篮球竞赛24秒计时器设计

学号：

课程设计

题目

学院

专业

班级

姓名

指导教师

年月日

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：

题目: 篮球24秒记时器的设计与制作

初始条件：

（1）具备显示24秒记时功能

（2）计时器为递减工作，间隔为1S

（3）递减到0时发声光报警信号

（4）设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

（1）设计任务及要求

（2）方案比较及认证

（3）系统框图，原理说明

（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明

（5）调试记录及结果分析

（6）对成果的评价及改进方法

（7）总结（收获及体会）

（8）参考资料

（9）附录：器件表，芯片资料

时间安排：

6月16日~6月19日：明确课题，收集资料，方案确定

6月19日~6月21日：整体设计，硬件电路调试

6月21日~6月24日；报告撰写，交设计报告，答辩

指导教师签名：2014年 6月日

前言

电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。

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是何其重要的。

篮球作为一项全民健身项目，已有一定的历史。在中国，篮球很盛行，篮球比赛也日趋职业化。篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器，目前多数采用的是24秒制。有需要就会有市场，因此设计一款24秒计时器是非常有必要也非常有前景的。

该计时器要有递减计时及报警功能。因此符合比赛中违例判罚的需要。

在NBA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，它自动的报警从而判定此球员的犯规。

本设计主要能完成：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、启动和暂停/连续功能；计时器为24秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。

整个电路的设计借助于proteus仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在proteus下设计和进行仿真，得到了预期的结果。

目录

第1章电路方案的选择及电路框图 (5)

1.1 设计方案 (5)

1.2 电路框图 (5)

第2章设计思路及其工作原理的介绍 (6)

2.1 设计思路 (6)

2.2 基本原理 (6)

第3章单元电路的设计 (8)

3.1 24进制计数器的设计 (8)

3.2 数码显示电路的设计 (9)

3.3 秒脉冲的设计 (11)

3.4 控制开关电路的设计 (13)

3.5 报警电路的设计 (13)

3.6 整机工作原理 (14)

第4章电路仿真 (15)

4.1计时预备阶段 (15)

4.2计时阶段 (13)

4.3暂停\连续功能的实现 (13)

4.4电路报警 (13)

第5章安装及调试步骤 (15)

第6章故障分析与电路改进 (20)

6.1故障的分析和解决 (20)

6.2电路的改进. (20)

结束语 (21)

参考文献 (22)

附录1 篮球竞赛24秒计时器总电路原理图 (23)

附录2 元器件清单 (24)

第1章电路方案的选择及电路框图

1.1 设计方案

方案一：采用计数器74LS192作为核心部分。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，两个七段数码显示管进行显示。采用555计时器制成的多谐振荡器，进行秒脉冲的输入。因为我们需要对其进行暂停、清零、报警等控制，所以我们使用了两个开关来控制计数器的各功能的实现，从而实现各种功能。

方案二：采用单片机AT89S51作为核心部分，编写程序。用74LS48和7段数码显示管组成显示电路。采用三个开关控制启动、暂停、清零、报警从而实现各种功能。

在两个方案中，单片机价格比较贵，编写程序繁琐，原理说明性不够强，在考虑到用低成本都能完成同样的效果的前提下以及此次做的是数字电子技术课程设计，因紧贴数字电子技术的相关知识，所以在本次设计采用方案一。

1.2电路框图

24秒倒计时计时器的方案框图如图1-1所示。它是由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和控制电路等五个部分组成。其中计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能，控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数功能，译码显示电路完成数字显示功能，报警电路产生光电报警功能。秒脉冲发生器产生时钟脉冲信号，这个信号作为电路的定时标准，其电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡其构成。

图1-1 24秒计时器系统设计框图

控制电路手动置数计数器，译码显示电路出现显示，秒脉冲发生器产生秒脉冲刺激计数器递减，随之译码显示电路递减。暂停/连续时，控制电路控制秒脉冲发生器暂停/连续秒

第2章设计思路及其工作原理的介绍

2.1设计思路

本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛24秒计时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的实用价值。

篮球竞赛记时系统的主要功能包括：进攻方24秒倒计时和计时结束警报提示。攻方24秒倒计时，当比赛准备开始时，屏幕上显示24秒字样，当比赛开始后，倒计时从24逐秒倒数到00。这一模块主要是利用双向计数器74LS192来实现；警报提示：当计数器计时到零时，给出提示音。这部分电路主要通过移位寄存器和一些门电路来实现。

此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是一时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示、报警为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。

2.2基本原理

24秒计时器的总体参考方案框图如图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（简称控制电路）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、定时时间到报警等功能。

秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本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器构成。

译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管和鸣蜂器代替。

主体电路： 24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计