tw1?
0CCV3baCCCC2V?
?
u代入三要素方程。
于是可解出:
当时，把1twt?
?
1twCC3C?
?
RR?
0tw1?
.7baV2?
?
?
?
uu、、V?
0?
RBC?
t1:
2tw?
0CCV3CCV?
?
u代入公式,
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