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1、电子技术综合课程设计课程：电子技术综合课程设计题目：篮球比赛24秒计时电路所属院（系）物理与电信工程学院专业班级姓名学号_指导老师完成地点2015年10月10日任务书篮球比赛24秒计时电路设计任务及要求设计并制作一个篮球比赛24秒计时电路电路。要求如下：1 .电路具有24秒倒计时功能。2 .有两个数码管显示计时时间，按预置1开始）按钮，数码管显示定时时间；再按开始按钮，倒计时开始，计数到O时计数停止。3 .倒计时结束时，计数器停止计数，1.ED灯亮表示进攻时间结束。4 .电路具有预置数功能，可以在24秒之内从任意时刻开始计数。5 .电路具有报警功能，在24杪进攻时间结束时报警。用压控陶谎蜂鸣器
2、作为电声元件。6 .自制本电路所用得直流电源和一秒信号源。参考资料$数字电子技术实验任务书实验四及实验六电子技术根底课程设计资料目录前B21整体电路设计31.1 31.2 根本原理31.3 HftiHM32方案论证521方案一52.2方案二523方案赫53模块电路设计73.1 值号源的制73.2 电路Sit83.3 HWKW83.4 显示93.5 停止的103.6 报Wa示电路114仿真调试及实验装调114.1 软件简介114.2 软件仿真124.3 电路词试124.4 结果分析12小结15参考文献：14附录一，M仿真图16附录二：元器件清单17附录三，器件管脚与功能说明17附录四：实物图19
3、前言在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过二十四杪，否那么就犯规了.本课程设计的“篮球竞赛二十四秒计时器”.可用于篮球比奏中,用于对球员扑球时间二十四秒限制.一旦球员的扑球时间超过二十四秒.它自动的报警从而判定此球员的犯规篮球的24杪计时器只是计时器的一种。在生活中，我们经常会看见各种计时器,例如,在十字路口的红绿灯上我们会看到一个34秒计时器；我们羟常看到的电子表也是计数:S的一种：在体育课上老师用的秒表也毡一种计时器.计时器给我们的生活带来了很大的方便.可以说我In的生活离不开计数器.本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮理竞赛24秒计时器。此计时潺功能齐全，可以宜接巩数、启动、
4、新停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间.此计时器有了启动、新停和连续功能,可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号，本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的实用价值，通过本次课程设计，可以了解计时器的组成和原埋以及许多应用，为设计更狂杂的计时器打好根底.同时通过本次课程设计也能提高学生的设计电路,排查故障,思考问题等多种能力。1整体电路设计1.1 设计思路本课程设计是脉冲数字电路的简单应用,设计了篮球竞赛24秒计时.此计时零功能齐全.可以出接清零、启动、豺杵和连续以及具有光电报警功能,同时应用
5、了七段数码管来显示时间.此计时器有了启动、苦停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号，本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的实用价（ft,篮球比奥记时系统的主要功能包括：进攻方24秒倒计时和计时结束警报提示，攻方24杪倒计时.当比赛准备开始时，屏幕上显示24秒字样,当比赛开始后,倒计时从24逐秒例数到00.这一模块主要是利用双向计数器7415192米实现：瞥报提示：当计数器计时到零时，给出提示有，这局部电路主要通过移位存放器和一线门电路来实现。此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个祖成，即计时模
6、块、控制模块、以及译码显示模块.在设计此计时器时，采刖模块化的设计思想,使设计起来更加简单、方便、快捷.此电路是一时仲产生，触发，例计时计数，洋码显示、报警为主要功能.在此结构的根底上,构造主体电路和辅助电路两个局部.1.2 根本原理.24秒计时器的总体参考方案柩图如图1所示。它包括杪脉冲发生器、计数器,译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电跖（简称控制电路）等五个模块殂成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块，计数器完成24杪计时功能，而控制电路完成计数器的I1.接济零、后动计数、彷停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能，秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准
7、,但本设计对此信号要求并不太高.故电路可采用555集成电路或由Tr1.与非门组成的多谐振荡器构成.译码显示电路由741.S48和共阴报七段1.ED显示潺犯或，报警电路在实脸中可用发光二极管和鸣蝶器代静，主体电跖；24杪倒计时，24秒计数芯片的词数端清学端共用一个开关，比赛开始后，24杪的猊数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到事.选取“00”这个状态.通过组合逻个电路给出截断信号,让该信号与时钟冰冲在与门中将时钟截断,使计时器在计数到零时停住.1.3 电路设计把图倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反应和置数实现诳制的转换,以适合分和秒的不同需要.田干
8、该系统特殊的需要.到计时器到零时.通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报.整体电路设计如图1.3-1所示:m.3-电路笠体设计图2方案论证2.1 方案一该电路需要一个秒脓冲发生器，可用555芯片和电阻、电容构成一个多谐振荡器，通过调节电阻电容的做可产生IHz的时钟脉冲。用两片741.S192芯片构成一个24秒计时器，其中一片的4个输入端中,DO、D2和D3海接低电平,D1.端接SS电平,蝌出端接匕段数码管作为高位显示，芯片2的4个输入端中.DO.D1.和D3接低电平,D2接高电平.递增计数脉冲输入端接高电干,输出端接七艘数码管作为低位显示.因为741.S192本身具有清零端和置数端，那
9、么可各用一个开关来实现清零和后动功能。要使计时器计时到零时保持不变，可在输出端反应一个信号到输入战来实现保持功能，选取“00”这个状态,通过3个或非门、一个3输入与非门，从而得到一个低电平信号，该信号与脉冲伯号通过一个2输入与非门而接到711.S192的通H计数脓冲信号输入端,可使计时涔在计数到零时杵住当在741.S192的外痂输入脓冲信号后可进行减计数,那么通过一个开关控制是否於断脓冲信号就可以实现苦停/连续功能。报警电路在实验中可用发光二极管和呜好器代替，在计数过程中，发光二极管的珀都是高电平，所以：极管截止，不发光：当计数器减到“00”是，二极管左边是低电平，右边是高电平，所以二极管导通
10、，从而发光.2.2 方案二设计思路：24秒计收器，按设计要求，G大计数值为24秒，那么就需要两个数码管。要求计数间隔为1秒,那么我们需要相应领率的脉冲侑号发生器.脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器产生的UIZ的脓冲：计数同部是用7H.S192及逻辑电路构成2，1秒的计时功能：利用.M触发窗和道输电路构成捽制电路：译码显示局部用741.17译码器来进行译眄,然后通过七段数码显示管来控制显示局部：抵警电路局部由741.S160及设彩电路构成：电源局部将220V、50HZ的交流电王转换成5V的直流电压即可.2.3 方案确定方案一与方案二的实验原理根本相同,都采用了555集成电路组成的多谐振荡零来产
11、生周期为IS的脓冲，用两片741.S192芯片作为主体局部来实现24杪倒计时计算，性数和启动的方法相同。不同的是反应电路同部和的停/连续功能同部。方案中的反应电路局部的反应信号来自两个7,I1.s1.92芯片的检出端,采用了3个或北门、一个3输入与非门，从而得到一个低电平信号，该信号与脉冲信号通过一个2输入与非门而接到74I.S192的递战计数脉冲信号怆入端可使计时器在计数到零时停住.而方案二是利用741.S192芯片的借位输出端输出低电平信号，让该信号与时钟脓冲在与非门中将时钟豉断，从而使减计数停止。哲仲/连续功能，方案一是通过一个单刀双掷开关控制在递减计数脉冲信号输入高电平信号或端输入脓冲
12、信号，从而实现计数涔的传停/连续功能：方案：是利用JK触发器和逻辑电路相成控制脉冲信号相当于被裁断，实现例件功能，当脉冲信号和高电平相与非，脉冲信号没有被钱止，进行减计数.比拟方案一和方案二.方案二优于方案一，主要表达在反应回路上，方案一需要3个或非门、一个3黝入与非门和一个2输入与非门才旎使减计数到“00”后保持不变：而方案二使用一个与非门和就能实现。3模块电路设计3.1侑号源的设计555定时器应定为多谐振荡电路时,当电源接通Vcc通过电阻R1.R,向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当U上升至2/3VCc,会使比拟器G输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R：放电；当电容电
13、压下降到1/3VCe,比拟器已工作怆出电压变为高电平,C放电终止,YCC通过R.R：又开始充电：周而复始,形成振荡。那么其振荡周期与充放电时间有关,也就是与外接元件有关,不受电源电压变化影响.根据公式：他=0.7RC7=+八,，2=0.7(R+2Rjc=1.(三)R3=202=62AC2=IOzF电源为5v,那么Q端输出IHZ的时钟脉冲555定时器如图3.1-1所示：Bi1.1.1与谐扳第电路555定时器功能表3.1-2所示:输入输出阈佻输入6触发验人2复位4输出3放电管T7XX00导通2/3YeC23VCC13VCC10导通13VCC1不烫不变K3.1-2555定时然功能衣3.2 电源电路设
14、计单相交流电经过电源变压器、整波电路、漉波电路和稳乐电路转换成稳定的宜流电味.直.流电压源的一般设计步骤如下：(1)变压器得到可用交流电；(2)经过整流:极管对其整流：(3)用用电容时其泄波：最后用7805稳维系列对其进行稳压.电源电路图如图3.21所示tIS3,2-1电iS电路3.3 计时电路设计计时电路主要由两片741.S192组成.其中高位片741.S192的4个输入端中,D0、1)2和D3端接低电平，D1.端接高电平，怆出端接七段数码管作为高位显示，低位片2的4个怆入端中,DO.D1.和D3接低电平,D2接高电平.谕出端接七段数眄管作为低位显示.通过控制输入低电平或Si电平,从而实现置
15、数和后动功能。7-11.S192的计数是通过计数脉冲来控制的，通过555构成的多谐振荡器产生IHZ的方波来进行计数工作.预置数通过控制741.S192的置数剂来实现，要置数时只要P1.湘接低电平就行了.在进行24秒计时时.清零端、置数端和递增计数脉冲输入端接高电平.低位741.S192芯片的递减计数脉冲输入端按时钟脓冲,借位输出玷接高位741.S192芯片的递犍计数脓冲粉入端。3.4 显示电路设计BCD码七段译码驱动器型号有741.S47（共阳）741.S48（共阴）、741.S48（共阴）等,本设计采用的是741.S47741.S47引脚排列图.其中AD为BeD码输入端:ag为译码怆出端,蛤出“I”有效，用来驱动1.ED七段共阴数码管:1.T非为测试输入端，1.T非=O时,洋码输出全为“1”：BO为消隐输入端.BO-O.译码输出编全为“0”：1.E为锁定端,1.E=I时译码为处定锁定状态.译码输出端保持在1.E=O时的数值，1.E=O为正
