30秒时间特殊计数器

课程设计

（说明书）

篮球竞赛30秒计时器设计

课程设计任务书

课程名称数字逻辑课程设计

院（系）计算机学院专业计算机科学与技术

班级学号姓名

课程设计题目篮球竞赛30秒计时器设计

课程设计时间: 2010 年07 月15 日至2010 年07 月24 日

课程设计的内容及要求：

一、设计说明

在篮球比赛进行过程中经常需要计时操作，设计一个用于篮球竞赛的30秒计时器。其原理参考框图如图1所示。

秒脉冲发生器

译码

显示计数器

控制电路报警电路

外部操

作开关

{

图1 篮球竞赛30秒计时器原理框图

二、技术指标

1．具有显示30秒的计时功能。

2．设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/ 连续功能。

3．计时器为30秒递减计时器，其计时间隔为1秒。

4．计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，应发出光电报警信号。

三、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本，要求采用LED显示。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。

3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

四、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。

2．进行实验数据处理和分析。

五、推荐参考资料

1．刘修文主编.实用电子电路设计制作.[M]北京：中国电力出版社，2005年2．朱定华主编.电子电路测试与实验.[M]北京：清华大学出版社，2004年3．路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京：北方交通大学出版社，2004年六、按照要求撰写课程设计报告

指导教师年月日

负责教师年月日

学生签字年月日

成绩评定表

一、概述

在篮球比赛中，规定了一方的持球时间不能超过30秒，否则就被判做犯规。本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，就可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒进行限制。一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动的报警。

这次课设设计了一个一个篮球竞赛30秒计时器电路。它由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和时序控制电路五个部分组成。当计数器接收到秒脉冲后开始倒记数，等递减到0时，发光二极管亮光报警。通过控制电路来完成计时器的启动、计数、暂停/继续、译码显示电路的显示等功能。本电路用两个74LS192芯片构成递减计数器（30进制）；控制电路由74LS00和74LS08构成；秒脉冲发生器由555集成定时器构成；两个数码管构成显示电路。

二、方案论证

图1 篮球竞赛30秒计时器原理框图

篮球竞赛30秒计时器原理框图如图1所示。功能的电路采用模块化设计，分别都有各自的功能。

篮球竞赛30秒计时器包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路、报警电路等5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30秒计时功能，而控制电路控制计数器的启动计数、暂停／继续计数。当启动置数开关时，计数器完成置数功能显示30秒字样；当启动开关时，计数器开始计数；暂停／继续开关连接到连续计数端时，计数器开始连续计数，当连接到暂停计数端时，计数器暂停计数。计数器递减到零时，发出光电报警信号。

三、电路设计

(1) 8421BCD码递减计数器模块电路

本实验中计数器选用中规模集成电路74LS192进行设计，74LS192是十进制同步加法/减法计数器，它采用8421BCD码二-十进制编码，其功能表如表1所示。

表1 74LS192的功能表

CPU CPD CR 操作

××0 0 置数

↑ 1 1 0 加计数

由此看出,当LDˊ=1,CR=0,CP

D

=1时,如果有时钟脉冲加到CPU端,则计数器在预置数的基础上进行加法计数,当计数到9时,COˊ端输出进位下降沿跳变脉

冲；当LDˊ=1，CR=0，CP

U =1时，如果有时钟脉冲加到CP

D

端，则计数器在预置

数的基础上进行减法计数，当计数到0时，BOˊ端输出借位下降沿跳变脉冲。由

此设计出三十进制减法计数器，具体电路图如图2所示,图中的Q

0-Q

7

分别接到显

示译码器的输入端，CP

D

端接到秒脉冲发生器的脉冲输出端。图中预置数为N=

（0011000）

8421BCD =（30）

10

，当低位计数器的借位输出端BOˊ输出借位脉冲时，

高位计数器才开始进行减法计数。当计数到高、低位计数器都为零时，高位计数器的借位输出端BOˊ输出借位脉冲，使置数端LDˊ=0，则计数器完成置数，在CP

D

端输入脉冲的作用下，进行下一循环的减法计数。

图2 三十进制减法计时器

(2) 时钟信号控制电路

图3时钟信号控制电路

图3是时钟脉冲信号CP 的控制电路 ,控制CP 的放行与停止。当定时时间未到时，74LS192的借位输出信号BO

2

=1时，则CLK信号受“暂停/继续”开关S2的

控制，当S2处于“暂停”位置时，门U10A输出0，门U7A关闭，封锁CLK信号，计数器暂停计数；当S2处于“连续”位置时，门U10A输出1，门U2A打开，放行CLK

信号，计数器在CLK作用下，继续累计计数。当定时时间到时，BO

2

=0，门U7A关闭，封锁CLK信号，计数器保持零状态不变。从而实现了当暂停/连续开关处于暂停状态时，控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显示原来的数，而且保持不变；当暂停/连续开关处于连续状态时，计数器正常计数，的功能要求。注意，

BO

2是脉冲信号，只有在CP

D

保持为低电平才能保持不变。

(3) 秒脉冲信号产生模块电路

NE555秒脉冲发生器由555集成定时器构成，其引脚图如图4所示。

NE555秒脉冲发生器的周期与其充电的时间有关，充电时间由图11中的电

容C

1、电阻R

1

和R

2

所决定周期的计算公式为：T=Ln2(R

1

+2R

2

)×C

1

。本实验需要的

周期是1s，计算出较为稳定的电阻电容值为：R

1=15kΩ,R

2

=68kΩ, C

1

=10μ

F,C

2

=10nF。计算得T=1s。