24秒篮球倒计时器课程设计

名称：综合训练项目三

题目：篮球比赛24秒倒计时器设计

专业：

班级：

姓名：

学号：

辽宁工程技术大学

《数字电子技术》

综合训练项目三成绩评定表

《综合训练项目三》任务书

一、综合训练题目

篮球比赛24秒倒计时器设计

二、目的和要求

1、目的：学习数字电路的模块化设计方法；会运用计数器、显示器等器件设计简单的时序逻辑电路。

2、要求：设计一个数码管显示的24秒倒计时器，计时间隔1秒；设置三个外部控制开关，分别控制系统的启动、暂停/继续、复位（清零）功能；计时器递减计数到零时，给出报警信号。用中规模集成电路配合门电路完成控制任务；有研究方案比较，能够应用绘图软件绘制逻辑图，用仿真软件验证电路功能。

成果形式：每小组提交综合训练报告一份；现场或视频答辩；有能力的同学制作实物。

上交时间：在讲授完第六章时序逻辑电路后的一周之内提交。

三、训练计划

项目综合训练课下1周，课上1节。

第1天：针对选题查资料，确定整体设计方案；

第2～5天：设计电路，并利用仿真软件仿真设计电路，验证功能是否正确；

第6～7天：按格式要求编写整理设计报告。

四、设计要求

1. 每名同学按照自己分配的任务要求完成训练。

2. 绘图统一采用Visio2010。

指导教师：

日期： 2017 年月

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。本次设计要求做一个篮球比赛24秒倒计时器，本次可以用555定时器 74LS190 显示管等器件制造。

关键词：555定时器；74LS190；显示管

综述 (1)

1 方案设计与分析 (2)

2 电路设计框图及功能描述 (2)

3 电路设计及其原理 (2)

3.1 555定时器 (2)

3.2 74LS190 (3)

3.3 门电路 (3)

3.4 显示管 (4)

3.5 继电器 (4)

4 仿真结果 (5)

5 测试结果分析 (6)

设计体会 (7)

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。本次的课程设计是利用数字电子技术的知识做一个24秒倒计时器的设计电路，要求24秒倒计时器能够正常工作。

数字电子技术综合训练也是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

1 方案设计与分析

方案一：本题是要求设计一个24秒的篮球倒计时器，74ls190是一个十进制的可逆计时器，因此可以利用其减计数功能，周期是由555定时器产生的脉冲提供。可先给计数器置一个初始的值，然后利用计数器的减计数功能，使555定时器的周期为1秒，完成减计数。当减到零时，555定时器脉冲被切断，蜂鸣器鸣叫，显示管保持在零不动。

方案二：本题是要求设计一个24秒的篮球倒计时器，也可用一个16进制的单时钟的可逆计数器，利用其减计数功能，周期也是由555定时器提供。可先给计数器置一个初始的值，然后利用计数器的减计数功能，使555定时器的周期为1秒，完成减计数。当减到零时，给芯片一个置零信号，蜂鸣器鸣叫，显示管保持在零不动。

因方案二的芯片和课本上不一样，端口不知道，所以选择方案一进行仿真。

2 电路设计框图及功能描述

555定时器是为了提供一个脉冲的，因此需要调节电阻值控制电容的充放电，来实现周期为1s的脉冲。脉冲来临，74LS190得提前置数，因此需要一个单刀双掷开关，load端口置数时选择低电平，计数时选择高电平。开始计数，当到达零时，555定时器脉冲被切断，蜂鸣器鸣叫，显示管保持在零不动。

3 电路设计及其原理

3.1 555定时器

555定时器是提供一个脉冲的，因此需要接成多谐震荡电路，所以它的5端口接一个电容后接地，2和6端口接在一起连接在R2下面，Vcc下俩接R1电阻，R2电阻和一个电容，最后接地。通过调节R1，R2，电容的值可以调节周期。

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C R C R R T T T m 1022100R 1s ln22212121=Ω=Ω==+=+=）（

图1 555定时器

3.2 74LS190芯片

本方案里面用主要器件就是74LS190芯片，其称为十进制可逆计数器。Cten

端需要置低电平。因为要利用其减计数功能，所以u/d 端需要置高电平，置数端口为load ，高电平为有效。Max/min 端为借位或进位端。 555定时器来的脉冲需要接clk ，第一个为个位，所以需要提前置数为4，所以a b d 低电平，c 高电平。输出端接显示部分。第二个为十位，clk 通过一个反相器接个位片的min 口，十位需要从2开始减，所以提前置数。A c d 为低电平，b 为高电平。 其他使用与个位片相同。

图2 74LS190芯片

3.3 门电路部分

因为显示器到零时，需要蜂鸣器响动，因为190输出全是零，所以就需要一

个转换器，能把全是0的给转成1的，就需要一个8端口输入的或非门。八端口输入的或非门找不到，就找了两个四端口输入的或非门，然后进行与逻辑。保证

显示管为00时，蜂鸣器能响。

图三或非门

3.4 显示部分

显示部分用的是一个4位二进制的显示管，输入对应的二进制编码就能显示对应的数字。

图4 显示器

3.5继电器

减到00时，需要一个装置使计数器保持00的状态，不减下去。所以00时蜂鸣器引出个高电平给继电器，让继电器工作，吸附脉冲开关断开。

图5 继电器