NBA篮球竞赛24秒计时器课程设计报告

电子技术综合课程

设 计

课 程： 电子技术综合课程设计

题 目: NBA篮球竞赛24秒计时器

所属院(系): 物理与电信工程学院

专 业 班 级: 通信1104班

姓 名: 学 号:

指导老师 刘亚峰

完成地点 c1103

2014年 10 月 8 日

第 1 页 共26 页 前言

数字电子技术课程设计是数字电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。

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应用价值。

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。

第 2 页 共 26 页 2 目 录

前言 ...................................................... 1

任务书 .................................................... 4

1 计时器的概述 ............................................ 5

1.1计时器概述 .......................................... 5

1.2 设计任务及目标 ...................................... 5

1.3 方案论证 ............................................ 5

2 理论设计 ................................................ 6

2.1 理论电路的设计 ...................................... 6

2.2 电源部分的设计 ...................................... 8

2.3 控制电路的设计 ...................................... 8

2.4标准脉冲发生电路的设计 ............................. 10

2.5 计数器及译码显示电路的设计 ......................... 10

2.6 报警电路 ........................................... 11

2.7 整体电路初稿 ....................................... 12

3 仿真调试及实验装调 ..................................... 13

3.1 电路的安装 ......................................... 13

3.2 电路的调试 ......................................... 14

3.3 电路的置数状态 ..................................... 14

3.4 电路的开始状态 ..................................... 15

3.5 报警状态 ........................................... 16

4 心得体会 ............................................... 17

第 3 页 共 26 页 3 5 总结 ................................................... 18

附录1 整体电路图 ......................................... 19

附录2 元器件清单 ......................................... 20

附录3 器件管脚与功能说明 ................................. 21

第 4 页 共 26 页 4 任务书

一、任务及要求

要求:设计一个24秒计时器显示报警系统:

1、电路启动后开始倒计时，计时间隔为1s，并要求由555定时器构成的多谐振荡器产生周期为1s的脉冲信号，

2、作为计数器的时钟脉冲, 二位7段显示秒,倒计时至0秒时，电路报警。

3、报警声持续3S,显示器不能灭灯.

4、计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能利用外部开关控制。

二、系统设计结构框图

根据给定设计任务及要求,确定系统原理框图如图1所示。图中,计数器完成24秒倒计时功能,

控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计时,译码显示电路的显示与熄灭、定时时间到报警功能。

图1.系统设计结构框图

三、参考资料

《数字电子技术实验任务书》实验四及实验六

《电子技术基础》课程设计资料

第 5 页 共 26 页

1 计时器概述

1.1计时器概述

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。

1.2 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。

1.3 方案论证

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。其中，计数器电路和控制电路时系统的主要部分。计数器电路完成24s倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动记数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器显示零。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示24S字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停。连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，出于保持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。系统设计框图如（1）、（2）。

第 6 页 共 26 页 1.3.1 方案一

图1 整体方框图一

1.3.2 方案二

1.3.3 方案确定

方案一的控制电路对每一单元模块实行独立的控制，相对与方案2电路更具有稳定性，所以我们选择方案1。

2 理论设计

2.1 理论电路的设计

2.1.1电路原理图设计

秒脉冲发生计数器

控制电路 报警电路 译码显示

外部操作开关

图2 整体方框图二 秒脉冲发生器 计数器 译码显示

控制电路 报警电路 外部操作开关

第 7 页 共 26 页

图2-1 理论电路

2.1.2元器件选择及参数计算

555定时器

74LS48

74LS76 74LS192

第 8 页 共 26 页 BCD-七段显示数码管（共阴极）

2.2电源部分

电源部分要求能够产生5V电压。主要有以下的电路构成：变压电路，桥式整流电路，滤波电路，稳压电路。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，整流电路的输出波形中含有较大的交流分量，会影响带负载电路的正常工作，为了减小电压的脉动，需要经过低通滤波电路使输出电压平滑。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，因而获得足够高的稳定性。

图2-2 电源电路

2.3 控制电路的设计

篮球竞赛24秒计时器功能控制由外部操作开关控制实现，如图2-8所示。由于开关断开，悬空处于高电平状态，所以置零端与高调平通过反向器连接，开关与反向器并联，按下可将反向器短路，实现置零。置数端通过开关与低电平连接实现，按下则可置数。暂停则通过与非门和非门以及T’触发器的反转控制脉冲信号实现。

显示器的亮灭由外部开关控制；当启动按键闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（脉冲信号），同时完成置数功能，显示器显示24s字样，当启动按键释放时计数器开始减法计数；当暂停/连续开关处于暂停状态时，控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显示器显示原来的数，而且保持字