篮球竞赛24秒计时器数电课程设计

《数字电子技术》课程设计说明书课题名称：篮球竞赛24秒计时器设计

专业：电气工程及其自动化

班级：电气1202班

指导老师：***

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计数器概述

篮球竞赛24秒计时器功能

随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥这越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活中不可缺少的一部分，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。在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”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，它就自动报警从而判定此球员的犯规。

本设计只要完成：显示24秒倒计时功能：系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动、暂停、连续功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯，计时器为24秒递减计时其计时间间隔为1秒，计时器递减计时到零时，数码管显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。

设计任务及要求

基本要求

（1）显示24秒计时功能。

（2）设置外部操作开关控制计时器直接清零、启动、暂停/连续功能。

（3）计时器为24秒递减计时器，其计时间隔为1秒。

（4递减计时到零时，显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。

设计任务及目标

（1）根据原理图分析各单元电路的功能；

（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；

（3）进行电路的装接、调试、直到电路能达到规定的设计要求；

（4）写出完整、详细的课程设计报告

主要参考器件

555 晶体定时器

74 LS00

74LS48译码器

74LS192十进制可编程同步加锁计数器

电路设计原理与单元模块

设计原理

24秒计时器的总体参考方案框图如图2-1所示。它包括秒脉冲发生器、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、定时时间到启动报警等功能。

图2-1 24秒计时器系统设计框图

秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但是设计对此信号要求并不太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡其构成。

译码显示电路由74LS48(译码器)和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在试验中可用发光二极管与蜂鸣器代替。

设计方案

在本设计中，首先设计好24进制计数器，因为它作为本设计的核心部分，是设计的最主要的一部分。在此次设计中，我们选择74LS192进行24进制同步减法计数。同时选择74LS48作为BCD码译码器来对7段数码显示管进行译码驱动，选择两个七段数码显示管进行显示。根据设计要求，本课程设计采用555计时器制成的多谐振荡器，来进行秒脉冲的输入。在本设计中，因为我们需要对其进行暂停、清零、报警等控制，所以我们使用了三个开关来控制计数器的各功能的实现，从而实现了各种功能的实现。

各单元电路的设计

24进制计数器的设计

根据设计要求，本设计需要实现24进制递减功能，所以本设计采用十进制同步减法计数，因此使用74LS192来实现计数功能。十进制可逆计数器74LS192引脚排列及逻辑符号如图2.3.1（a）、（b）所示，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。

（a）引脚排列 (b) 逻辑符号

图2.3.1 74LS192的引脚排列及逻辑符号

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。其功能表如下图2.3.2所示：

输入输出

MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0

××××××0 0 0 0

1 ×

0 ×× d c b a d c b a

1 ↑ 1 ××××加计数

1 1 ↓××××减计数

图2.3.2 74LS192的功能表

在本次设计中，因为我们要实现24进制计数功能，所以我们首先应该对计数器进行置数，由于（24）10=（00100100）8421BCD所以要先对741192两芯片进行置数，令第一块集成块的置数端Q3Q2Q1Q0=0010，令第二块的为Q3Q2Q1Q0=0100。把第二块芯片的借位端与第一块芯片的脉冲输入端相连，从而进行实现借位功能。

数码显示译码器的设计

在本设计中，根据设计的要求，我使用74LS48译码器来驱动共阴极数码显示管， 74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应用技术等资料。74LS48的引脚图和功能表分别如图2.3.3和表2.3.1所示。

图2.3.3<74ls48引脚图>

输入输出字

形

数字LT RBI D C B A BI/RBO a b c d e f g

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

X

X

X

X

X

X

X

X

X

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1 1 1 1 1 1 0

1 1 0 0 0 0 0

1 1 0 1 1 0 1

1 1 1 1 0 0 1

0 1 1 0 0 1 1

1 0 1 1 0 1 1

1 0 1 1 1 1 1

1 1 1 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 0 1 1

1

2

3

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7

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9

消隐脉冲消隐灯测试X

1

X

X

XXXX

0 0 0 0

XXXX

1

0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1

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