门球比赛计时器

1、    门球比赛计时器    门球比赛计时器    类别：电子综合      本例介绍的门球比赛计时器具有以下功能：用一组发光二极管组成二位数码的每一个笔段，显示的比赛时间可视范围大。比赛开始后的前29min用分计时，最后1 min自动切换为秒计时，这种设计满足了激烈比赛对时间显示精度的要求。比赛开始后的15, 20, 25,30min（即比赛时间到）分别发出不同的提示声响。有比赛暂停开关，可满足比赛过程中特殊情况的

2、需要。采用干电池供电，门球场即使无交流电源也能使用。 工作原理 该门球比赛计时器电路如图所示。IC1是带振荡器的14位二进制串行计数器CD4060，外接32768 Hz晶体及R2、C2、C3等元件，与内部电路一起构成频率为32768Hz的精密振荡器，振荡信号经内部14级分频后，从3脚输出频率为2 Hz的振荡信号，为IC2提供时钟脉冲。 IC2是12位二进制串行计时器CD4040，其CP端在IC 1送来的2 Hz的脉冲作用下，经过60min,输出端Q7-Q1的状态便为1111000（相当于十进制数120），这时由VD1 - VD4及R3构成的与门电路的输出端为高电平，此高电平加到IC10D1、I

3、CIOD3（IC10是四或非门D4001)组成的RS触发器的8脚，其3脚输出高电平，经VD5对IC2进行清零，使其重新从零开始计数。此后，IC10因1脚受2Hz脉冲的作用，其3脚恢复低电平，因此IC10的3脚每隔I min输出一个脉冲信号。 IC3是四双向模拟开关CD4066，用以控制8Hz和4Hz调制信号的切换以及分信号脉冲和秒信号脉冲的切换。 IC4是双BCD二一十进制加法计数器CD4518,其前级的最高位输出端Q4与后级的时钟输入端EN连接，用Q4输出脉冲的下降沿触发后级计数器。Q4一Q1为8421码输出端，与译码器输入端相接。 IC5、IC6是BCD锁存七段译码驱动器CD4543，6脚

4、DFI为数码管共阳共阴显示选择端，7脚BI为消隐控制端，接高电平时消隐，接低电平时显示。本例电路中的七段数码显示器的各笔段由此mm的红色高亮度发光二极管经过适当串并联以后组成。本例电路采用8只发光二极管，先将4只并联成一组，然后2组串联的办法组成一个笔段，数码显示器接成共阳形式。 IC7, IC8是十进制计数脉冲分频藉CD4017，由IC10第3脚输出的分脉冲信号加到IC7的CP端，经过5min，Y5变为高电平，这一高电平经VD18送入IC7的Cr端使之清零，计数又从零开始，于是在Y5端便得到周期为5 min的脉冲信号。这一脉冲加到IC8的CP端，于是经过3, 4、5、6个5 min，即15、

5、20、25、30min时，IC8的Y3、Y4、Y5、Y6依次先后出现高电平Y3、Y4、Y5、Y6分别经过电容器C12、C13、C10、C11和二极管VD12, VD14,VD9、VD11共同接至IC9D1（IC9为四与非门CD4011）的输人端，高电平经IC9D1反相后变为低电平。IC9D2和IC9D3接成单稳电路，单稳电路的输人端（IC9的5脚）平时为高电平，处于稳态，输出端（IC9的10脚）为高电平。这一高电平送人IC10D2的输人端（IC10的5脚），使由IC10D2和IC l OD4组成的受控振荡器停振。当时间到达15, 20, 25, 30min时，IC9D1的输出端3脚，即单稳电路

6、的输人端变为低电平，电路被触发，进人暂稳态，输出端10脚变为低电平，使IC10D2和IC10D4组成的振荡器立即起振，产生音频振荡信号。暂稳态结束后，单稳电路又恢复输出高电平，音频振荡器停止振荡。本电路中，暂稳态时间设定为2s，所以每次触发，扬声器只发出2s的提示声响。为使扬声器发出断续的“嘀嘀”声，音频振荡电路中引人了8 Hz或4Hz的调制信号。其过程为：当Y3、Y4、Y5各输出端出现高电平时，分别经过二极管VD13、VD15、VD10接至IC3的13脚。这样，在15、20, 25min时间到时，13脚均为高电平，IC3内的模拟开关Dl接通，ICl的1脚输出的8 Hz振荡信号经过D1送至IC

7、10的13脚，对音频振荡信号进行调制，使之输出断续的音频信号。音频信号经VTl、VT2放大，推动扬声器发出急促的“嘀嘀”声，表明比赛已经进行了15, 20, 25 min。 在前29min，晶闸管VS因无触发信号而处于关断状态，所以R5下端为高电平。这一高电平一路加在IC9D4的输人端，经反相后输出（IC9的11脚）为低电平，IC3内的模拟开关D4断开，切断由IC2的Ql端来的秒信号的输人；另一路加在IC3的12脚，模拟开关D3接通，由IC3的3脚来的分信号送至IC4的9脚CP端，经IC4计数，IC5、IC6译码，VT3VT16驱动，R32 - R45限流，由数码显示屏显示出比赛时间的分钟数。

8、 当比赛进行到25min时，IC8的Y5输出高电平，再过4min，即29min时，IC7的Y4输出高电平，这时IC8的Y5仍然为高电平，二者经VD16、VD17、R17构成的与门电路相与后，R17下端变为高电平，这一高电平经过R6触发VS导通，R5下端变为低电平，模拟开关D3断开，切断分信号的输入；与此同时，这一低电平经IC9 D4反相后变为高电平，一路经C5,R7微分后再经VD7送入IC4的两个Cr端，使计数器清零；一路使模拟开关D4接通，由IC2的9脚来的秒信号经过D4送至IC4的9脚CP端，于是IC4由零开始进行秒计时，数码显示器显示出最后1 min的秒数。当计数至60时，比赛正好进行了

9、30min，IC8的Y6端输出高电平，经VD6加在IC4的两个Cr端，使计数器清零，并禁止脉冲的继续输人，显示屏显示为1100”，比赛结束。 当30min时间到时，IC8的Y6端输出的高电平还加在IC3的5脚，使模拟开关D2接通，由IC1的2脚输出的4Hz振荡信号经过D2送至IC 10的13脚（这时D1已断开，8 Hz信号通路已切断），对音频振荡信号进行调制，使扬声器发出舒缓的“嘀嘀”声，表明比赛时间到，提示主裁判不再喊号。 电路中的C1、R1，C4、R4，C6、R8，C14、R15，C15、R16分别构成各对应.IC的开机清零电路。SA2为显示屏的消隐控制开关。SA2掷向"2;位时

10、，IC5、IC6的BI端接高电平，数码显示消隐，以节约电能，但计数和音响电路仍在工作。S3为比赛暂停开关，平时处于接通状态，断开时计数脉冲不能进人IC2，各部分保持原态，接通时计时继续进行。VD19为工作指示发光二极管。SA1为电源开关。 元器件选择 本例主要元器件是数字集成电路，其中IC 1选用带振荡器的14位二进制串行计数器CD4060；IC2选用12位二进制串行计时器CD4040; IC3选用四双向模拟开关CD4066：IC4选用双BCD二一十进制加法计数器CD4518：IC5、IC6选用BCD锁存七段译码驱动器CD4543；IC7, IC8选用十进制计数脉冲分频器CD4017；IC9选用4一2输入与非门CD4011；IC 10选用4一2输入或非门CD4001。 R32一R45的功率应不小于0。5Wa。 其他元器件无特殊要求，按图所标型号及参数进行选择。 制作与调试 根据图自行设计电路板。将所有电子元器件安装在自制的印制电路板上，并将其装入大小合适的塑料或木制盒内，在盒面上固定好显示屏。调试时，适当选择R32一R45的阻值，使流过每只发光二极管的电流在10一15mA。调整R9的阻值，使单稳电路的暂稳态时间为2s，这