篮球24秒倒计时器.docx
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篮球24秒倒计时器
湖南工业大学之答禄夫天创作
创作时间：
贰零贰壹年柒月贰叁拾日
课程设计
资料袋
电气与信息工程学院（系、部）2016～2017学年第1学期
课程名称电子技术课程设计指导教师黄卓冕职称讲师
学生姓名谢富专业班级电气工程1401学号
题目篮球角逐24秒计时器设计
成绩起止日期2016年11月14日～2016年11月18日
目录清单
序号
材料名称
资料数量
备注
1
课程设计任务书
2
课程设计说明书
3
课程设计图纸
张
4
总计资料
5
6
湖南工业大学
课程设计任务书
2016年～2017学年第1学期
电气与信息工程学院（系、部）电气工程专业1401班级
课程名称：
电子技术课程设计
设计题目：
篮球角逐24秒计时器设计
完成期限：
自2016年11月14日至2016年11月18日共1周
内
容
及
任
务
一、篮球角逐24秒计时器
（1）设计指标
1、具有24秒计时功能；
2、设置外部操纵开关，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，数码显示器不克不及灭灯，同时发出光电报警信号；
6、将24秒递减计时器改为24秒递增计时器，试问电路要作哪些相应的改动。
（2）设计要求
1、画出电路原理图（或仿真电路图）；
2、元器件及参数选择；
3、列出实验数据和时序波形；
4、电路仿真与调试（用EWB软件）。
（3）编写设计陈述写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
二、设计工作量
电子钟电路设计说明书一份；
电子钟电路原理图一份；
篮球角逐24秒计时器设计说明书一份；
篮球角逐24秒计时器原理图一份；
进
度
安
排
起止日期
工作内容
20164
讲授设计的一般步调和方法、设计的要求、安插设计题目。
20165--17
学生进行设计
2015.11.18
学生修改、打印设计陈述
主
要
参
考
资
料
[1]康华光电子技术基础模拟部分（第五版）高等教育出版社2007年
[2]欧伟明.实用数字电子技术.北京：
电子工业出版社，2012
[3]陆应华.电子系统设计教程.北京：
国防工业出版社，2005
[4]李忠波等.电子技术仿真与实践.北京：
机械工业出版社，2004
指导教师（签字）：
年月日
系（教研室）主任（签字）：
年月日
电子技术课程设计
设计说明书
篮球角逐24秒计时器设计
起止日期：
2016年11月14日至2016年11月18日
学生姓名
谢富
班级
电气工程1401
学号
成绩
指导教师（签字）
电气与信息工程学院（部）
篮球角逐24秒计时器设计
设计目的及要求
一、设计要求
（1）设计指标
1、具有24秒计时功能。
2、设置外部操纵开关，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，数码显示器不克不及灭灯，同时发出光电报警信号。
6、将24秒递减计时器改为24秒递增计时器，试问电路要作哪些相应的改动。
它包含秒脉冲发生器、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。
为包管系统的设计要求，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．操纵直接清零开关时，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。
（2）设计要求
1、画出电路原理图（或仿真电路图）；
2、元器件及参数选择；
3、列出实验数据和时序波形。
4、电路仿真与调试（用EWB软件）；
设计任务
一、计时器概述
1、计时器的特点及应用
在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育角逐，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。
在篮球角逐中，规定了球员的持球时间不克不及超出24秒，否则就违例了。
本课程设计“智能篮球角逐倒计时器的设计”，可用于篮球角逐中，用于对球员持球时间24秒限制。
一旦球员的持球时间超出了24秒，它自动的报警从而判定此球员的违例。
二、电路设计原理及单元模块
1、设计原理
24秒计时器的总体参考方案框图如图1所示。
它包含秒脉冲发生器、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。
秒脉冲发生器发生的信号是电路的时钟脉冲和定时尺度，但本设计对此信号要求其实不太高，故电路可采取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，角逐开始后，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信号通过一个与门将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。
2、设计方案
图1、电路框图
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，以适合分和秒的分歧需要。
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。
3、单元模块
3.1、所用各个芯片功能
3.1.1、555定时器
555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲发生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子丈量及自动控制等方面。
555定时器的内部电路框图如右图所示。
图2、555定时器内部结构
它内部包含两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的反相输入端的电压为2VCC/3，C2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为低电平。
表6—1555定时器的功能表
清零端
高触发端TH
低触发端TR
Q
放电管T
功能
0
×
×
0
导通
直接清零
1
0
1
x
坚持上一状态
坚持上一状态
1
1
0
1
截止
置1
1
0
0
1
截止
置1
1
1
1
0
导通
清零
表1555定时器的功能表
3.1.2、74LS48
7448是7段显示译码器,输出高电平有效的译码器。
工作电压为5V，用于驱动共阴极数码管，7448除了有实现8段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（Ya～Yg）端外，7448还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。
功能或数字输入输出显示字形
abcdefg
灭灯××××××00000000灭灯
试灯0×××××111111118
动态灭灯10000000000000灭灯
0110000111111100
11×0001101100001
21×0010111011012
31×0011111110013
41×0100101100114
51×0101110110115
61×0110100111116
71×0111111100007
81×1000111111118
91×1001111110119
101×101010001101无效输出
111×101110011001
121×110010100011
131×110111001011
141×111110001111
151×111110000000
表2、74LS48功能表
3.1.3、74LS192
74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数
等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：
图中：
为置数端，
为加计数端，
为减计数端，
为非同步进位输出端，
为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，
为
清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。
其功能表如下：
操纵
×
×
×
1
清零
×
×
0
0
置数
↑
1
1
0
加计数
1
↑
1
0
减计数
1
1
1
0
坚持
3.1.4、数码管
数码管也称LED数码管，晶美、光电、分歧行业人士对数码管的称呼纷歧样，其实都是同样的产品。
数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元，也就是多一个小数点（DP）这个小数点可以更精确的暗示数码管想要显示的内容；按能显示多少个（8）可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。
按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一
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