24秒倒计时器的设计和制作(停在00)

课程设计题目篮球比赛24秒计时器设计学院自动化学院专业自动化班级姓名指导教师年月日目录引言1 设计意义及要求 (3)1.1 设计意义 (3)1.2 设计要求 (3)2 方案设计 (3)2.1 设计思路 (3)2.1.1电路要求 (3)2.1.2方案一电路设计原理 (3)2.1.3 工作原理 (4)2.1.4方案二电路设计原理 (5)2.3方案比较 (6)3部分电路设计 (7)3.1 时钟脉冲电路 (7)3.2 计时电路 (8)3.3 停止控制电路 (9)3.4 警报提示装置 (10)4 调试与检测 (11)4.1 调试中故障及解决办法 (11)4.2 调试与运行结果 (11)5 仿真操作步骤及使用说明 (13)结束语 (14)参考文献 (14)附录电路图 (15)本科生课程设计成绩评定表引言很多人都看过篮球比赛，篮球比赛时，我们会发现每次进攻都会进行24秒倒计时，当计时到零时就会出现声光报警。

篮球的24秒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；我们经常看到的电子表也是计数器的一种；在体育课上老师用的秒表也是一种计时器。

计时器给我们的生活带来了很大的方便，可以说我们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，设计了篮球竞赛24秒计时器。

此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂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、暂停和连续功能，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理以及许多应用，为设计更复杂的计时器打好基础。

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 设计意义和要求1.1设计意义生活中很多地方都用到计时器，例如交通信号灯上有34秒倒计时装置，我们经常用的数字手表也是计时器的一种。

课程设计--篮球竞赛24秒计时器一、课题名称二、内容摘要本设计主要是完成篮球竞赛24秒计时器，显示24秒倒计时功能，系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器全部显示为“0”；计时器为24秒递减计时，其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。

整个电路的设计借助于Multisim 10.0.1仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim 10.0.1下设计和进行仿真，得到了预期的结果。

关键字：计时器；数码显示器；Multisim随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分，特别是在各种竞技运动中，定时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。

在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。

本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间24秒限制。

一旦球员的持球时间超过了24秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。

本设计主要能完成：显示24秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器为24秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。

三、设计内容及要求1.2.1基本要求(1）显示24秒计时功能。

（2）控制计时器直接清零、启动、暂停/连续功能。

（3）计时器为24秒递减计时器。

（4）递减计时到零时，显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。

1.2.2 设计任务及目标（1）根据原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）写出完整、详细的课程设计报告。

四、方案论证及比较本设计的核心部分是要设计一、个24s倒计数器，并且对计数结果进行实时显示，同时要实现设计任务中提到的各种控制要求，因此该系统包括秒脉冲发生电路，计数器电路，译码显示电路，控制电路和电路报警电路5部分。

目录第一章：设计任务及要求、目标 (2)第二章：设计原理、电路设计及仿真 (2)2.1 设计原理及方案 (2)2.2 单元模块设计及仿真 (3)2.2.1 秒信号源设计与仿真 (3)2.2.2 74LS192设计与仿真 (4)第三章：电路的仿真、安装与调试 (6)第四章：问题及分析、解决及总结 (7)附录一： (9)附录二: (10)篮球竞赛24秒倒计时器第一章：设计任务及要求、目标1.1，设计任务及要求1）具有准确的24 s倒计时显示功能，计时器为24 s递减计数；2）设置外部操作开关，启动和暂停/连续功能，3）计时器为24 s递减计时器，计时时间间隔为1s；4）计时器递减计时至0时，能发出光电警报信号。

1.2，设计任务及目标（1）根据给出的电路原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成模块的管脚及其功能；（3）进行电路的安装、测试，知道电路能达到设计目标；（4）写出完整、详细的课程设计报告。

第二章：设计原理、电路设计及仿真：2.1，篮球竞赛24 s计时器原理框图如图1所示。

图（1）图（2）根据原理图，进行仿真实验，图（2）是我们仿真时的连线图（1）；计数译码显示部分：计数器构成8421BCD码24进制递减计数器，用74LS48配共阴极LED数码管组成译码器显示部分。

（2）；秒信号源产生电路：用555定时器和分频电路组成十分频产生秒信号。

（3）；时序控制部分：工作时，启动开关闭合控制电路封锁时钟脉冲（CP）,与此同时，产生预置信号，使数码管显示24字样。

启动开关断开，开始递减计数。

当开关2断开时，此时暂停计数；并处于保持状态；当开关2闭合时，计数器继续递减计数。

当计数到零时，LED警报灯亮，停止计数。

2.2 单元模块的设计及仿真在本次课程设计中，我主要负责了秒信号源和24 s计数的仿真和设计及其分析等。

下面是我对这2个单元模块的简要设计和仿真原理和方法及其数据。

2.2.1 秒信号源的设计与仿真为产生秒信号，所以我们选择了555定时器构成多谐振荡电路，通过计算可以确定参数的取值：110R K =Ω，22R K =Ω，2110,1;C F C nF μ==因此，产生的脉冲周期为：()1220.720.0980.1T R R C s s =+=≈，再通过74LS161计数器用异步清零法组成十分频，使得74LS161计数器产生的脉冲周期为1s 。

24秒篮球倒计时数电实验报告法商学院《数字电路课程设计》课程设计报告专业: 应用电子技术班级: 应电11301姓名: 周灵姓名: 李雄威指导教师：沈田课程设计任务书设计题目：篮球竞赛24秒倒计时器设计任务与要求：设计一个篮球竞赛24秒倒计时电路，该电路能实现如下功能：1）24秒倒计时显示功能；2）设置外部控制开关，控制计数器的重置“24”、启动和暂停功能；3）计数器递减至0（即时间到）时，数码管显示“00”，同时发出光电报警信号。

一、电路设计原理经过对电路功能的分析，整个电路主要由控制电路、秒脉冲信号发生器、计数器、译码器和报警电路五个部分组成。

示意图如图1所示。

其中计数器和控制电路是系统的主要模块。

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、暂停/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，但本设计对此信号要求并不是太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非组成的多谐振荡器构成。

主体电路：24秒倒计时。

24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计一之到零。

选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停止。

图1-1 24秒计时器系统设计框图二、单元电路分析（一）控制电路控制电路由74LS00芯片和74LS10芯片组成，实现计数器的复位、计数和保持“24”数字显示，以及报警的功能。

如图2-1-1为EWB控制电路仿真图。

图2-1-1 EWB控制电路仿真图（1）开关A：启动按钮、复位按钮开关A接地时，计数器保持“24”状态不变，处于等待状态；当开关A闭合时，计数器开始计时，当计数器递减计数到零时，控制电路产生报警信号；当开关A再次接地时，计数器立即复位到预置数值，即“24”。

数字电子技术设计性实验方案设计题目：24秒倒计时器分院物理与电子工程学院专业物理学班级2010级物本（1）班学号2010405270姓名龙大洪2013年6月23日目录0 设计要求 (1)1 设计思路 (1)1.1 设计方框图 (1)1.2 元件选用 (2)2 电路及工作原理 (2)2.1 电路图 (2)2.2 工作原理 (3)2.2.1 预置数据 (3)2.2.2个位减计数 (3)2.2.3十位减计数 (3)2.2.4脉冲封锁电路 (3)0 设计要求一、计数开始时数码显示为24二、计时开始后数码显示由24递减三、计时到00时停止计时四、秒脉冲可直接用实验箱1HZ信号1 设计思路1.1 设计方框图十位减计数个位减计数1HZ减计数脉冲借位脉十位数码管个位数码管预置数预置数输入预置数封锁脉冲电路与非预置数减计数1.2 元件选用减计数器使用74LS192十进制可逆计数器；数码管选用实验箱带有CD4511的数码管；秒脉冲可直接用实验箱的1HZ时钟信号；与非门选用74LS00。

2 电路及工作原理2.1 电路图2.2 工作原理2.2.1 预置数据十位:D3D2D1D0=0010 数码管显示的十位是2个位D3D2D1D0=0100 数码管显示的个位是42.2.2个位减计数个位器件74LS192如下接：CR=0，LD=1，CPu=1，CPd接脉冲。

个位数字由9减到0循环2.2.3十位减计数十位器件74LS192如下接:CR=0,LD=1,CPu=1,CPd接个位BO借位端。

十位数字由2减到0。

（注：当个位十位为00时由脉冲封锁，不在进行减计数。

）2.2.4脉冲封锁电路本电路封锁脉冲直接由两个与非门构成接CPd 个位1HZ脉冲VCC5VU6A74LS00DU7A74LS00DVCC2143接BO十位当十位个位为00时，由十位BO端输出为低电平，再与1HZ脉冲经过如上电路，使得CPd（个位）输入为零。

脉冲不在起作用，显示00不在自动进行减计数，直到重新置数。

电子课程设计--篮球竞赛24s计时器学院: 电子信息工程学院专业、班级:姓名：学号：指导老师:2013年12月22日目录一设计任务及要求 (3)二总体框图 (3)三器件选择 (4)四模块功能 (5)五总体设计电路图 (11)六硬件调试 (13)七设计心得 (14)篮球竞赛24s计时器一、设计任务及要求1.设计任务本设计主要能完成：在篮球比赛中, 规定了球员的持球时间不能超过24秒, 否则就犯规了。

本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”可用于篮球比赛中, 用于对球员持球时间24秒限制。

一旦球员的持球时间超过了24秒, 它就自动报警从而判定此球员的犯规。

1． 2.基本要求2．要求电路为24秒递减计时, 每隔1秒钟, 计时器减1；要有外部开关, 控制计数器的直接清零、复位、启动和暂停/连续计时功能；当计时器倒计时为零时, 即定时时间倒, 显示为零, 同时发出声光报警信号。

二、电路框图及工作原理2.1电路框图24秒计时器的总体方案框图如图2-1所示。

它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。

其中计数器和控制电路是系统的主要模块。

计数器完成24秒计时功能.而控制电路完成计数器的直接复位、启动计数、暂停/连续计数;译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到启动报警等功能。

秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准, 电路可采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。

译码显示电路四线数码管报警电路在试验中可用蜂鸣器实现。

图2-1 总体方案框图 2.2设计方案本设计中, 24进制计数器是整个电路的核心部分, 我选择74LS192进行24进制同步减法、加法计数。

选择两个四段数码显示管进行显示。

根据设计要求, 本课程设计采用555计时器制成的多谐振荡器, 对24进制计数器进行秒脉冲的输入。

在本设计中, 因为我们需要对其进行暂停、复位、加法、报警等控制, 所以我们使用了三个开关来控制计数器的各功能的实现, 从而实现了各种功能的。

赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书2.2 单元模块2.2.1 信号发生部分秒脉冲的产生由555定时器所组成的多谐振荡电路完成。

电路图如下图所示。

当开关断开时，555定时器产生周期为1s的脉冲；当开关闭合时，电路不能输出信号，于是没有脉冲输入74LS192中，故74LS192在保持状态，即实现暂停功能。

图2 信号发生电路2.2.2 倒计时部分24秒倒计时电路。

这部分电路的主体部分在时钟脉冲的输入情况下工作，下面进行具体分析。

计数器的倒计时功能。

用两片74LS192分别做个位（低位）和十位（高位）的倒计时计数器，由于本系统只需要从开始时的“24”倒计到“00”然后停止，所以，这里的高位不需要做成六十进制的计数器。

因为预置的数不是“00”，所以我选用置数端LOAD来进行预置数。

时钟脉冲分别通过两个与门才再输进个位（低位）的down端，当停止控制电路送来停止信号时，截断时钟脉冲，从而实现电路的停止功能。

低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。

两片计数器具体接法。

Vcc、UP接+5V电源，GND接地；时钟脉冲从与门输出后接到低位的down，然后从低位BO’接到高位的down；输入端低位C、高位B接电源，其他引脚和CLR都接地。

LOAD接到开关C的活动端，C 的另外两引脚分别接G的活动端和地。

而G的另外两个引脚分别接到电源和地。

图3 24秒倒计时电路2.2.3 停止控制电路倒数计数器到零时，需要将电路转换到“24”并且停住。

现在选取计数器到零的状态24秒计到“00”，从各引脚引出线接到二脚与非门，当计数器从“00”状态转换到“99”时，用与非门把该状态转换成低电平（其余时间为高电平）控制LD。

使电路转换到“24”。

由于数字99是在很短的时间才能看到，用肉眼是看不到的，于是能实现从“00” 到“24”的转换。

再通过与非门所组成的触发器的输出端输出低电平，使74LS192处于保持状态。

这样就实现了转换并停止的电路。

24秒倒计时器的设计和制作一、计时器概述1、计时器的特点及应用24秒倒计时。

24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。

选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

2、设计任务及要求1、用小规模集成电路设计24秒倒计时电路；2、用555定时器产生1Hz的标准脉冲信号；3、当计时器显示00，同时报警；4、计时器应具有清零、启动、暂停/继续计时等控制功能。

二、电路设计原理及单元模块1、设计原理24秒计时器的总体参考方案框图如图1所示。

它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。

图1—方案框图其中计数器和控制电路是系统的主要模块。

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、暂停/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，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TTL与非门组成的多谐振荡器构成。

译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器组成。

报警电路在实验中可用发光二极管和鸣蜂器代替。

2、设计方案此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。

在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。

此电路是一时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示、报警为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。

3、单元模块3.1各个元器件功能3.1.1、555定时器555 定时器的内部电路框图如图3-1-1所示。

图3-1-1 555内部电路框它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。

24秒倒计时器的设计和制作设计和制作一个24秒倒计时器可以分为硬件设计和软件设计两个部分。

硬件设计：1. 选择一个适合的开发板或者单片机作为控制器。

常见的选择有Arduino、Raspberry Pi等。

2.连接一个LCD显示屏，用于显示倒计时的时间。

3.连接一个按钮，用于启动倒计时。

4.使用一个蜂鸣器或者其他声音装置，用于倒计时结束时发出提示音。

软件设计：1. 在选定的控制器上，使用相应的开发环境进行编程。

例如使用Arduino IDE进行Arduino编程。

2.编写倒计时函数，用于倒计时的逻辑。

3.编写LCD显示函数，用于在LCD上显示倒计时的时间。

4.编写按钮检测函数，用于检测按钮的按下事件。

5.编写蜂鸣器控制函数，用于在倒计时结束时发出提示音。

下面是一个简单的伪代码示例，展示了如何实现一个24秒倒计时器：```cpp#include <LiquidCrystal.h> // 引入LCD库LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // 初始化LCD引脚const int buttonPin = 6; // 按钮引脚const int buzzerPin = 7; // 蜂鸣器引脚int buttonState = 0; // 按钮状态int countdownTime = 24; // 倒计时时间void setulcd.begin(16, 2); // 设置LCD行数和列数pinMode(buttonPin, INPUT); // 设置按钮引脚为输入pinMode(buzzerPin, OUTPUT); // 设置蜂鸣器引脚为输出void loobuttonState = digitalRead(buttonPin); // 读取按钮状态if (countdownTime > 0 && buttonState == HIGH) countdownTime--; // 倒计时减1秒displayTime(countdownTime); // 显示倒计时时间delay(1000); // 延迟1秒}if (countdownTime == 0)tone(buzzerPin, 1000, 500); // 发出提示音digitalWrite(buzzerPin, LOW); // 停止提示音delay(1000); // 延迟1秒countdownTime = 24; // 重置倒计时时间}lcd.setCursor(0, 0); // 设置LCD光标位置为第一行第一列lcd.print("Countdown: "); // 显示文本```这个示例使用了Arduino控制器和连接了16x2 LCD显示屏展示倒计时时间。

设计课题：篮球比赛二十四秒倒计时及其报警篮球比赛二十四秒倒计时及其报警一、设计任务与要求1.本设计只要用于篮球比赛中的24秒倒计时及其报警。

2.在设计完成后应该实现这样的功能：首先，按下“手动复位”弹键，使计数器回归24，当按下“手动开始”弹键时，计数器开始从24秒倒计时，直到计数为0时，报警器开始工作，此时若按下“手动复位”弹键，则报警器停止工作，计数器回归24秒。

若在计数中按下“手动复位”弹键，则计数器回归24秒，当再次按下“手动开始”弹键时，计数器再次工作。

3.总的来说，计时器的功能包括：计数、复位、暂停、报警。

二、方案设计与论证计时器主要分为四个模块：计数模块、显示模块、报警模块以及1Hz脉冲输出模块。

设计思路：采用74LS192芯片的倒计数端实现二十四数制的倒计。

先利用一块NE555芯片搭建多谐振荡器，使其输出信号的频率为1Hz，这正好可以作为74LS192的输入时钟信号，则此时的二十四数制的计数器就变成了二十四秒计时7三、单元电路设计、参数计算、元器件的选择1.总体框图及其思路根据前面提到的设计思路可先画出总设计的基本构想框图，如上所示。

由总体框图可以清楚的看到本设计由四个最基本的模块组成，分别为：计数模块、显示模块、报警模块以及1Hz脉冲输出模块。

基本原理：计数脉冲负责产生一个频率为1Hz的脉冲信号，此信号作为计数器计数脉冲，因此，计数器就成为了最小单位为1秒的计时器了；计数器采用置数法连接，每当循环一周即24秒之后置数端有效，从而实现24秒的计时；当计时器从24倒计到0时，利用此时的输出信号特点可以控制蜂鸣器工作，从而实现报警；显示部分包括对二进制数的重新编码和显示，74LS48用来对二进制数重新编码，而此时可以用七段数码管作为显示。

综合起来就可以完成计时和报警等功能。

2. 各个模块设计○1计数模块的设计计数模块设计原理图基本原理：首先预置数，令置数状态时输出为24。

PL端为置数端，当PL 为0时，计数器输出为24。