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1、篮球 24s 计时器设计与制作设计要求篮球比赛 24 秒倒计时器的设计1、具有显示24s 倒计时功能：用两个共阴数码管显示，其计时间隔为 1s。2、 分别设置启动键和暂停/ 继续键， 控制两个计时器的直接启动计数， 暂停/ 继续计数功能。3、 设置复位键： 按复位键可随时返回初始状态， 即进攻方计时器返回到 24s。4、计时器递减计数到“00”时，计时器跳回“24”停止工作，并给出声音和发光提示，即直流振荡器发出声响和发光二极管发光。总体设计思路、基本原理和框图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
2、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
3、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. 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
4、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 时，逐秒倒计到零。选取“ 00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让 该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。3. 总体设计框图图1倒计时设计总体框图总体电路说明:倒计时
5、功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反馈和置数实现 进制的转换，以适合分和秒的不同需要。由于该系统特殊的需要，到计时器到零 时，通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。各单元电路设计1 .各芯片的用法和功能74LS4874LS48输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线，另 有3条控制线。LT端为测试端。在端接高电平的条件下，当 LT 0时，无论输 入端A、B、C、D为何值，ag输出全为高电平，使7段显示器件显示“呼型, 此功能用于测试器件。端为灭零输入端。在 RBI 1 ,条件下，当输入A、B、C、 D=0000时，输出ag全为低电平，可使共阴LED显示器
6、熄灭。但当输入A、B、 C、D不全为零时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。RBO端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权，当该端为低电平时，不管其他输入端为何 值，输出端ag均为低电平，这可使共阴显示器熄灭。另外，该端还有第二功 能灭零信号输出端。当该位输入的A、B、C、D=0000时，此时输出低电平； 若该位输入的A、B、C、D不等于零，则输出高电平。若将与配合使用，很容 易实现多位数码显示时的灭零控制。741s48功能表如下：gLT丽44441匕cdetsXX.*11L11111sLOOQfl-?gage口oQ11小DG41iL:11IOcLXGOQ11G1oJoa1.X:口中11
7、Lo11:1-iK0O111I1Io01*T1X$1q电IvLJQaI1451G1g11,a11a15卓1XQJifl19QII1I61XO1i11IL14ooB1XIO(jfl1I11;Ii11341K1)Q11I,L11 1a11g101K1I中Ig?01iq111XI心111ojIa ,112;XI1qfl100flQ1:X:1o11a0!a11141持11111oa01i11151XI1I1I9Qg0aao555定时器555 定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1.R2向电容 C充电，其上电压按指数规律上升，当 u上升至2/3Vcc,会使比较器C1输出翻 转，输出电压
8、为零，同时放电管 T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降 到1/3Vcc,比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1。R2 又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与 外接元件有关，不受电源电压变化影响。输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：tw1： UC 0 V73/、UcVcc、t1 Ra RbC当t tw1时,把Uc tw1 2VCC3代入三要素方程。于是可解出：tw1 0.7 RaRbtw2: uC 0 2V72、uC 0V、t1 RBC当t tw2时，uC tw2 VC%代入公式,于是可解出：tw2 0.7 RbC振荡周期T tw1
9、 tw2 0.7 Ra 2 Rb C 1 s T于是为了产生周期为1秒的脉冲，可以使Ra 20k 、Rb 62k 、C 10 F74LS19274LS192是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进 位和借位输出端。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的端接到下一级的 CP+端，端接到下一级的CP端即可。74192功能表：CPuCPdLDCR操作XXX1清零XX00T110加计数1T10减计数1110保持2 .单元模块信号发生部分秒脉冲的产生由555定时器所组成的多谐振荡电路完成。电路图如下图所 示。当开关断开时，555定时器产生周期为1s的脉冲；当开关闭合时，电路不 能输出信
10、号，于是没有脉冲输入 74LS192中，故74LS192在保持状态，即实现暂停功能图2信号发生电路倒计时部分24秒倒计时电路。这部分电路的主体部分在时钟脉冲的输入情况下工作，下面进行具体分析。计数器的倒计时功能。用两片74LS192分别做个位（低位）和十位（高位）的倒计时计数器，由于本系统只需要从开始时的“ 24”倒计到“00”然后停止，所以，这里的高位不需要做成六十进制的计数器。因为预置的数不是“ 00”，所以我选用置数端LOACm进行预置数。时钟脉冲分别通过两个与门才再输进个位（低位）的 down端，当停止控制电路送来停止信号时，截断时钟脉冲，从而实现电路的停止功能。低位的借位输出信号用作
11、高位的时钟脉冲。两片计数器具体接法。Vcc、UP接+5V电源，GN限地；时钟脉冲从与门输出后 接到低位的down,然后从低位BO接到高位的down；输入端低位G高位B接 电源，其他引脚和CLR都接地。LOADt到开关C的活动端，C的另外两引脚分 别接G的活动端和地。而G的另外两个引脚分别接到电源和地。ITufih_i4.3:一 史孑 一 Hr国哇三1 VX二2 J一可二 *.Qx- - - k - QnLsnu_T-.图3 24秒倒计时电路停止控制电路倒数计数器到零时，需要将电路转换到“ 24”并且停住。现在选取计数器到 零的状态24秒计到“00”，从各引脚引出线接到二脚与非门，当计数器从“
12、00” 状态转换到“99”时，用与非门把该状态转换成低电平（其余时间为高电平）控 制LD。使电路转换到“ 24”。由于数字99是在很短的时间才能看到，用肉眼 是看不到的，于是能实现从“ 00”到“24”的转换。再通过与非门所组成的触 发器的输出端输出低电平，使74LS192处于保持状态。这样就实现了转换并停止 的电路。* F - 1图4停止控制电路警报提示装置警报提示就是完成任一计时器计时结束时，系统给出连续的提示音。当电路由“00”至I “24”时，下面一个与非门输出低电平，而鸣蜂器的和LED1的正极已经接了高电平，故这时由于两端存在电压差，所以鸣蜂器和 LED1 均能正常工作。从而发出报警
13、信号。图5警报提示电路设计仿真演示图6仿真电路图由555定时器输出秒脉冲经过 R30输入到计数器IC4的CD,作为减计数 脉冲。当计数器计数计到0时，IC4的(13)脚输出借位脉冲使十位计数器IC3开 始计数。当计数器计数到“ 00”时应使计数器复位并置数“ 24”。本电路利用从 “00”到“99”时，通过与非门，使电路置数到“24”并且保持该状态。由于“99”是一个过渡时期，不会显示出来，所以本电路采用“99”作为计数器复位脉冲。当计数器由“ 00”跳变到“99”时，利用个位和十位的“9”即“1001”通过与非门IC5去触发Rs触发器使电路翻转，从11脚输出低电平使计数器置数，并 保持为“24”，同时LED发光二极管亮，蜂鸣器发出报警声，即声光报警。按下 J1时，Rs触发器翻转11脚输出高电平，计数器开始计数。若需要暂停时，按下 J2 ，振荡器停止振荡，使计数器保持不变，断开J3 后，计数器继续计数。(1)J1 ：手动复位按钮。当按下J1 时，
