1、電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器籃球比賽計時器摘 要本課程設(shè)計是數(shù)字電路的簡單應(yīng)用，設(shè)計了籃球比賽計時器。此計時器功能齊全，可零時，會發(fā)出光電報警信號。此設(shè)計可以廣泛應(yīng)用于籃球比賽計時中及相關(guān)的應(yīng)用中。關(guān)鍵詞： 計時器、七段數(shù)碼管、報警信號AbstractThis course design is a simple application of the digital circuit, designs the basketball gametimer. The timer function is all ready, can be implemented at the countdown, at

2、 the same timefour counts. It can also direct start, pause, continuous and photoelectric alarm function, andapplication of the seven segment digital tube to display the time, easy to implement breakpointstiming function, decreasing when the timer to zero, have a photoelectric alarm signals. Thisdesi

3、gn can be widely used in the basketball match timing and related applications.Keywords:Timer, seven segment digital tube, alarm signal電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器籃球競賽計時器設(shè)計目錄摘要Abstract第章 概述.1前言1計時器應(yīng)用1計時器的功能1第 2 章 籃球競賽計時器的工作原理明22.1 工作原理說明 2第 3 章 電路設(shè)計.33.1 直流穩(wěn)壓電源電路33.1.1 原理圖. .33.1.2 籃球競賽 24s 計時器的電路43.1.3 時鐘模塊.63.2

4、 輔助時序控制模塊 8第 4 章 性能的測試.104.1 直流穩(wěn)壓電源的測試104.2 電路整體性能測試.11第 5 章 結(jié)論、體會及合理化建議. 135.1 結(jié)論、性價比.135.2 總結(jié). . .135.2.2 自我心得.14第 7 章 結(jié)束語.15電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器前言設(shè)計選題背景及意義:數(shù)電知識設(shè)計電子產(chǎn)品已經(jīng)成為了社會生活不可缺少的一部分，特別是在各種競技運動用，諸如在體育比賽，定時報警器、游戲中的倒計時器，交通信號燈、紅綠燈、行人燈、神文明的追求也不斷提高。特別是 21 世紀(jì)以來籃球事業(yè)的迅猛發(fā)展，讓很多人體會到了及和青少年籃球運動的發(fā)展。計時器的應(yīng)用及主要功能:在各種

5、競技運動中，定時器成為檢驗運動員成績的一個重要工具。在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時間不能超過 24 24 秒計 24 24 秒，它自動的報警從而判定此球員的犯規(guī)。其功能在本設(shè)計中主要用于：顯示24 秒倒接清零時，數(shù)碼管顯示器滅燈；計時器為 24 秒遞減計時其計時間隔為 1 秒；計時器遞減計時到零時，數(shù)碼顯示器不滅燈，同時發(fā)出光電報警信號等。電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器一、 設(shè)計任務(wù)與要求1.1 基本要求（1）顯示 24 秒計時功能。（2）設(shè)置外部操作開關(guān)控制計時器直接清零、啟動、暫停連續(xù)功能。（3）在直接清零時，要求數(shù)碼顯示器滅燈。（4）計時器為 24 秒遞減計時器，其計時間隔為 1 秒。

6、（5）遞減計時到零時，顯示器不能滅燈，同時發(fā)出光電報警信號。（6）秒脈沖由 555 多諧振蕩器給出。1.2 設(shè)計任務(wù)及目標(biāo)1. 籃球比賽全場為 48 4 12 1 ”節(jié)，節(jié)計時器為“12 分 00 2. 用數(shù)字顯示籃球比賽當(dāng)時節(jié)數(shù)及每節(jié)時間的倒計時，計時器由分、秒計時器完成，秒計時器為模 60，分計時器應(yīng)能記滿 12 分。3. 能隨時間按鈕開關(guān)控制比賽的啟動/動后繼續(xù)計時。4. 每節(jié)比賽時間結(jié)束時，能以閃燈自動提示并暫停計時，同時節(jié)數(shù)自加 1。5. 二、 設(shè)計思路及基本原理2.1 設(shè)計思路：12 分鐘倒計時、進(jìn)攻方24 秒倒計時計時暫停，重新開啟和結(jié)束警報提示。該計時系統(tǒng)由以下四個電路模塊組成

7、：1 秒時基產(chǎn)生器：這部分利用 32.768KHz 1 模塊主要是利用 CD4060 和 CD4027 的鎖存和分頻功能來實現(xiàn)。12 分鐘倒計時：這部分電路完成 12 1200 倒計時從 1200 開始逐秒遞減到 0000。這一模塊主要利用雙向計數(shù)器74LS192 的減計 24 12 始時，屏幕上顯示 24 秒字樣，當(dāng)比賽開始后，倒計時從 24 逐秒倒數(shù)到 00。這一模塊主要也是利用雙向計數(shù)器 74LS192 LED LED 數(shù)器中任一個計時到零時，BO 端出現(xiàn)低電平。通過和二極管作用，發(fā)光二極管亮，起到報警作用。2電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器2.2:主體電路：即倒計時部分。包括12分鐘和

8、24秒倒計時。12分鐘倒計時的基本原理：比賽處于準(zhǔn)備開始階段，閉合開關(guān) S1使倒計時計數(shù)器相應(yīng)的置數(shù)或清零端有效，顯示設(shè)定的時間 12：00，當(dāng)主裁判拋起球，比賽開始，斷開 S1，倒數(shù)計時器開始工作（相應(yīng)的統(tǒng)的倒計時暫停，這個功能通過閉合暫停開關(guān) S4截斷時鐘脈沖的傳輸來實現(xiàn)。當(dāng)?shù)箶?shù)計時器計數(shù)到零時，選取“00：00”這個狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截斷信號,讓其與時鐘脈沖在與非門中將時鐘脈沖截斷，從而計時器在計數(shù)到零時停住。24 秒計數(shù)芯片的置數(shù)端由開關(guān) S3控制，閉合 S3置數(shù)，斷開 S3啟動。警報提示：當(dāng) 12分倒計時和 24秒倒計時任意一個到零時，蜂鳴器鳴響報警。三、總體設(shè)計框圖24秒計

9、時器的總體參考方案框圖如圖 1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和控制電路等模塊組成。其中計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計數(shù)器完成 24/連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。外 部 操圖1 該圖包括脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、輔助時序控制電路（簡稱控制電路）和報警電路等 5個部分。其中，計數(shù)器和控制電路時系統(tǒng)的主要部分，計數(shù)器完成 24秒計時功能，而控制電路具有直接控制計數(shù)器的啟動計數(shù)、暫停/連接計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈等功能。2電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器四、選擇器件（1）雙向計數(shù)器 74LS192（2）集成電路定時器 555（3

10、）CD4060 和 CD4027（4）8421BCD（5）兩片可逆 54LS192（6）七段數(shù)碼顯示器（7）單刀雙擲開關(guān)（8）七段數(shù)碼顯示器五、電路設(shè)計5.1 直流穩(wěn)壓電源電路原理圖如圖 2 所示。圖 2 直流穩(wěn)壓電源電路原理圖2電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器電路的輸出電壓波形如圖 3 所示圖 3 電路的輸出電壓波形圖和局部放大圖籃球競賽 24s 計時器如圖 4 所示圖 4 籃球競賽 24s 計時器2電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器74LS192外引腳如圖 5所示。圖 5 74LS192外引腳圖CO、BO分別是進(jìn)位、借位輸出端（低CR是異步清零端，D3-D0是并行數(shù)據(jù)輸入殿，Q3-Q0是輸出端。

11、74192的功能表見下表 1所示。其工作原理是：當(dāng)=1CR=0時，若時鐘脈沖加到CP 端，且CP=1UD表 1 74LS192功能表d d d d d d d d10 01 01 01 0 1 0減計數(shù)保持0 002電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器則計數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成加計數(shù)功能，當(dāng)加計數(shù)到9時，CO端發(fā)出進(jìn)位下跳CPCP端，且 =1，則計數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成減計數(shù)功U變脈沖；若時鐘脈沖加到D能，當(dāng)減計數(shù)到 0時，BO 端發(fā)出借位下跳變脈沖。由 74LS192構(gòu)成的二十四進(jìn)制遞減計數(shù)器如下圖 6所示圖 6 8421BCD二十四遞減計數(shù)器其預(yù)置數(shù)為 N=(00100100)2= (24)

12、10。它的計數(shù)原理是 : 只有當(dāng)?shù)臀欢税l(fā)出借位脈沖時 , 高位計數(shù)器才作減計數(shù)。1CP當(dāng)高、低位計數(shù)器處于全零 , 且為 0 時 , 置數(shù)端 =0, 計數(shù)器完成并行置2DCP數(shù) , 在端的輸入時鐘脈沖作用下 , 計數(shù)器再次進(jìn)入下一循環(huán)減計數(shù)。D5.2時鐘模塊為了給計數(shù)器74LS192提供一個時序脈沖信號,使其進(jìn)行減計數(shù),本設(shè)計采用555構(gòu)成的多諧振蕩電路(即脈沖產(chǎn)生電路),其基本電路如圖 2-6示。其中555管腳圖如下圖7示.由555工作特性和其輸出周期計算公式可知,其產(chǎn)生的脈沖周期為: T=0.7(R1+2R2)C。因此,我們可以計算出各個參數(shù)通過計算確定了 R1取 15k歐姆,R2取 68

13、k歐姆,電容取 C為 10uF、C1為 0.1uF,這樣我們得到了比較穩(wěn)定的脈沖,且其輸出周期為 1秒。2電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器圖7圖 8 多諧振蕩器的波形圖圖 9 555多諧振蕩電路圖2電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器5.3 輔助時序控制模塊為了保證系統(tǒng)的設(shè)計要求,在設(shè)計控制電路時 , 應(yīng)正確處理各個信號之間的時序關(guān)系。從系統(tǒng)的設(shè)計要求可知,控制電路要完成以下四項功能:操作 “直接清零”開關(guān)時,要求計數(shù)器滅燈。閉合 “啟動” 開關(guān)時 , 計數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能 , 顯示器顯示 24 秒字樣 ; 斷開“啟動”開關(guān)時 , 計數(shù)器開始進(jìn)行遞減計數(shù)。當(dāng) “暫停 / 連續(xù)”開關(guān)處于 “暫?！蔽恢脮r

14、 ,控制電路封鎖時鐘脈沖信號 CP,計數(shù)器暫停計數(shù) , 顯示器上保持原來的數(shù)不變 停 / 連續(xù)” 開關(guān)處于“連續(xù)”位置時 , 計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)。當(dāng)計數(shù)器遞減計數(shù)到零 ( 即定時時間到 ) 時 , 控制電路應(yīng)發(fā)出報警信號 , 使計數(shù)器保持零狀態(tài)不變 , 同時報警電路工作。如圖10所示.圖10 光電報警電路當(dāng)計數(shù)到零時,兩計數(shù)器借位端輸出多為低（0）,故本設(shè)計將高位片借位 反饋到2二極管負(fù)極性端,此時+5V電源經(jīng)1k電阻使發(fā)光二極管發(fā)出光電報警信號,完成報警功能,而在遞減計數(shù)時, 端輸出為高（1）,二極管不報警.2圖11是輔助時序控制電路圖。圖 11 輔助時序控制電路圖（時鐘信號控制電路）2電子

15、技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器S1 接 74LS192 的預(yù)置數(shù)控制端, 當(dāng)開關(guān) 閉合時 , =0,74LS192 進(jìn)行置數(shù) ;S1當(dāng) 斷開時, =1,74LS192 處于計數(shù)工作狀態(tài) , 從而實現(xiàn)功能的要求，當(dāng)然本設(shè)計只要將啟動信號直接加到置數(shù)端，見圖4。圖11是時鐘脈沖信號 CP 的控制電路 ,控制 CP ,74LS192 的借位輸出信號路 ,=1, 則 CP2SS信號受 “暫停 / 連 續(xù)” 開關(guān) 的控制 , 當(dāng) 處于“暫?！?位置時 ,或門輸出 0 ,22S計數(shù)器暫停計數(shù) ; 當(dāng) 處于 “連續(xù)”位置時 , 或門輸出 1, 計數(shù)器在 CP 作用下 ,2繼續(xù)累計計數(shù)。當(dāng)定時時間到時=0,D觸發(fā)

16、器備置 1,Q=0,此時計數(shù)器保持零狀態(tài)不變。從而2, 可通過控制 74LS192 的異步清零端CR 實現(xiàn)。六、系統(tǒng)調(diào)試6.1直流穩(wěn)壓電源調(diào)試：輸出電壓U=5.01V0TR213DNG2圖12 直流穩(wěn)壓電源仿真圖2電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器6.2 電路調(diào)試R1U48RCCVQU2U3D2R2U1:A9DNG6121C1C2U4:ATR2BR1C313DNGU12圖 13 電路整體仿真圖對于原理圖的分析畫原理圖的時候一步步的來。(1).首先實現(xiàn)基本的置數(shù)然后 24 秒遞減的功能。置數(shù)功能的實現(xiàn)并不難。將LOAD 置低電平就可以實現(xiàn)。(2).實現(xiàn)計數(shù)到零之后停止計數(shù)并且報警。首先搞清楚計數(shù)到零

17、的標(biāo)志是什么。當(dāng)然是十位的借位端出現(xiàn)借位信號（到達(dá) 00 后個位向十位借位，十位不夠，向跟高位借位，因此十位的借位端出現(xiàn)低電平）。BO clk BO 是低電平，clk BO 和 CLK 相與之后送給個位的 CPD。位的BO 給信號，暫停時開關(guān)給信號而已。所以這樣就很簡單了。只需要將此開關(guān)的輸出和十位的BO 還有 CLK 相與就可以實現(xiàn)了。2電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器總電路圖123412344813元器件清單1234567891U1A74ls047479274ls101211312131計數(shù)器LED-BIBYBUTTONDCLOCKRES數(shù)字時鐘電阻定時器C1C2C3U1穩(wěn)壓器78052電子

18、技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器2電子技術(shù)課程設(shè)計籃球比賽計時器七、結(jié)論、體會及合理化建議7.1 結(jié)論、性價比本設(shè)計主要通過模塊化思想，逐步實現(xiàn)設(shè)計所需達(dá)到的功能要求：時鐘模塊為減計數(shù)提供一個頻率為 1Hz 的脈沖信號，從而實現(xiàn)計數(shù)器計數(shù)間隔為 1秒鐘；計數(shù)、譯碼顯示模塊主要是為了達(dá)到能顯示減計數(shù)功能；報警模塊是為了實現(xiàn)當(dāng)減計數(shù)到零時發(fā)出光電報警信號；/連續(xù)功能，其中在直接清零時，由外控制開關(guān)控制譯碼器消隱端，從而可以實現(xiàn)顯示譯碼器滅燈；通過暫停/連續(xù)開關(guān)從而實現(xiàn)斷點計時功能。至此，本設(shè)計能完成所有任務(wù)及要求。本次試驗電路設(shè)計中所用的元器件都是比較常用的,價錢上比較便宜。7.2 總結(jié)就感。此課程設(shè)計所設(shè)計制作的籃球競賽 24 秒計時器是一個實用性設(shè)計。此次設(shè)計的成知識。本次的設(shè)計使我從中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實踐的轉(zhuǎn)化，我對團(tuán)隊精神的