《篮球24秒计时器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《篮球24秒计时器（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录摘要1第1章绪论21.1毕业设计背景21.2设计任务及要求21.2.1设计任务2122基本要求及目标2第2章电路框图及工作原理32.1设计方案32.2电路框图3第3章单元电路的设计53.124进制计数器的设计53.2数码显示电路的设计63.3秒脉冲的设计83.4控制开关电路的设计103.5报警电路的设计103.6整机工作原理11第4章电路仿真12结论16参考文献17附录1篮球竞赛24秒计时器总电路原理图18附录2元器件清单19摘要随着电子技术的飞速发展，社会步入了信息时代，人们的生活水平在逐步提高， 因而对电子产品提出了更高的要求。篮球竞赛24秒计时器可用于篮球比赛中对球员持球时间24秒限
2、制。不仅能进行时 间追踪，还具有直接清零、启动、暂停、连续以及光电报警功能，同时采用七段数码管 来显示时间，可以方便的实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出报警信号。 在社会生活中也具有广泛的应用价值。计时器主要是由计时电路、控制电路、以及译码显示电路3个部分组成。电路结构 简单，功能方便、快捷。关键字计时器；光电报警；七段数码管；电路第1章绪论1.1设计意义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。例如，在篮球比赛中，规定了球员 的持
3、球时间不能超过24秒，否则就犯规了。此次设计的“篮球竞赛24秒计时器”就可用 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。1.2设计任务及要求1.2.1设计任务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。1.2.2基本要求及目标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写出完整、详细的设计报告。第2章 电路框图及工作原理2.1设计方案
4、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，所以在本 次设计采用方案一。2.2电路框图24秒倒计时计时器的方
5、案框图如图2-1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2-1 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
6、秒脉冲，随之计数器和译码显示停止/连续工作。译码显示为零时触发报警电路产生 报警。第3草单元电路的设计3.1 24进制计数器的设计计数器选用集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加 法计数器，它采用8421码十进制编码，并具有直接清零、置数、加减计数功能。图3-1是74LS192引脚排列。图中CU、CD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入 端（上升沿有效）。PL是异步并行置数控制端（低电平有效），TCU和TCD是进位、借位输出端（低电 平有效），MR是异步清零端，P3-P0是并行数据输入端，Q3-Q0是输出端。151091114P0P1P2P3CUCDPLMRQ
7、OQBQCQD1213图3-1 74LS192的引脚排列 74LS192的功能表见表3-1所示。表3-1 74LS192功能表输入输出MRPLCUCDP0P1P2P3Q0Q1Q2Q31XXXXXXX000000XXabcdabcd01T1XXXX加计数011XXXX减计数当PL=1，MR=0时，若时钟脉冲加到端CU，且CD =1则计数器在预置数的基础上 完成加计数功能，当加计数到9时，TCU端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加到CD 端，且CU=1,则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，TCD端 发出借位下跳变脉冲。由74LS192构成的二十四进制递减计数器如下图3-2所示。图
8、3-2 8421BCD二十四递减计数器其预置数为N=（00100100）= （24）10。在CD端的输入时钟脉冲作用下，开始递减。 只有当低位TCD端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于 全零，完成一个计数周期，然后手动置数PL=0,计数器完成置数，再次进入下一循环减 计数。3.2数码显示电路的设计根据设计的要求采用74LS48译码器来驱动共阴极数码显示管。74LS48芯片是一种 常用的七段数码管驱动器，常用在各种数字电路和系统的显示系统中。74LS48和共阴 极七段LED显示器如图3-3连接。这样连接74LS48可直接驱动共阴极LED数码管而 不需像CC4511外接限流
9、电阻。制线。LT为测试端，低电平有效，当LT=O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“8”字型，此功能用于测试器件。RB!为灭零输入 端，低电平有效。在LT=1, RBI =0，且译码输入为0时，该位输出不显示，即0字被熄 灭。但当译码输入不全为0时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示o BIRBI是一个 特殊的端口，有时作用于输入，有时作用于输出，在这里不多做介绍。74LS48功能表 见表3-2。表3-2 74LS48的功能表输入输出数字LTRBIA B C DBI/RBOa b c d e f g字形0110 0 0 011111110011X1 0
10、 0 011 1 0 0 0 0 0121X0 1 0 01110 110 1231X1 1 0 0111110 0 1341X0 0 1 010 110 0 11451X1 0 1 0110 110 11561X0 1 1 0110 11111671X1 1 1 011 1 1 0 0 0 0781X0 0 0 111111111891X1 0 0 1111110 119消隐XXXXXX00 0 0 0 0 0 0脉冲消隐100 0 0 000 0 0 0 0 0 08灯测试0XXXXX11111111七短数码管的引脚图如图3-4所示，在使用时要注意是共阳还是共阴，其中3脚和 8脚相连为公共
11、端，因为此次设计是使用的共阴极数码管，所以在电路中接地，6脚为 小数点引脚，在设计中没要求不需要对其处理。图3-4七短数码显示管的引脚图3.3秒脉冲的设计根据设计要求，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NE555定时器来设计此电路。从而产生标准的秒脉冲。NE555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，就可以构成史密特触发器、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。它在波形的产生与变换、测量与控 制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。引脚功能：TH：高电平
12、触发端，简称高触发端，又称阈值端，TR低电平触发端，简称低触发端，CVO：控制电压端，OUT:输出端。DIS:放电端，RES：复位端。工作原理见表3-3表3-3 555定时器控制功能表输入输出THTRRESOUTDISXXLL导通23 vcc1 VCCHH截止21 VCCH不变不变23 vccXHL导通用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供脉冲，如图3-5所示。R2、R5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O.OluF电容C2。接通电源后，VCC通过R2、R5对C1充电，DIS上升。开始时DISj VC
13、C，即高电2 1平触发端TH3 Vcc，低电平触发TR3 Vcc，高电平触发端TH VCC，低电平触发端TR3 VCC，定时器复 位，放电管饱和导通，C1通过R5放电，DIS下降。当DIS| VCC时，又回到高电平触2发端th3 vcc，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) C11s23.4控制开关电路的设计在本次设计中需实现计数器的暂停、复位和启动控制，为了简单，我们只需用一个 开关来控制启动和复位功能。启动复位开关和74192
14、的11脚相连即可。在这里，主要 介绍暂停/连续开关的设计，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。3.5报警电路的设计根据设计要求，要产生光电报警，我们采用5个或门组成一个选择电路，一 个发光二极管产生光亮，一个蜂鸣器发出报警。如图3-6所示TJLSIQZU*1图3-6或门0R1的输入与高位74LS192的低两位输出端相连，0R2、0R3与低位74LS192 输出端相连。当输出端全部为低电平时OR5的输出才为低电平，此时导通发光二极管 和蜂鸣器，产生光电报警信号。3.6整机工作原理篮球竞赛24秒计时器主要是由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路 和报警电路组成。控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的 显示等功能。由附录1可见图
