篮球24秒计时器课程设计.docx
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学号：
0121111360524
课程设计
题目
篮球比赛24秒计时器设计
学院
自动化学院
专业
自动化专业
班级
ZY1102班
姓名
张利虎
指导教师
邓坚杨莉
2013
年
07
月
01
日
课程设计任务书
学生姓名：
宋江专业班级：
自动化zy1102
指导教师：
邓坚杨莉工作单位：
自动化学院
题目:
篮球竞赛24秒计时器设计
初始条件：
1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；
2．用到的元件：
实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处置器等。
要求完成的要紧任务:
1．电路具有时刻显示功能；
2．要求电路为24秒递减计时，每隔1秒钟，计时器减1；
3．要有外部开关，操纵计数器的直接清零、启动和暂停/持续计时功能；
4．当计时器倒计时为零时，即定不时刻倒，显示为零，同时发作声光报警信号。
5．严格依照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
时刻安排：
第1天下达课程设计任务书，依照任务书查找资料；
第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确信设计方案；
第5天提交电路图，经审查后领取元器件；
第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；
第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；
第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。
指导教师签名：
2021年6月23日
系主任（或责任教师）签名：
2021年6月23日
引言
伴随着高科技日新月异的今天，社会对现今大学生的独立设计、创新和实践能力也愈来愈重视。
能够毫不夸张的说，设计、创新实践能力必将成为决定大学生以后进展的一个重要指标。
而电工电子课程设计作为电子技术学习中超级重要的一个环节，那么恰好给咱们提供了这么一个自由探讨的平台，关于提高大学生独立设计创新和实践相关方面的能力更是有着莫大的帮忙。
作为一名专攻自动化的学生，数、模电在专业领域里占据着不可或缺的一席之地。
学好数、模电无疑是给以后积存了一笔可观的财富。
生活中咱们会运用相关课程知识来解决许许多多的实际问题。
其中计数器确实是数电领域最经常使用的的工具。
按时报警器、倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫操纵机等等都要借助计数器来实现完成。
本次课程设计为“篮球竞赛24秒计时器设计”，这次设计功效要紧可解决篮球竞赛中，进攻方与防守方之间的时刻操纵问题。
球员犯规、进攻24秒违例、在规定进攻时刻内完成了进攻等都需要对时刻进行操纵。
只有设计出符合实际的篮球竞赛的24秒计时器，才能使设计功效有效的应用到相关领域。
本次设计应知足以下功能：
电路具有时刻显示功能；要求电路为24秒递减计时，每隔1秒钟，计时器减1；要有外部开关，操纵计数器的直接清零、启动和暂停/持续计时功能；当计时器倒计时为零时，即定不时刻倒，显示为零，同时发作声光报警信号。
整个电路的设计结合了数字电路和模拟电路的相关理论知识设计出合理的理论方案图，并在proteus软件下下完成设计和进行仿真，成功达到了设计的预期功能。
在实物连线的进程中，也克服了实际调试电路进程中碰到的问题，验证了实验方案的可行性。
目录
引言
设计任务与要求 0
1.1 设计任务 0
1.2 设计要求 0
1设计任务与要求
1.1设计任务
运用所给的元器件，结合数字电路和模拟电路的相关理论知识，设计出一个篮球竞赛24秒倒计时器的电路，要求此电路能完成一次篮球进攻的24秒倒计时功能，当计时终止应维持为清零状态。
另外，此倒计时器还需能够手动复位、直接清零、启动计数、暂停/继续计数、计数定零时的的声光报警等功能。
所给的元器件有：
实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处置器等。
1.2设计要求
1．电路具有时刻显示功能；
2．要求电路为24秒递减计时，每隔1秒钟，计时器减1；
3．要有外部开关，操纵计数器的直接清零、启动和暂停/持续计时功能；
4．当计时器倒计时为零时，即定不时刻倒，显示为零，同时发作声光报警信号。
2方案设计
2.1设计思路
分析设计任务，不难发觉，设计可分为5部份，即24秒倒计时的计时器电路、秒脉冲发生器电路、开关操纵电路、译码和显示电路和声光报警器电路。
其系统框图如图2.1.1所示。
声光报警电路
译码驱动
计数器
十位显示
译码驱动
个位显示
计数器
控制电路
秒脉冲发生器
图2.1.1篮球竞赛24秒计数器系统框图
依照系统框图进一步分析，其中秒脉冲发生器可由555振荡电路组成，计数器可由递减计数的74LS192级联组成，可通过反馈清零或反馈预置数方式实现24递减计数；译码及显示电路用七段-BCD数码管即可；声光报警电路由发光二级管和声音发生器及电阻组成，配合操纵电路进行工作；操纵电路通过开关操纵电路的某些输入和输出来实现设计所要求的电路功能。
2.2方案设计
2.2.1个人设计电路原理图及优化电路
1、个人设计电路原理图（图2.2.1
（1））
图2.2.1
（1）
2、工作原理
由555按时器输出秒脉冲通过与门输入到计数器U3的DOWN端，作为减法计数器（74LS192）脉冲。
当计数器U3计数计到“0”时，U3的13脚（~BO）输出借位脉冲使十位计数器U2开始计数。
当两计数器计数到“00”时应该使计数器维持为“00”不变同时声光报警器工作。
利用个位和十位同时显示“0”即输出“00000000”通过两个4输入或门和一个与门去触发RS触发器使电路翻转，给74LS192的14脚（MR）输入低电平使计数器维持为“0”。
由于计数器开始状态便为“0“，因此需要用开关D来操纵清零端，开始状态D接低电平，使得四输入或门不工作，当开始计数时，再移动开关D使得四输入或门的反馈清零端导通。
扳动开关A到低电平，RS触发器翻转，计数器开始计数。
扳动开关C到低电平常计数器当即复位，扳动开关C到高电平常计数器又开始计数。
假设需要暂停时，扳动开关B到低电平，振荡器继续振荡，但输出的脉冲经与门运算后为低电平0，74LS192脉冲输入端没有脉冲信号，从而使计数器维持不变；扳动开关B到高电平后，计数器继续计数。
2、优化电路
考虑到篮球竞赛的具体情形，很多时候需要时刻的更为细致的划分，例如0.1秒准绝杀时刻的判定，这就需要咱们用更精准的电子秒表技术显示器。
优化电路的设计正是基于此点，通过精准时刻的最小计量单位来更好地解决那个问题。
其工作原理与前面大体一致，一样具有计数器的直接清零、暂停/持续、复位等功能，但其精准度却是达到了0.01秒。
考虑到芯片占用问题，那个地址的清零反馈用到的是“00”变“99”时刹时反馈变异步清零，因此也致使了声光报警器的断断续续工作，假设要实现状态为“0”不变的同时声光报警器持续工作那么需要更多芯片（可参照小组方案的定零方式，再也不赘述）。
优化电路图如图2.2.1
（2）
优化电路图2.2.1
（2）
2.2.2小组设计原理电路图
1、小组设计原理电路图（图2.2.2）
小组设计原理图图2.2.2
2、工作原理
秒脉冲发生器、声光报警器、译码显示电路、24秒计数器和开光操纵电路所实现的功能与实验所要求的功能一致。
其中除去开关操纵电路的其他模块工作原理和前面均相同。
那个地址的开关操纵电路未用到RS触发器，其声光报警器工作功能的实现通过计数器U1和U2的8路输出求或非来实现。
当计数器输出为‘00’时，8路或非门输出为高，声光报警器工作。
计数器“0”状态的维持通过8路与非门输出和脉冲信号求或来实现。
当计数器为“00”时，或门U4输出为高，计数器再也不递减计数。
而清零开关和反馈预置数开关那么通过别离操纵计数器的MR和PL端实现。
2.3方案比较
与小组方案相较，个人设计的最大不同点即是RS触发器的应用，由此也致使了部份开关操纵电路实现功能的途径不同。
而相较个人原理设计电路，优化电路那么是专门好地解决了篮球竞赛中的绝杀、违例等的判定，但其定零时候的声光报警功能还有待改善。
个人设计中定零时运用的是8路输出求或，通过RS触发器，来反馈到计数器192的MR端，RS触发器的另一端输入用来操纵计数的进行和报警器的正常工作（竞赛的开始）。
倒计时暂停持续功能的实现是通过操纵列位显示器的时钟输入信号DN端实现的，具体方式为用一高低电平可调的单刀双掷开关和持续脉冲信号求或，输出送到DN端。
当开关接低电平常，正常递减计数；当开关接高电平常，暂停计数。
考虑到预置数电平不可为不定态，于是把RS的一输出端（此输出端除去“00”态一直为高电平）和置数开关求与反馈到了预置数端，双掷开关可自由选择是不是进行置数。
清零功能那么是通过一单刀双掷开关来操纵MR来实现。
优化电路的清零与复位功能的实现均是通过单刀双掷开关自由选择电位高低来实现，暂停持续功能与个人原理电路也一样，定零开关那么是把秒十位和秒列位的“9”求与再和清零开关求或来实现，即只有当计数器从“00”变成“99”的刹时定零功能才实现，其他时刻的清零由清零开关操纵。
小组方案的定零功能是通过操纵秒个位计数器的时钟脉冲DN端来实现的，具体操作为计数器8路输出和持续脉冲求或，输出送到DN端。
暂停继续开关是通过操纵持续脉冲实现。
清零功能那么是通过操纵MR端电平高低来实现的。
3部份电路设计
3.1计数器
由于是要做递减技术的24秒计数器，那个地址咱们选用计数方式可逆而且具有置数功能的74LS192芯片,其引脚图见以下图3.1.1
74LS192引脚图图3.1.1
74LS192的逻辑功能表如下：
CPU
CPD
LD'
CR
操作
×
×
0
0
置数
↑
1
1
0
加计数
1
↑
1
0
减计数
×
×
×
1
清零
计数器的倒计时功能。
用两片74LS192别离做个位（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，因此，那个地址的高位不需要做成六十进制的计数器。
因为复位时应显示“24”，因此选用置数端LOAD来进行预置数。
持续脉冲通过一或门才送给个位（低位）的DN端，即当停止操纵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（见以下图3.1.2）
计数器部份图3.1.2（此图只是显示了电路的部份功能）
3.2译码及显示单元
本次设计译码及显示单元选用七段-BCD数码管74LS48，其引脚图见以下图3.2.1
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