篮球竞赛30秒定时电路设计

30

秒

篮

球

竞

赛

定

时

器

学院：专业班级：姓名：学号：指导老师：

目录

第一章序言 (2)

第二章任务书的设计 (2)

第三章电路的组成............................... . (3)

第四章设计原理及步骤 (4)

第五章安装与调试 (11)

第六章总结 (11)

第一章序言

随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分，特别是在各种竞技运动中，定时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。

第二章任务书的设计

一、设计题目：篮球竞赛30秒定时电路

二、技术要求

1、设计一个30秒计时电路，并具有时间显示的功能。

2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零，启动和暂停/连续计时。

3、要求计时电路递减计时，每隔一秒钟，计时器减一。

4、当计时器递减计时到零（即定时时间到）时，显示器上显示00。同时发出光电报

警信号。

三、给定条件及器件

1、集成电路：74LS192 2片，74LS48 2片， NE555 1片

2、电阻：10kΩ 4片，15kΩ 68kΩ 1kΩ各1片

3、电容：10μF 1片， 0.1μF 1片

4、其他器件：发光二极管 1只，共阴极七段LED显示器 2只双刀开关 2只

四、设计内容

1.电路各部分的组成和工作原理。

2.元器件的选取及其电路图和功能。

3.电路各部分的调试方法。

4.在整机电路的设计调试过程中，遇到的问题的原因及解决的办法。

第三章电路的组成

30秒定时器的总体参考方案框图如图所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码器、显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个部分。

图1 24秒定时器的方框图

一、秒脉冲发生器——产生的信号是电路的时序脉冲和定时标准，但本设计对此信号的要求并不是太高，电路可以采用555集成电路构成。

二、计数器——完成30秒计时的功能。

三、单元译码显示电路——可以用74LS48和共阴极七段LED显示器组成。

四、控制电路——完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/继续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。

五、电路报警电路——可以用发光二极管组成。

第四章设计原理及步骤

一、秒脉冲发生器部分

用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟，如图2连接：

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；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过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。

图2 多谐振荡器

输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：

tw1 ：uC (0) = VCC /3 V、uC (∞) =VCC、τ1=(Ra+ Rb)C、

当t= tw1时，uC (tw1) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出

tw1=0.7(Ra+ Rb)C

tw2 ：uC (0) = 2VCC /3 V、uC (∞) =0V、τ1= RBC、

当t= tw2时，uC (tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出

tw2=0.7RbC

振荡周期T = tw1+tw2=0.7 ( Ra + 2Rb) C =1 (s)

多谐振荡器的波形：

二、计数器部分

它是由两片74LS192的8421BCD 码递减计数器构成。74LS192是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位C O 和借位B O 输出端。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的C O 端接到下一级的CP +端，B O 端接到下一级的CP -端即可。 此计数器预置数为（0011 0000）8421BCD=（30）10。只有当低位1端发出借位脉冲，高位计数器才做减计数。当高，低位计数器全为零时，且CPD 为0时，置数端 2，计数器完成并行置数，在CPD 端的输入时钟脉冲作用下，计数器进入下一轮循环减计数。

图3 递减计数器

t

u c

t u o

O

O

74192

三、显示电路部分

用74LS48和共阴极七段LED 显示器组成，如图4连接

74LS48输入信号为BCD 码，输出端为a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 共7线，另有3条控制线LE 、RBI 、RBO /BI 。LE 端为测试端。在BI 端接高电平的条件下，当LE =0时，无论输

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。RBI 端为灭零输入端。在LE =1，1BI =条件下，当输入A 、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。BI 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，记为RBO 。当该位输入的A 、B 、C 、D=0000且0RBI =时，此时RBO 输出低电平；若该位输入的A 、B 、C 、D 不等于零，则RBO 输出高电平。若将RBO 与RBI 配合使用，很容易实现多位数码显示时的灭零控制。例如对整数部分，将最高位的RBI 接地，这样当最高位为零时“灭零”，同时该位RBO 输出低电平，使下一位的RBI 为低电平，故也具有“灭零”功能；而对于小数部分, 应将最低位的RBI 接地，个位的RBI 端悬空或接高电平，低位的RBO 接至高位的RBI 。 74LS48可直接驱动共阴极LED 数码管而不需外接限流电阻。

此处要是保持数码管不黑屏就将BI/RB0，RBI 置1就可以了，LT 是检查数码管的好坏的，如果不需要的话直接接高电平。其他端口按照abcdefg 的对应关系连接好以保证显示正确，确保接地成功。