課程設(shè)計-簡易籃球比賽計時器

1、<p><b>　　簡易籃球比賽計時器</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計是脈沖數(shù)字電路的簡單應(yīng)用，設(shè)計了籃球競賽24秒和12分鐘倒計時器。此計時器功能齊全，可以直接清零、啟動、暫停和連續(xù)以及具有報警功能，同時應(yīng)用了七段數(shù)碼管來顯示時間。此計時器有了啟動、暫停和連續(xù)功能，可以方便地實現(xiàn)斷點計時功

2、能，當計時器遞減到零時，會發(fā)出報警信號。</p><p>　　本電路主要有五個模塊構(gòu)成：秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、控制電路和報警電路?？刂齐娐分苯涌刂朴嫈?shù)器啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示等功能。當控制電路的置數(shù)開關(guān)閉合時，在數(shù)碼管上顯示數(shù)字24，每當一個秒脈信號輸入到計數(shù)器時，數(shù)碼管上的數(shù)字就會自動減1，當計時器遞減到零時，報警電路發(fā)出光電報警與蜂鳴信號。</p><p

3、>　　關(guān)鍵詞：計數(shù)器 24秒倒計 譯碼顯示電路 控制電路 報警電路</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章、總體設(shè)計思路、基本原理 ……………………………………………… 1</p><p>　　一、設(shè)計思路 ……………………………………………………………………… 1</p><p>

4、;　　二、基本原理 ……………………………………………………………………… 1</p><p>　　第二章、單元電路設(shè)計 …………………………………………………………… 1</p><p>　　一、秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計 ………………………………………………………… 1</p><p>　　二、秒、分倒計時計數(shù)器的設(shè)計 ………………………………………………… 2

5、</p><p>　　（一）、24秒倒計時電路 ………………………………………………………… 2</p><p>　　（二）、12分鐘倒計時電路設(shè)計 ………………………………………………… 3</p><p>　　（三）、譯碼和顯示器的設(shè)計 …………………………………………………… 4</p><p>　　第三章、總設(shè)計 ……………

6、……………………………………………………… 5</p><p>　　第四章、總結(jié) ……………………………………………………………………… 5</p><p>　　第五章、參考文獻 ………………………………………………………………… 6</p><p>　　附錄一、元件清單 ………………………………………………………………… 7</p><p

7、>　　附錄二、各集成電路管腳圖和功能表 …………………………………………… 8</p><p>　　第一章、總體設(shè)計思路、基本原理</p><p><b>　　一、設(shè)計思路</b></p><p>　　籃球比賽計時器的主要功能包括： 12分鐘倒計時、進攻方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：&

8、lt;/p><p>　　1秒時基產(chǎn)生器：由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標準信號源。</p><p>　　12分鐘倒計時：這部分電路完成12分鐘倒計時的功能，比賽準備開始時，屏幕上顯示12：00字樣。當比賽開始時，倒計時從12：00開始逐秒遞減到00：00。這一模塊主要利用雙向計數(shù)器54LS192的減計數(shù)功能來實現(xiàn)。</p><p>　　攻方24秒倒

9、計時：這部分電路與12分鐘倒計時功能類似，當比賽準備開始時，屏幕上顯示24秒字樣，當比賽開始后，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54LS192來實現(xiàn)。</p><p>　　警報提示：當兩個計數(shù)器中任一個計時到零時，TCD端出現(xiàn)低電平。通過和蜂鳴器作用，蜂鳴器鳴響，起到報警作用。</p><p><b>　　二、基本原理</b></p&g

10、t;<p>　　主體電路：即倒計時部分。包括12分鐘和24秒倒計時。12分鐘倒計時的基本原理：比賽處于準備開始階段，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)的置數(shù)、清零端無效），計時器逐秒進行倒計顯示。當有球員犯規(guī)，裁判吹哨，整個計時系統(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?shù)箶?shù)計時器計數(shù)到零時，

11、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。</p><p>　　警報提示：當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。</p><p>　　第二章、單元電路設(shè)計</p><p>　　一、秒脈沖發(fā)生器的設(shè)

12、計</p><p>　　由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標準信號。</p><p><b>　　參數(shù)計算：</b></p><p>　　R5=1.5KΩ R6=6.3KΩ C2=10μF </p><p>　　則555所產(chǎn)生的脈沖的為:f=1.43/[(R1+2*R2)

13、C2] =1.014Hz,而設(shè)計要求為1Hz,因此其誤差較小,在精度要求不是很高的時候可以使用。</p><p>　　二、秒、分倒計時計數(shù)器的設(shè)計</p><p>　　（一）、24秒倒計時電路</p><p>　　計數(shù)器的倒計時功能。用兩片54LS192分別做個位（低位）和十位（高位）的倒計時計數(shù)器，由于本系統(tǒng)只需要從開始時的“24”倒計到“00”然后停止，所以可以

14、直接運用十進制的54LS192進行減計數(shù)。</p><p>　　因為預(yù)置的數(shù)不是“00”，所以我選用置數(shù)端LD來進行預(yù)置數(shù)。低位的借位輸出信號用作高位的時鐘脈沖。</p><p>　　24秒倒計時電路如圖：</p><p>　?。ǘ?、12分鐘倒計時電路設(shè)計</p><p>　?、?2分鐘倒計時秒部分。運用兩片可逆計數(shù)器54LS192來構(gòu)成6

15、0進制的減計數(shù)器。這個計數(shù)器的低位即個位，不需要搭接任何反饋電路而直接運用54LS192芯片的減計數(shù)功能：時鐘脈沖接到down端，置數(shù)、清零端無效，即可以實現(xiàn)十進制的倒計時計數(shù)功能。</p><p>　　該計數(shù)器的高位即十位，與低位的計數(shù)進制不相同。由于時間的分和秒都是60進制，所以這里的計數(shù)芯片54LS192必須要接成六進制的計數(shù)器。這里，我選用反饋置數(shù)的方法來實現(xiàn)這個功能。</p><p&

16、gt;　　考慮到54LS192芯片的置數(shù)端LD是異步置數(shù)，并且是低電平有效的，所以我根據(jù)54LS192芯片減計數(shù)的特點并綜合以上兩點特性，就將54LS192芯片的輸出端輸出9時，即僅Q3和Q0輸出為高電平（二進制數(shù)1001）。從Q3引腳引出高電平信號，并通過非門作用后形成低電平反饋信號，送入54LS192芯片的置數(shù)端LD使之實現(xiàn)置數(shù)動作。置數(shù)時，輸出的數(shù)是與輸入的數(shù)是一樣的，所以我設(shè)置的數(shù)是5（二進制0101），這樣，當計數(shù)器從0變到9

17、時，由于進行了異步置數(shù)，9就在瞬間變成了5，計數(shù)輸出的結(jié)果就變?yōu)?→5→4→3→2→1→0，實現(xiàn)了六進制的功能。</p><p>　?、?2分鐘倒計時分部分。也是運用兩片可逆計數(shù)器54LS192來構(gòu)成減計數(shù)器。在兩片計數(shù)器的連接上，與秒部分一樣。也是把低位的借位信號作為高位的時鐘脈沖進行連接。而低位計數(shù)器的時鐘脈沖則是用秒部分高位計數(shù)器的借位輸出信號來充當?shù)摹?lt;/p><p>　　運用以上

18、兩個計數(shù)器組合，就在低位計數(shù)器從0變到9或從0變到5的瞬間，在它的借位輸出端出現(xiàn)一個借位信號，從而使高位的計數(shù)器倒倒計一個數(shù)。實現(xiàn)倒計時功能。</p><p>　　12分鐘倒計時電路如下：</p><p>　　三、譯碼器和顯示器的設(shè)計</p><p>　　譯碼電路的功能是將“秒”、“分”計數(shù)器的輸出代碼進行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。本次驅(qū)動LED七段數(shù)碼管的譯碼器，我選

19、用了MC14558，與LED七段共陰極顯示數(shù)碼管相互連接。</p><p><b>　　第三章、總設(shè)計</b></p><p><b>　　整體電路圖：</b></p><p>　　開關(guān)S1為12分倒計時的置數(shù)，啟動開關(guān)。開關(guān)S2為24秒倒計時的清零開關(guān)。開關(guān)S3為24秒倒計時的置數(shù)啟動開關(guān)。開關(guān)S4為系統(tǒng)的暫停啟動開關(guān)。

20、</p><p><b>　　第四章、總結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。</p><p>　　回顧起此次課程設(shè)計，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在一個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)

21、到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過

22、的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對基本理論知識掌握的不好……</p><p>　　這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助下，終于游逆而解。同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！</p><p><b>　　第五章、參考文獻</b></p><

23、p>　　【1】 康華光、鄒壽彬，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版），高等教育出版社，2000年6月</p><p>　　【2】 徐國華，模擬及數(shù)字電子技術(shù)實驗教程，北京航空航天大學(xué)出版社，2004年8月</p><p>　　【3】 王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月</p><p>　　【4】 姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科學(xué)技術(shù)

24、出版社，2001年10月</p><p>　　【5】 徐國華、孫東、王新金，電子綜合技能實訓(xùn)教程，北京航空航天大學(xué)出版社，2010年6月</p><p><b>　　附錄一：元件清單</b></p><p>　　附錄二：各集成電路管腳圖和功能表</p><p>　　54LS192管腳圖：</p><p