篮球比赛计时器

1、电子技术课程设计-篮球比赛计时器学院：电子信息工程学院专业班级： 姓名： 学号：指导老师：闫晓梅日 期：2014年12月17日目 录一、设计任务与要求-3 二、总体框图-3三、器件选择-31、所选器件-32、器件介绍-4（1）十进制可逆计数器74LS192-4（2）二输入四与非门74LS00-5（3）六反相器74LS04-5（4）RS触发器-6（5）七段数码显示器-6四、功能模块-71、闪灯报警电路-82、暂停、自动停止计时电路-8五、总体设计电路图-101、电路说明-102、电路仿真-113、实验总体电路-11六、课程设计心得体会-18七、参考文献-18篮球比赛计时器一、 设计任务与要求1.

2、 篮球比赛全场为48分，其分为4节，每节12分钟，要求开机自动置节计数器为第“1 ”节，节计时器为“12分00秒”。2. 用数字显示篮球比赛当时节数及每节时间的倒计时，计时器由分、秒计时器完成，秒计时器为模60，分计时器应能记满12分。3. 能随时间按钮开关控制比赛的启动/停止，启动后开始比赛，停止期间不计时，重新启动后继续计时。4. 每节比赛时间结束时，能以闪灯自动提示并暂停计时，同时节数自加1。5. 秒信号不必考虑时间精度，可利用试验仪上所提供的连续脉冲（方波）。二、 总体框图设计的核心部分是要设计一个十二进制的分倒计时、一个六十进制的秒倒计时及一个四进制的节计数器，并且对计数结果进行实时

3、的显示，同时要实现设计任务中提到的各种控制要求。设计方案如下框图所示，系统分别实现12进制、60进制递减计数器，4进制加法计数器，同时实现了置数、启动计数、清零、暂停/连续、显示、闪灯报警等控制。显示器显示器显示器显示器显示器4进制节数计数器12进制分倒计时60进制秒倒计时暂停/连续脉冲信号闪灯报警信号图二-1设计电路总体框图三、 器件选择1、 所选器件：（1）74LS00 二输入四与非门（2）74LS192 同步十进制可逆计数器（3）74LS04 反相器（4） RS触发器（5）单刀双掷开关（6）七段数码显示器（7）电阻2、器件介绍（1）十进制可逆计数器74LS19274LS192是同步十进制

4、可逆计数器，其引脚排列及逻辑符号如下所示： （a）引脚排列      (b) 逻辑符号图三-174LS192的引脚排列及逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下：           输入 输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0 1 ×

5、0;× ×××××0000 0 0× ×dcbadCba 0 1 1××××加发计数 0 1 1 ××××减发计数图三-2 74LS192的功能表使用方法为：当清零端接高电平时，无论其他端口如何，输出端都显示为0.清零端低电平失效后，置数端接低电平时，输入与输出端保持一致，置数端节高电平时，如果接加法计数端则进行加法计数，反之为

6、减法计数。（2）二输入四与非门74LS0074LS00是四2输入与非门，其逻辑符号，逻辑功能表，内部原理图分别如下： 图三-374LS00的逻辑功能表图三-474LS00的内部结构图三-5 与非门逻辑符号图三-6 74L00管脚图 （3）六反相器74LS04   74LS04为六反相器，他的输入是、为A，输出为Y，6个相互独立反相。电压5V，电压范围在4.755.25V内可以正常工作。门数6，每门输入输出均为TTL电平（<0.8V低电平  >2v高电平）,低电平输出电流-0.4mA,高电平输出电流8mA。其逻辑符号、逻辑功能表、内部结构、管脚

7、图分别如下：图三-7 74LS04的逻辑符号图三-874LS04功能表图三9 74LS04的管脚图（4）RS触发器 以下分别为RS触发器的电路结构、逻辑符号和真值表。图三-10RS触发器的电路结构 图三-11RS触发器的逻辑符号图三-12 RS触发器的真值表（5）七段数码显示器LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、规格品种全等特点。目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体，已成为城市信息现代化建设的标志。其真值表如下表所示：表5 七段数码显示器真值表四、 功能模块1、 闪灯报警电路此电路由发光

8、二极管作为核心，当电路的分、秒计数状态分别为“00分00秒”时，系统的输出信号使闪灯报警电路处于连续的报警状态，报警表示一节比赛结束。下图所示为闪灯报警电路的验证电路，当电路的左部分输出为0时，闪灯电路将处于连续的报警状态，设计电路如下图七所示。电路工作原理为：74LS192计数器输入端默认置数为1001（9），加法计数端、置数端接高电平失效，清零端接低电平失效，输出端QA、QB、QC、QD与数码管1、2、3、4端相接，减法计数端接入脉冲信号，接位输出端与反相器连接，之后与三极管P端相连，脉冲信号输入减法计数端，74LS192开始由9向0减法计数，当输出为0时，计数器接位输出，于是接位输出端输

9、出低电平信号，经过反相器变为高电平信号，输入三极管，使三极管正向导通，发光二极管开始发光。（a）正常工作状态，报警灯熄灭，显示器倒数计时（b）倒计时到0时，报警状态，报警灯点亮图四-1闪灯报警电路2、 暂停、自动停止计时电路这部分电路主要由RS触发器组成，当分计时器的十位产生进位脉冲，同时单刀双掷开关置于暂停端时，系统暂停脉冲的输入；单刀双掷开关置于连续端时，系统脉冲连续输入。设计电路对系统电路进行验证如下图八所示。电路工作原理为：单刀双制开关，单刀端接地，双制开关一端RS触发器R端，一端接S端，74LS192计数器A、B、C、D输入端置数1001（9），输出端开关J2起置数的作用，此时处于正

10、常工作状态QA、QB、QC、QD分别与数码管1、2、3、4端相连，显示输出。将置数端与接位输出端相连，加法计数端接高电平，令其失效，清零端接地，低电平失效。脉冲信号输入到三输入一输出与非门的一输入端。RS触发器Q端接入三输入一输出与非门的另一输入端，最后将剩下的一个输入端接入高电平，并在之间接入一个发光二极管和一个保护电阻，用于指示和保护电路。当开关接R端时，S端为高电平1，R端为低电平0，Q端输出为高电平1，此时三输入一输出与非门除脉冲信号外2输入均为高电平1，所以与非门输出由脉冲信号确定，所以此时计数器正常计数，当开关指向R端时，R端为低电平0，S端为高电平1，此时Q端输出为低电平1，所以

11、三输入一输出与非门输出强制为低电平0，经过反相器反相后为高电平1，接入74LS192减法计数端，减法计数端失效，计数器暂停。开关J1处于连续状态，系统连续计时，当计时到0时自动停止计时，同时报警系统开启图四-2(a)暂停、自动停止计时电路开关J1打到暂停状态，暂停计时图四-2（b）暂停、自动停止计时电路五、 总体设计电路图1、 电路说明设计的总体电路由计数电路、译码显示电路、置数/停止电路、闪灯报警电路和暂停/停止功能电路五部分组成。电路的脉冲由Multisim基本的脉冲元件经暂停/停止电路模块输出，其模值在电脑仿真过程中根据实际的需要可以规定仿真速度。计数电路部分60进制秒计数器的个位BO端

12、输出的借位脉冲反馈于自身的置数端，并作为十位部分的脉冲信号，即当个位为0时，十位自减1，个位进入下一轮计数循环。当秒计数部分个位和十位同时为0时，12进制分计数器进入减法状态。分计数器的个位初值为2，当个位为0时，个位BO端输出借位脉冲作为分计数器十位上的脉冲。当分计数部分和秒计数部分同时为0时，节数计数部分进入计数。节计数部分的处置为1，为4进制循环。当分计数部分和秒计数部分同时为0，节计数部分产生进位时，显示部分的分计数与秒计数各个输出分别经过或非后，输出部分再经过相与后，经D触发器停止工作，电路的分、秒计数状态分别为“00分00秒”。当电路的分、秒计数状态分别为“00分00秒”时，系统的

13、输出信号使闪灯报警电路处于连续的报警状态，报警表示一节比赛结束。当电路处于连续的工作状态时，系统可以由暂停/连续电路进行控制它的状态。2、 电路仿真按照实验要求及任务在软件multisim上设计电路，并利用软件进行仿真。打开电源，将J3按钮至于置数端时，电路显示为“1节12分00秒”，将J3按钮置于非置数端时，电路进入倒计时状态；将J2按钮置于暂停端时，系统处于暂停状态，将J2按钮置于连续端时，系统继续进入倒计时状态。当分和秒进入“00分00秒”的状态时，系统节数自加1，同时系统的闪灯报警。3、试验总体电路（1）此电路共有三个开关J3为总开关，当其打向开机时自动置数为12分00秒，第1节，打向

14、“开始”时计时器开始倒计时J1为开赛以后，每一节开始比赛时的开启开关，其作用是将时间数置为12分00秒，打向“置数”时，时间数码管置为12分00秒，打向“开始”时，倒计时开始计数J2为暂停开关，开关合向左方为暂停状态，右方为连续状态（2）共有5个数码显示管，从左到右分别是分钟、秒钟、节数显示（3）一个报警灯，每节结束时亮起开关J3处于置数位置，此时为开机状态，自动置数为12分00秒，第一节开关J3打向“开始”端，开始比赛倒计时，此为正常工作状态J2开关打向暂停端，计数暂停第一节比赛结束，计时自动暂停，报警系统工作，报警灯亮起，节数自动加一开关J1打向置数端，计时数码管置为12分00秒，报警灯熄

15、灭，等待计时开始开关J1打向“开始”端，第二节比赛开始计时，依此循环六、硬件验证1、硬件连接及实验过程（1）列写试验所用的芯片及仪器清单，跟老师领取芯片及仪器。（2）按照设计电路进行硬件连接。（3）验证电路。2、验证结果硬件部分比较顺利，由于在设计阶段就本着“以最简单最可靠的设计完成最多的动作要求”的原则，使得我的整个设计很简洁，硬件部分也率先完成了连接，得益于设计的简洁，部件的故障和接线的错误率大大降低，最终成为第一个成功印证理论的设计。七、课程设计心得体会将近两周的课程设计终于快要结束了，忙碌的设计中虽然有点疲惫，但是心里还是为能学到此多的知识感到非常高兴的。在这两周课程报告设计的过程中，不仅对自己前一阵子自己学习成果的肯定，同时也发现了自己对专业知识的某些方面掌握不足，也对这学期所学的课程数字电子技术基础进一步了解和掌握，熟悉了实验中有关芯片的引脚、功能及其在电路设计中的相关应用。虽然还不能轻松的完全按照要求完成所分配的课题，但是在和同组同学的协作及指导老师的帮助下，终于能按时完成课题。通过