1、電子技術課程設計籃球比賽計時器籃球比賽計時器摘 要本課程設計是數字電路的簡單應用，設計了籃球比賽計時器。此計時器功能齊全，可零時，會發出光電報警信號。此設計可以廣泛應用于籃球比賽計時中及相關的應用中。關鍵詞： 計時器、七段數碼管、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電子技術課程設計籃球比賽計時器籃球競賽計時器設計目錄摘要Abstract第章 概述.1前言1計時器應用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 電路設計.33.1 直流穩壓電源電路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 直流穩壓電源的測試104.2 電路整體性能測試.11第 5 章 結論、體會及合理化建議. 135.1 結論、性價比.135.2 總結. . .135.2.2 自我心得.14第 7 章 結束語.15電子技術課程設計籃球比賽計時器前言設計選題背景及意義:數電知識設計電子產品已經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 世紀以來籃球事業的迅猛發展，讓很多人體會到了及和青少年籃球運動的發展。計時器的應用及主要功能: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。其功能在本設計中主要用于：顯示24 秒倒接清零時，數碼管顯示器滅燈；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，數碼顯示器不滅燈，同時發出光電報警信號等。電子技術課程設計籃球比賽計時器一、 設計任務與要求1.1 基本要求（1）顯示 24 秒計時功能。（2）設置外部操作開關控制計時器直接清零、啟動、暫停連續功能。（3）在直接清零時，要求數碼顯示器滅燈。（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，同時發出光電報警信號。（6）秒脈沖由 555 多諧振蕩器給出。1.2 設計任務及目標1. 籃球比賽全場為 48 4 12 1 ”節，節計時器為“12 分 00 2. 用數字顯示籃球比賽當時節數及每節時間的倒計時，計時器由分、秒計時器完成，秒計時器為模 60，分計時器應能記滿 12 分。3. 能隨時間按鈕開關控制比賽的啟動/動后繼續計時。4. 每節比賽時間結束時，能以閃燈自動提示并暫停計時，同時節數自加 1。5. 二、 設計思路及基本原理2.1 設計思路：12 分鐘倒計時、進攻方24 秒倒計時計時暫停，重新開啟和結束警報提示。該計時系統由以下四個電路模塊組成

7、：1 秒時基產生器：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。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器74LS192 的減計 24 12 始時，屏幕上顯示 24 秒字樣，當比賽開始后，倒計時從 24 逐秒倒數到 00。這一模塊主要也是利用雙向計數器 74LS192 LED LED 數器中任一個計時到零時，BO 端出現低電平。通過和二極管作用，發光二極管亮，起到報警作用。2電子技術課程設計籃球比賽計時器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：比賽處于準備開始階段，閉合開關 S1使倒計時計數器相應的置數或清零端有效，顯示設定的時間 12：00，當主裁判拋起球，比賽開始，斷開 S1，倒數計時器開始工作（相應的統的倒計時暫停，這個功能通過閉合暫停開關 S4截斷時鐘脈沖的傳輸來實現。當倒數計時器計數到零時，選取“00：00”這個狀態，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，從而計時器在計數到零時停住。24 秒計數芯片的置數端由開關 S3控制，閉合 S3置數，斷開 S3啟動。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。三、總體設計框圖24秒計

9、時器的總體參考方案框圖如圖 1所示。它包括秒脈沖發生器、計數器、譯碼顯示電路、報警電路和控制電路等模塊組成。其中計數器和控制電路是系統的主要模塊。計數器完成 24/連續計數、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 該圖包括脈沖發生器、計數器、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，計數器和控制電路時系統的主要部分，計數器完成 24秒計時功能，而控制電路具有直接控制計數器的啟動計數、暫停/連接計數、譯碼顯示電路的顯示和滅燈等功能。2電子技術課程設計籃球比賽計時器四、選擇器件（1）雙向計數器 74LS192（2）集成電路定時器 555（3

10、）CD4060 和 CD4027（4）8421BCD（5）兩片可逆 54LS192（6）七段數碼顯示器（7）單刀雙擲開關（8）七段數碼顯示器五、電路設計5.1 直流穩壓電源電路原理圖如圖 2 所示。圖 2 直流穩壓電源電路原理圖2電子技術課程設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電子技術課程設計籃球比賽計時器74LS192外引腳如圖 5所示。圖 5 74LS192外引腳圖CO、BO分別是進位、借位輸出端（低CR是異步清零端，D3-D0是并行數據輸入殿，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=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減計數保持0 002電子技術課程設計籃球比賽計時器則計數器在預置數的基礎上完成加計數功能，當加計數到9時，CO端發出進位下跳CPCP端，且 =1，則計數器在預置數的基礎上完成減計數功U變脈沖；若時鐘脈沖加到D能，當減計數到 0時，BO 端發出借位下跳變脈沖。由 74LS192構成的二十四進制遞減計數器如下圖 6所示圖 6 8421BCD二十四遞減計數器其預置數為 N=(00100100)2= (24)

12、10。它的計數原理是 : 只有當低位端發出借位脈沖時 , 高位計數器才作減計數。1CP當高、低位計數器處于全零 , 且為 0 時 , 置數端 =0, 計數器完成并行置2DCP數 , 在端的輸入時鐘脈沖作用下 , 計數器再次進入下一循環減計數。D5.2時鐘模塊為了給計數器74LS192提供一個時序脈沖信號,使其進行減計數,本設計采用555構成的多諧振蕩電路(即脈沖產生電路),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定的脈沖,且其輸出周期為 1秒。2電子技術課程設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電子技術課程設計籃球比賽計時器5.3 輔助時序控制模塊為了保證系統的設計要求,在設計控制電路時 , 應正確處理各個信號之間的時序關系。從系統的設計要求可知,控制電路要完成以下四項功能:操作 “直接清零”開關時,要求計數器滅燈。閉合 “啟動” 開關時 , 計數器應完成置數功能 , 顯示器顯示 24 秒字樣 ; 斷開“啟動”開關時 , 計數器開始進行遞減計數。當 “暫停 / 連續”開關處于 “暫停”位置時

14、 ,控制電路封鎖時鐘脈沖信號 CP,計數器暫停計數 , 顯示器上保持原來的數不變 停 / 連續” 開關處于“連續”位置時 , 計數器繼續累計計數。當計數器遞減計數到零 ( 即定時時間到 ) 時 , 控制電路應發出報警信號 , 使計數器保持零狀態不變 , 同時報警電路工作。如圖10所示.圖10 光電報警電路當計數到零時,兩計數器借位端輸出多為低（0）,故本設計將高位片借位 反饋到2二極管負極性端,此時+5V電源經1k電阻使發光二極管發出光電報警信號,完成報警功能,而在遞減計數時, 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、技術課程設計籃球比賽計時器S1 接 74LS192 的預置數控制端, 當開關 閉合時 , =0,74LS192 進行置數 ;S1當 斷開時, =1,74LS192 處于計數工作狀態 , 從而實現功能的要求，當然本設計只要將啟動信號直接加到置數端，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” 開關 的控制 , 當 處于“暫停” 位置時 ,或門輸出 0 ,22S計數器暫停計數 ; 當 處于 “連續”位置時 , 或門輸出 1, 計數器在 CP 作用下 ,2繼續累計計數。當定時時間到時=0,D觸發

16、器備置 1,Q=0,此時計數器保持零狀態不變。從而2, 可通過控制 74LS192 的異步清零端CR 實現。六、系統調試6.1直流穩壓電源調試：輸出電壓U=5.01V0TR213DNG2圖12 直流穩壓電源仿真圖2電子技術課程設計籃球比賽計時器6.2 電路調試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).首先實現基本的置數然后 24 秒遞減的功能。置數功能的實現并不難。將LOAD 置低電平就可以實現。(2).實現計數到零之后停止計數并且報警。首先搞清楚計數到零

17、的標志是什么。當然是十位的借位端出現借位信號（到達 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，暫停時開關給信號而已。所以這樣就很簡單了。只需要將此開關的輸出和十位的BO 還有 CLK 相與就可以實現了。2電子技術課程設計籃球比賽計時器總電路圖123412344813元器件清單1234567891U1A74ls047479274ls101211312131計數器LED-BIBYBUTTONDCLOCKRES數字時鐘電阻定時器C1C2C3U1穩壓器78052電子

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