篮球比赛30s计时器

数字电子技术课程设计课程设计名称：篮球竞赛30S计时器

专业：自动化

班级：080303班

学生姓名：杜卓越（4号）

李宇航（14号）

唐龙（24号）

于涛（34号）*******

2010年7月5日——7月9日

长春工业大学电气与电子工程学院

篮球竞赛30秒计时器

一、课题名称

篮球竞赛30秒计时器

篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛的节奏，新的规则还要求进攻方在30秒内有一次投篮动作，否则视为违例。本组设计了一个篮球比赛计时器，可对比赛总时间和各方每次控球时间计时。该计时器采用按键操作、ＬＥＤ显示，非常实用。此计时器也可作为其他球类比赛的计时器。

二、设计要求

1．30秒计时器具有显示30秒的计时功能。

2．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。

3．计时器为30秒递减计时，其计时间隔为1秒。

4．当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、设计方案

本实验的核心部分是要设计一个30s计数器，并且对计数结果进行实时显示，同时要实现设计任务中提到的各种控制要求，因此该系统包括秒脉冲发生器、计数器、辅助时序控制电路(简称控制电路)和报警电路等4个部分构成。其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30s计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器显示零。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示30s字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停、连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。系统设计框图如图下图所示。

秒脉冲发生器计数器译码

显示

控制电路报警电路

四、各个电路的功能分析

1、显示电路

此电路通过74LS192的输出：QA、QB、QC、QD直接连4管脚LED灯，直接输出，可以简化电路。

2、脉冲产生电路（555定时器）

电路组成及其引脚

NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能（集成块图在上面） 1地GND 2触发TRI 3输出OUT 4复位RST 5控制电压CON 6门限(阈值)THR 7放电DIS 8电源电压Vcc

555的工作原理

它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关T ，比较器的参考

电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平

比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc 32和Vcc 31

。C1和C2的输出端控制RS 触发器状

态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过Vcc 32

时，触发器复位，555的输出端3脚

输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于Vcc 3

1

时，触发器置

位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc 。

Vco 是控制电压端（5脚），平时输出Vcc 3

2

作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一

个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01F 的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

T 为放电管，当T 导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.

555电路的引脚功能

555定时器主要是通过外接电阻R 和电容器C 构成充、放电电路,

并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。

用555定时器构成多谐振荡器：

用555定时器构成多谐振荡器电路如图(a)所示。电路没有稳态,只有两个暂稳态,也不需要外加触发信号,利用电源V CC 通过R 1和R 2向电容器C 充电,使u C 逐渐升高,升到2V CC /3时,u O 跳变到低电平,放电端D 导通,这时,电容器C 通过电阻R 2和D 端放电,使u C

下降,降到V CC /3时,u O 跳变到高电平,D 端截止,电源V CC 又通过R 1和R 2向电容器C 充电。如此循环,振荡不停, 电容器C 在V CC /3和2V CC /3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲,其波形如图(b)

o

u u V 32V 3

1

输出信号u O的脉宽t W1、t W2、周期T的计算公式如下:

t W1＝0.7(R1＋R2)C

t W2＝0.7R2C

T＝t W1＋t W2＝0.7(R1＋2R2)C

3、计数电路（74LS192）

74LS192芯片名称：可预置同步可逆BCD码计数器

计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。

74LS192 为可预置的十进制同步加/减计数器（双时钟），其清除端是异步的。当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能；预置是异步的，当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（P0～P3）相一致的状态；计数是同步的，靠CPD、CPU 同时加在4个触发器上而实现。在CPD、CPU上升沿作用下Q0～Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU，此时另一个时钟应为高电平。当计数上溢出时，进位输出端（TCU）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPU低电平部分的低电平脉冲；当计数下溢出时，错位输出端（TCD）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPD低电平部分的低电平脉冲。当把TCD和TCU分别连接后一级的CPD、CPU，即可进行级联

74LS192