篮球竞赛24s计时器

1、电子课程设计篮球竞赛24s计时器学院：电子信息工程学院专业：学号：指导教师：2014年12月页脚一、设计任务与要求3二、总体框图3三、选择器件4四、功能模块10五、总体设计电路图14六、硕件调试17七、心得与总结17页脚篮球竞赛24s计时器一、设计任务与要求1、设计一个具有显示24S计时功能的篮球竞赛计时器。2、设置外部操作开关，控制讣时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。3、计时器为24S递减计时器，其时间间隔为0.01秒。4、计时器减计时到零时，发出报警信号。二、基本原理与电路框图1. 电路框图篮球竞赛24秒计时器的电路框图如图2-1所示。十位显示个位显示L报警电路A计数器V11计数器 V

2、=秒脉冲触发器A控制电路图2-1电路框图2. 基本原理(1) 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。其中讣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，而控制电路完成讣数器的直接清零、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。页脚(2) 秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设汁对 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。(3) 译码显示器是DCD_HEX七段发光二极管。报警电路

3、在实验中可用发 光 二极管和蜂鸣器组成。三、选择器件1 原件清单该设计所用的器件如表3-1所示。表3-1元器件清单序号用途型号数量1十进制计数器74LS1922片2多谐振荡器CM5551片3二输入或门74LS321片4二输入与门74LS081片5八输入或门1片6六输入或非门1个7数码管2个8灯泡1个9蜂鸣器1个10电阻、电容若干2. 元件介绍(1) 74LS19274LS192为可置数的同步十进制双时钟加减计数器，如图3-1所示它具有上 升沿有效的加讣数时钟端UP和减讣数时钟端DOWN；该计数器具有异步清零 端，当清零信号CLR为高电平时，实现清零功能；该计数器还有异步置数功能, 当置数信号L

4、OAD为低电平时，实现预置数；当计数器加计数，且计数值为9 时，进位端CO输出宽度等于加讣数脉冲UP的低电平脉冲；当讣数器减讣数，页脚且计数值为0时，借位端BO输出宽度等于减计数脉冲DONW的低电平脉冲。 执行加数功能时，减讣数端DOWN接高低电平，计数脉冲山UP端输入；执行 减数功能时，加数端UP接高电平，计数脉冲山减数端DOWN输入。74LS192 的管脚图如图3-1所示。74LS192的功能表如表3-2所示。图374LS192的管脚图表32 74LS192功能表输入输出CRLD，UPDOWNDCBAQDQCQBQA1*水*000000*abcdabcd01T1*加计数功能011T*减计数

5、功能(2) 555定时器555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用 双极性工艺制作的称为555。555定时器的电源电压围宽，可在4.5V16V 工作。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接儿个电阻、电容，就可 以实现本设计所需的单稳态触发器。它部包括两个电压比较器，三个等值 串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基 准电压VCC/3和2VCC /3o页脚 其逻辑框图555定时器的逻辑框图如图3-2所示。8 4736 555251DTHTRVCC RdGNDUOCO图32 555逻辑框图 部原理结构555定时器的部原理结构如图3-3所示。图33 55

6、5部原理结构 功能表2 1在1脚接地,5脚未外接电压，两个比较器Ai、A：基准电压分别为|VCC Vcc 的情况下，555时基电路的功能表如表33所示。页脚表3-3 555时基电路的功能表清零端Rd高触发端TH低触发端TLQn+1放电管T功能0XX0导通直接清 零1tvcc#Vcc0导通置013 *中CO1截ll:置112V*VccQn不变保持（3）数码管数码管按照其发光二极管的连接方式不同，可分为共阳极和共阴极两种。共 阴极是指数码管中所有发光二极管的阴极连在一起接低电平，而阳极分别山a、 b、c、d、e、f输入信号驱动，当某个输入为高电平时，相应的发光二极管点亮; 共阳极数码管则相反，它的

7、所有发光二极管的阳极连在一起接高电平，而阴极分 别由a、b、c、d、e、f输入信号驱动，当某个输入为低电平时，相应的发光二 极管点亮。山于计数器输出的是8421 BCD码，数码管不能直接显示成数字，为了让数 码管显示人们看懂的数字，就需要把讣数器输出的8421 BCD码转换成数码管显 示的阿拉伯数字，这就需要译码器的翻译。本设计采用DCD.HEX七段发光二极管译码显示器。DCD.HEX为共阴极 LED数码管。显示器引脚从左到右依次为：4,321。该显示包含了译码功能，所 以无需专门的译码器。数码管的符号如图3-4所示。U1DCD_H：图3-4数码管的逻辑符号页脚(4) 与门与门是实现与”运算的

8、门电路。与门的逻辑符号如图3-5所示，与门的功 能表如表34所示。图35与门的逻辑符号表3-4与门的功能表输入输出ABY000010100111(5) 或门或门是实现逻辑或”运算的逻辑电路。或门的电路图如图3-6所示，或门的功能表如表3-5所示。页脚0U2R2Y图3-6或门的符号表3-5或门的功能表输入输出ABY000011101111（6）或非门或非门实现或非逻辑。其符号如图37所示。U1z-N0R6图37或非门的符号页脚其功能表(真值表)如表3-6所示。表3-6或非门真值表输入输出ABY001010100110四、功能模块1.秒脉冲发生器用555集成电路构成的多谐振荡器组成的秒脉冲发生器。

9、原理与功能见上页，公式如下：Twl=0.7(R2+Rl)Cl Tw2=0.7Rl CU 振荡周期计算公式:T=0.7 (R2+2R1)C 1-0.01 so秒脉冲发生器的电路图如图4-1所示。VCCSVS2NCA63 2?2/ SS/U8Q200 HxU274LS192D厶Kay - 1VCCSV图4-3置数、清零开关电路图（3）控制开关因为555产生秒脉冲全靠给C2充放电产生，所以只需中断C2的充放电即 可，所以在C2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 开关的电路图如图4-4所示。页脚图4-4暂停开关电路图4. 报警电路当数码管显示00的时候，即倒计时结束，灯泡和蜂鸣

10、器会发出报警。报警 电路如图45所示。图45报警电路图五、总体设计电路图根据设讣要求用555集成电路构成的多谐振荡器组成的秒脉冲发生器。实现 二十四进制递减，所以该电路需要使用两个十进制同步减法计数，因此使用2 个74LS192芯片级联来实现技术功能；乂因为该计数器是24进制循环，所以还页脚使用了 8输入或门。要实现讣数器的暂停、置数和回秒控制,所以需要设让三个灯泡和蜂鸣器会发开关来控制电路。当数码管显示00的时候，即倒计时结束, 出报警。篮球竞赛24秒计时器是的总体电路如图51所示。图51篮球竞赛24秒计时器总体电路1 计时预备阶段该设讣是篮球球竞赛24秒计时器，所以要24进制递减计数，开始

11、仿真时, 置数、清零、暂停3个开关全都处于断开状态，数码管显示的是24o电路如图 5-2所示。页脚-151XI匕 K KMn Kka MCU Snubu Tontr Toct *crs WrdiR 弍绅 jaao百兹q划p穹（、血o已 e s匚応五二7?taanr图52计时具备阶段电路2.计时阶段电路开始计时的电路图如图5-3所示。B 険 E* YE 如 MCV Sb 岭 口01丫80 X图53电路计时阶段的电路页脚3. 暂停电路在电路运行的状态下，按下开关3使暂停开关接通，计数停止，电路如图54所示。SS m 送 !=-;-r 7!左爲A r-yD抄必485牧Q&Q帶！D扌亡ODCJD| 依

12、 i D P 妙ir J3 U “，。| F 1 J |) e ficktboi SrrUate rrWir look flptm* (B口 乜 * i_muiauc_图5-4暂停电路4. 电路报警在电路运行的状态下，电路持续递减直到数码管显示为“00”时，电路发生报警，灯xl壳，电路如图55所示。图55 报警电路页脚六、硬件调试实验室里没有足够的元器件，所以有些元件需要筛减并对主要电路进行了硬 件操作验证。我只做了一个74LS192异步置数从9递减到0是把借位端BO和非 门相连，之后非门输岀和置数端LOWN相连；把清零端CLR接在开关上；因为实 验室没有四输入或非门，因此可用或门和非门来替代

13、，输出端Y接在LED上。开关S1接高电平显示器显示0,接低电平正常工作。显示器显示0输出端Y输出1, LED灯亮，其他情况则不亮。七、设计心得与总结这次的课程设计我学到了好多，通过Multisim软件，可以很方便的实现计 算机仿真和虚拟实验，与传统的实验方法相比，通过Multisim仿真可实现设计 与实验可以同步进行，且修改电路容易，连线直观。但是在调试的过程中也遇到 了很多麻烦，浪费了很多时间，有的是电路图设计的不对，有的是因为对逻辑电 路的理解不到位，所以在修改的过程中困难也是不小的。在这期间，我查了很多 资料，有的器件在理论上可行，但是在实际运行的过程中确是不可以的，因此我 有时得不到仿真的结果就不断换器件重新连线是电路运行 Multisim软件有时会 出