篮球比赛24秒计时器

湖南工业大学数字电路课程设计指导老师：张学毅学院：电气与信息工程班级：电气工程1001姓名：席献斌学号：10401701008

制作任务制作一个时间计时器，用于篮球赛控制时间的限时警示电路。设计要求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。三、总体参考方案时间计时器原理框图时间计时器原理框图秒脉冲发生器计数器译码显示外部操作开关控制电路灯管显示包括秒脉冲发生器、计数器、译码与显示电路、报警电路和控制电路（辅助时序控制电路）等五个部分组成。计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。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，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数器、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯等功能。当计时器递减计时到零（既定时时间到）时，显示器上显示00，同时二极管闪亮。设计思路：秒脉冲信号经过递减计数器，译码器，再由数码管显示出来，中间包括控制电路。四、主要元器件原理介绍1、共阴极数码管数码显示器可显示系统的运行状态及工作数据，我们所选用的是发光二极管（LED）显示器，它分为两种，共阴极（BS201/202）与共阳极（BS211/212），我们所选的是共阴极，它是将发光二极管的阴极短接后作为公共极，当驱动信号为高电平时，阴极必须接低电平，才能够发光显示。共阴极数码管的外引脚及内部电路如下图：2、七段显示译码器74LS48驱动共阴极显示器的译码器输出为高电平有效，所以选用74LS48驱动共阴极的发光二极管显示器。下图是74LS48外引线排列图与功能表：74LS48工作原理：译码器输入端为二进制码，经译码器后，输出端分别与七段显示器的的输入端对应连接。⑴消隐（灭灯）输入端BI为低电平有效。当消隐（灭灯）输入端BI=0时，不论其余输入端状态如何，所有输出为零，数码管七段全暗，无任何显示；当消隐输入端BI=1时译码器译码。⑵灯测试（试灯）输入端LT为低电平有效。当灯测试（试灯）输入端=0（/=1）时，不论其余输入端状态如何，所有输出为1，数码管七段全亮，显示8。可用来检查数码管、译码器有无故障；当灯测试输入端LT=1时译码器译码。⑶脉冲消隐（动态灭灯）输入RBI为低电平有效。当RBI=1时，对译码器无影响；当BI=LT=1时，若RBI=0，输入数码是十进制的零时，数码管七段全暗，不显示；输入数码不为零时，则照常显示。在实际使用中有些零是可以不显示的，如004.50中的百位的零可不显示；若百位的零可不显示，则十位的零也可不显示；小数点后第二位的零，不考虑有效位时也可不显示。脉冲消隐输入RBI=0时，可使不显示的零消隐。3、8421BCD码递减计数器计数器选用中规模集成电路74LS192进行设计较为简便。74LS192是十进制可编程同步加锁计数器，它采用8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。其中CPU、CPD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端(上升沿有效)。LD是异步并行置数控制端(低电平有效),CO、BO分别是进位、借位输出端(低电平有效),CR是异步清除端,D0～D3是并\行数据输入端，Q3～Q0是输出端。我们将用到的是它的减计数功能。下图是74LS192外引线排列图与功能表：74LS192的工作原理是：当/LD=1,CR=0时，若时钟脉冲加入到CPU端，且CP置数=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，/CO端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加入到CPD端，且CPU=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，/BO端发出借位下跳变脉冲。由74LS192构成的24递减计数器其预置数为N=(00100100)8421BCD=(24)10。它的计数原理是：只有当低位/BO1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，且CPD为0时，置数端/LD2=0,计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。4、555振荡模块如下图，由NE555构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容C1被充电，VC上升，当VC上升到2/3VCC时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时V0为低电平，电容C通过R2和T放电，使VC下降，当下降至1/3VCC时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。当C放电结束时，T截止，VCC将通过R2和R1、RE向电容器充电，VC由1/3VCC上升到2/3VCC。当VC上升到2/3VCC时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：f=1.43/[(R1+2R2)C]。在这里我们选择R2=68K，C1=10uf，只要用一个可变电阻器代替R1，并将它调至7K即可输出1HZ，达到要求。5、篮球竞赛24秒计时器总电路图、