(完整word版)篮球竞赛24s计时器

电子课程设计

--篮球竞赛24s计时器

学院：电子信息工程学院

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指导老师：

2013年12月22日

目录

一设计任务及要求 (3)

二总体框图 (3)

三器件选择 (4)

四模块功能 (5)

五总体设计电路图 (11)

六硬件调试 (13)

七设计心得 (14)

篮球竞赛24s计时器

一、设计任务及要求

1、设计任务

本设计主要能完成：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。

2、基本要求

1．要求电路为24秒递减计时，每隔1秒钟，计时器减1；

2．要有外部开关，控制计数器的直接清零、复位、启动和暂停/连续计时功能；

3．当计时器倒计时为零时，即定时时间倒，显示为零，同时发出声光报警信号。

二、电路框图及工作原理

2.1电路框图

24秒计时器的总体方案框图如图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复位、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。

秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路可采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。

译码显示电路四线数码管报警电路在试验中可用蜂鸣器实现。

图2-1 总体方案框图 2.2设计方案

本设计中，24进制计数器是整个电路的核心部分，我选择74LS192进行24进制同步减法、加法计数。选择两个四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，对24进制计数器进行秒脉冲的输入。在本设计中，因为我们需要对其进行暂停、复位、加法、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。

三、选择元器件

设计所需主要器件如表1所示。

表1 所需原器件

器件名称数量

74LS192 2

CM555 1

7400N 1

数码管 2

灯泡 1

蜂鸣器 1

开关、电阻、电容若干

四、模块功能

4.1 24秒倒计时设计

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2片74LS192集成芯片来实现计数功能。十进制可逆计数器74LS192引脚排列及逻辑符号如图4-1-1（a）、（b）所示，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。

图4-1-1 74LS192的引脚排列及逻辑符号

表1 74LS192功能表

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

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74LS192两芯片进行置数，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。电路接线如图4-1-3

图4-1-3 24s倒计时电路

4.2 秒脉冲的设计

根据设计要求，本电路需要产生间隔为一秒的时间脉冲，完成正确的计数功能。所以选择555定时器来设计此模块。从而产生标准的秒脉冲。

1．器件特性

555定时器是一种中规模集成电路,外形为双列直插8脚结构,体积很小使用起来方便.只要在外部配上几个适当的阻容元件,就可以构成施密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。

2．自激多谐振荡器

用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供脉冲。

R1、R2和C1为外接定时元件，高、低电平触发输入端项链并接到定时电容C1上，R1和R2的节点与放电端相连，电压控制端不用，通常接0.01uF电容

C2。

接通电源后，V CC 通过R1，R2对C1充电，DIS 上升。开始时DIS<1

3 V CC ，

即高电平触发端TH<2

3 V CC ，低电平触发TR ——<13 V CC ，定时器置位，放电管截止。

随后DIS 越充越高，当DIS>23 V CC ，高电平触发端TH>2

3 V CC ，低电平触发端TR ——>13 V CC ，定时器复位，放电管饱和导通，C1通过R5放电，DIS 下降。当DIS<13

V CC 时，又回到高电平触发端TH<2

3 V CC ，定时器又置位，放电管截止，C1停止

放电而重新充电。如此反复，形成振荡波形提供脉冲。

公式：Tw1=0.7 (R2 +R5) C1 Tw2=0.7R2 C1 振荡周期计算公式：T=0.7 (R2 +2R5) C1≈1s 电路接线如图4-2-1

图4-2-1 555电路接线图

4.3 控制开关电路的设计

在本次设计中，由于设计的要求，要实现计数器的暂停、置数和回秒控制，所以需要设计三个开关来控制电路。

暂停开关，因为555产生秒脉冲全靠给C1充放电产生，所以只需中断C1的充放电即可，所以在C1的另一端用一个开关控制接地，这就形成了暂停/连续开关。暂停开关如图4-3-1所示

图4-3-1 暂停开关电路图

置数开关，将两个74LS192的LOAD端连在一起，接上一个开关，另一端连在VCC上即可。置数开关如图4-3-2所示

回秒开关，将十位上的加法UP端与个位上进位输出端CO相连，个位上的UP端连一个开关，另一端接在VCC上即可，开关每开闭一个回一秒。回秒开关如图4-3-2所示