篮球24秒倒计时器.

1、湖南工业大学电气与信息工程学院湖南工业大学课程设计资料袋电气与信息工程学院（系、部）20162017学年第1学期课程名称电子技术课程设计指导教师黄卓冕职称讲师学生姓名谢富专业班级电气工程1401学 目篮球比赛24秒计时器设计成 绩起止日期2016年月_14_日2016年11月18日目 录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书2课程设计说明书3课程设计图纸张4总计资料56湖南工业大学课程设计任务书2016年 2017学年第1学期电气与信息工程学院（系、部）电气工程专业 1401 班级课程名称：电子技术课程设计设计题目：篮球比赛24秒计时器设计完成期限：自 2016

2、年 11月 14 日至 2016年11月18日共 1 周内 容 及 任 务一、篮球比赛24秒计时器（1）设计指标1、具有24秒计时功能；2、 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、在直接清零时，要求数码显示器灭灯；4、计时器为24秒递减时，计时间隔为1秒；5、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号；6、将24秒递减计时器改为 24秒递增计时器，试问电路要作哪些相应的改动。（2）设计要求1、 画出电路原理图（或仿真电路图）；2、元器件及参数选择；3、列出实验数据和时序波形；4、电路仿真与调试（用 EWB件）。（3）编写设计报告写出设计的全过程，附上

3、有关资料和图纸，有心得体会。二、设计工作量电子钟电路设计说明书一份；电子钟电路原理图一份；篮球比赛24秒计时器设计说明书一份；篮球比赛24秒计时器原理图一份；进 度起止日期工作内容2016.11.14讲授设计的一般步骤和方法、设计的要求、布置设计题目。安排告主要参考资料年72: O 社 2 25 版 1 O Boo 出 2 2 ， 哨 社 教，版 笛 社 社 出 高他 出出工 側側械 X)M M 机 版子防: 五电国惊 Q弓 rru 笄： : 4 乐 京 - 分 匕 匕 模术程5 技教懐 础 子 计 仿 基电设冰 术字统我 技系子 子 用- 电实电 -等 光明华波 华伟应忠 B欧陆李 - -

4、- - - - - - 12 3 4 - - - - 指导教师（签字）：系（教研室）主任（签字）：电子技术课程设计设计说明书篮球比赛24秒计时器设计起止日期： 2016年11月14日至 2016 年11月18日湖南工业大学电气与信息工程学院7学 班 学 成名级号绩谢富电气工程140114401300114指导教师（签字）电气与信息工程学院（部）篮球比赛24秒计时器设计设计目的及要求一、设计要求（1 ）设计指标1、具有24秒计时功能。2、 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、在直接清零时，要求数码显示器灭灯。4、计时器为24秒递减时，计时间隔为1秒。5、计时器递减到

5、零时，数码显示器不能灭灯，同时发岀光电报警信号。6、将24秒递减计时器改为 24秒递增计时器，试问电路要作哪些相应的改动。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警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，而控制电路是控制计时器的直接清零、启动计数和暂停连续计数、译码显示电路的显示和灭灯等功能。为保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系：24秒1 操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。2当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP （秒脉冲信号），同时计数器完成置数功能，

6、数码显示器显示字样；当启动开关断开时，计数器开始计数。3当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号 CP,计数器处于锁存状态；当暂停/连续开关断开时，计数器继续累 计计数。（2）设计要求1、画出电路原理图（或仿真电路图） ；2、元器件及参数选择；3、列出实验数据和时序波形。4、电路仿真与调试（用 EWB 软件）；设计任务一、计时器概述1、计时器的特点及应用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的应用是相 当普遍的。

7、在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过 24 秒，否则就违例了。本课程设计“智能篮球比赛倒计时器的设计”， 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违 例。二、电路设计原理及单元模块1、设计原理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

8、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信号通过一个与门将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。2、设计方案图1、电路框图总体电路说明:倒计时功能主要是利用19

9、2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岀蜂鸣警报。3、单元模块3.1、所用各个芯片功能3.1.1、555定时器555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等555定时器的内部脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。湖南工业大学电气与信息工程学院8电路框图如右图所示。4业-lG|2V/2 |（页）I Vq|2&1Q 6Gy31IIIIIII图2、555定时器内部结构它内部包括

10、两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管 T及功率输岀级。它提供两个基准电压 VCC /3 和 2VCC /3555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输岀电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的反相输入端的电压为 2VCC /3, C2的同相输入端的电压为 VCC /3。若触发输入端TR的电压小于VCC /3，则比较器 C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端 0UT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于 VCC /3，贝U C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0

11、，使输出 为低电平。表6 1 555定时器的功能表清零端高触发端TH低触发端TRQ放电管T功能0XX0导通直接清零101保持上一x状态保持上一状态1101截止置19湖南工业大学电气与信息工程学院1001截止置11110导通清零表1555定时器的功能表3.1.2、74LS487448是7段显示译码器，输岀高电平有效的译码 为5V，用于驱动共阴极数码管，7448除了有实现8 器基本功能的输入（DCBA ）和输出（YaYg ）端外， 了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以 功能又有输岀功能的消隐输入/动态灭零输岀 端。LTR8IDAGND1 2 3 4 5 6 7 8Lj匚匚匚匚匚匚口

12、Vf9abcde6S4321O91 1 1 .1 1 1器。工作电压 段显示译码7448还引入及既有输入BI/RBO ）abcdefg灭灯 XXXXXX0000000试灯0XXXXX1111111动态灭灯100000000000功能或数字输入 输岀显示字形0 灭灯1 800 灭灯011000011111110011X000110110000121X001011101101231X001111111001341X010010110011451X010111011011561X011010011111671X011111110000781X100011111111891X1001111110119

13、101X101010001101无111X10111001100112 1 X 11001010001113 1 X 1101110010114 1X11111000111115 1X111110000000表2、74LS48功能表3.1.3、74LS19274LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图中： PL 为置数端，为加计数端， - 为减计数端，门厂为非同步进位输岀端，I为非同步借位输岀端,P0、P1、P2、P3为计数器输入端，二二为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。VCC PDKO TQJ PL P3 P1丽

14、而冋冋冋而而LlJLlILlILLlJLU LlILUF) Qi 00 CFf) CPU a? Q3 GND41T14P0Q0P1QIP2Q2P3QSCPUTCuCPdTCdPLMR1213其功能表如下:(b)3.1.4、数码管数码管也称LED数码管，晶美、光电、不 同行业人士对数码管的称呼不一样，其实 都是同样的产品。数码管按段数可分为七段数码管和八CPuCPdLDCR操作XXX1清零XX00置数T110加计数1T10减计数1110保持段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元，也就是多一个小数点(DP)这个小数点可以更精确的表示数码管想要显示的内容；按能显示多少个( 8)可分为1

15、位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公 共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND 上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。LED数码管引脚定义3.2、各单元电路3.2

16、.1、秒脉冲发生电路秒脉冲的产生由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，两电阻阻值设置为20K与62K，使得555定时器产生周期为1s的脉冲。322、倒计时电路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，将低位的借位输出信号用 作高位的时钟脉冲，同时将外界时钟脉冲信号输入到个位（低位）的down端，实现电路的倒计时功能。将两片芯片的置数输入端分别置为“2”与“ 4”，当控制电路给予两芯片置数端低电平（有效电平）时，能使其置为“24”同

17、时将清零端接地。下图为倒计时电路的具体电路15=hCPElFB2CVIK C323、控制电路停止：我采用十位（高位）的借位输岀端作为停止电路的信号，当数码管显示为“00”，即十位（高位）输岀均为低电平时，此时其借位输岀由高电平变为低电平，将其与秒脉冲信号发生电路的输岀端通过一个与逻辑，再通到个位（低位） 的down端，此方法截断了秒脉冲信号，实现了停在“00”的功能。另外，当计数器正常计数时，十位（高位）借位输出端始终保持高电平，当其与秒脉冲信号发生电路的输岀端通过一个与逻辑，再通到个位（低位）的down端，并不影响秒脉冲的输入。置数：利用一个开关，及一个与非门，与非门一端接高电平，另一端通过

18、一个1k电阻再接高电平，同时接开关一段，开关另一端接地。与非门输出端与两块74LS192的置数端LOAD相连。如图当开关J2断开时，置数端为“ 1 ”，置数端无效,能正常计数，当开关 SW3闭合时，置数端为“ 0”，置数端有效，能置为“ 24”。324、报警电路当电路显示为“ 00”时，利用十位（高位）的借位输出端为“0”加上一个非门实现发光二极管的工作。如图3.3、总电路图17RLS4813R LLJ/U2的down端，作为减计数脉冲。由555定时器输岀秒脉冲与十位(高位)的借位输岀端经过一个与逻辑输入到计数器当计数器计数计到0时，U2的(13)脚输出借位脉冲使十位计数器U1开始计数。当计数器计数到“ 00”时，U1的(13)脚输出借位脉冲输岀一个低电平， 与555定时器输岀秒脉冲通过一个与门，从而截断秒脉冲，使其停在“00”，同时，报警电路工作，发光二极管亮，蜂鸣器响。当SW3断开时，U1、U2置数端有效，实现复