篮球竞赛30秒计时器设计

实验二篮球30秒倒计时电路的设计一、设计任务用小规模集成电路设计篮球比赛中30秒进攻倒计时电路二、设计要求用555定时器产生1秒的标准脉冲信号, 显示器为三十进制计数器,当计时时间到,显示器显示00, 电路具有时间显示功能，计数器清零、启动和暂停/连续计时利用外部开关控制。

电路框图如下图所示。

三、实验原理1、标准秒脉冲发生电路标准秒脉冲发生电路如图2所示,它由555定时器组成多谐振荡器，定时元件R1为15KΩ,R2为688Ω,C为10μF,产生1Hz的标准脉冲信号。

振荡器的频率约为：ｆ= 1.443 / [ ( R1 + 2 R2 ) C2、计数器及译码显示电路计数器采用74LS192同步可逆双时钟计数器。

74LS192的UP、DOWN端分别是加/减计数器的时钟输入端。

在置数控制端LOAD = 1、清零端CLR = 0的情况下,若DOWN = 1, 计数脉冲加入到UP端,则计数器在预置数的基础上完成加计数, CO′端发出进位负跳变脉冲;若UP = 1, 计数脉冲加入到DOWN端,则计数器在预置数的基础上完成减计数,当减计数到0时, BO′借位输出端发出借位负跳变脉冲。

LOAD为异步并行置数控制端,当LOAD′= 0时,计数器置数,LOAD = 1时,计数器处于计数状态。

计数器及译码显示电路如图4所示。

用两片74LS192设计成三十进制减法计数器,由74LS47译码,七段码显示器显示计时时间。

计数器个位接成十进制,置数端A、B、C、D均接低电平“0”。

计数器十位接成三进制, A、B两置数端接高电平“1”, C、D端接低电平“0”。

计数脉冲信号接入个位计数器的DOWN减脉冲输入端(UP端接高电平) 。

根据设计要求,计数器计数到零时应停止计数,为此,将十位计数器的BO′借位端与脉冲信号源通过与门联接,使计数到零时,BO2′= 0,封锁CP信号,计数器保持零状态不变,控制电路发出报警声信号,使报警电路工作,信号灯亮。

电子电工课程设计（篮球三十秒计时器设计）学生姓名：学号：系别：专业：指导教师：完成日期：目录一设计任务和要求--------------------------------------------------------- 3 二方案原理和结构图------------------------------------------------------3 三电路设计---------------------------------------------------------------------43.1 控制电路-------------------------------------------------------------------43.2 秒脉冲发生电路----------------------------------------------------------63.3 计时电路-------------------------------------------------------------------73.4 译码显示电路-------------------------------------------------------------93.5 原理图---------------------------------------------------------------------11 四线路调试--------------------------------------------------------------------12 五心得体会--------------------------------------------------------------------13 参考文献及附录------------------------------------------------------------14一．设计任务和要求1.课题名称:篮球三十秒计时器2.基本要求:1)具有显示三十秒计时功能;2)设置外部操作开关,控制计数器的直接清零,启动和暂停/连续功能;3)在直接清零时,要求数码显示器上显示00;4)计时器为三十秒递减时,计时间隔为一秒;3.主要参考元器件：NE555﹑74LS161﹑74LS192、74LS10、74LS00、74LS04 二．方案原理和结构图1.1方案原理使用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲，即输出周期为0.1秒的方波脉冲，将该方波脉冲信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS48把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段（a，b，c，d，e，f，g）输出，显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能。

篮球30秒计时器课程设计一、引言篮球30秒计时器是一项非常重要的设备，它在篮球比赛中起到了至关重要的作用。

本文将介绍如何进行篮球30秒计时器课程设计，以便让学生们更好地掌握这项技能。

二、课程目标本课程的主要目标是让学生们了解篮球比赛中30秒计时器的使用方法和规则，并且能够熟练地操作该设备。

通过本课程，学生应该能够掌握以下技能：1. 熟悉30秒计时器的外观和功能；2. 理解30秒计时器在篮球比赛中的作用；3. 掌握30秒计时器的使用方法；4. 能够根据比赛情况灵活操作30秒计时器。

三、教学内容1. 介绍30秒计时器的外观和功能在第一节课中，我们将向学生介绍30秒计时器的外观和功能。

首先，我们会向学生展示一个真实的30秒计时器，并让他们了解每个按钮和指示灯所代表的意义。

然后，我们会向学生演示如何启动和停止计时器，并且讲解不同指示灯所代表的含义。

2. 讲解30秒计时器在篮球比赛中的作用在第二节课中，我们将向学生讲解30秒计时器在篮球比赛中的作用。

我们会向学生介绍什么情况下需要使用30秒计时器，并且让他们了解使用30秒计时器的规则和注意事项。

同时，我们还会向学生演示如何根据比赛情况灵活地使用30秒计时器。

3. 掌握30秒计时器的使用方法在第三节课中，我们将教授学生如何正确地操作30秒计时器。

我们会向学生演示如何启动和停止计时器，并且讲解每个按钮所代表的含义。

然后，我们会让学生自己操作30秒计时器，并且纠正他们可能存在的错误。

4. 灵活操作30秒计时器在最后一节课中，我们将模拟篮球比赛场景，并且让学生根据比赛情况灵活地操作30秒计时器。

这样可以帮助学生更好地掌握该技能，并且提高他们的实际应用能力。

四、教学方法1. 讲授法：通过介绍、演示和讲解等方式向学生传授知识。

2. 实践法：让学生亲自操作30秒计时器，并且纠正他们可能存在的错误。

3. 模拟法：模拟篮球比赛场景，并且让学生根据比赛情况灵活地操作30秒计时器。

课程设计资料归档名称篮球竞赛30秒计时器系部班级指导教师）审核（签字）材料目录课程设计任务书设计题目：篮球竞赛30秒计时器系部：专业：自动化学生姓名: 学号:起迄日期:指导教师:教研室主任：课程设计任务书课程设计任务书2．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：撰写设计说明书，画出计时器原理图、计时器电路图、计时器功能转换图等，列出元器件明细表。

3．主要参考文献：[1] 康华光主编.电子技术基础（模拟部分）.第四版.北京：高等教育出版社，2001[2] 康华光主编.电子技术基础（数字部分）.第四版.北京：高等教育出版社，2001[3] 彭介华主编.电子技术课程设计指导. 北京：高等教育出版社，1998[4 ] 张玉璞，李庆常．电子技术课程设计[M]．北京：北京理工大学出版社4．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容明确设计任务、搜集资料1 2009.6.1～6.2研究分析，确定方案2 2009.6.3～6.4设计电路3 2009.6.5～6.7选择元器件4 2009.6.8～6.9绘制相关设计图纸5 2009.6.10～6.12撰写设计说明书6 2009.6.13～6.14指导教师张敏日期：2009年 6月 1日摘要本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛30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。

此电路是以时钟产生，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。

目录1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 (1)1.1 设计课题任务 (1)1.2 功能要求说明 (1)1.3 总体方案介绍 (1)2 单元电路的设计 (2)2.1 秒脉冲发生器 (2)2.2 计数器 (4)2.3 译码显示 (4)2.4 控制电路 (5)2.5 报警电路 (5)2.6 电路原理图和PCB图 (5)3 芯片引脚及功能说明 (6)3.1 555定时器 (6)3.2 74LS161 (7)3.3 74LS192 (7)3.4 74LS48 (8)4 仿真结果及分析 (10)4.1 仿真总原理图 (10)4.2 仿真结果 (11)小结 (12)元件清单 (13)参考文献 (14)附录 (15)附录A：电路原理图 (15)附录B：电路PCB图 (16)1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 设计课题任务设计并制作一个篮球竞赛计时器1.2 功能要求说明1.准确计时，具有显示30秒计时功能；2.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；3.计时器为30s递减计时器，其计时间隔为1s；4.计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。

1.3 总体方案介绍篮球竞赛30秒计时器的总体方案框图如图1.1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。

其中计数器和控制电路时系统的主要模块。

计数器完成30秒技术功能，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、定时完成报警等功能。

图1.1 30秒计时器的总体方案框图2 单元电路的设计2.1 秒脉冲发生器2.1.1 秒脉冲发生器设计原理用555集成电路组成多谐振荡电路如图2.1所示。

电路的工作原理是：接通电源，电源经外接电阻R1和R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当电压上升至2/3VDD时，会使比较器A1翻转输出低电平，RS触发器复位，输出端U0=0，同时三极管VT导通，电容C通过R2和VT 放电，当电容电压下降到1/3VDD时，比较器A2翻转输出低电平，RS触发器置位，输出端变为高电平，三极管VT截止，C放电终止又开始充电，周而复始，输出端便可获得周期性的矩形脉冲波。

《数字逻辑设计与应用》课程设计篮球30s可控计时器设计。

具体要求：1）具有30s计时、显示功能；2）设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、装数、启动和暂停/连续功能；3）30s倒计时，其计时间隔为1s；4）计时器递减计时到零时显示器不能灭灯，同时发出报警信号；5）能解除报警信号；6）画出该电路的电路图，用Verilog HDL设计此电路，并进行仿真。

二、设计篮球30s可控计时器原理包括10分频器、30s可控递减计时器及报警电路。

30s可控递减计时器是系统的核心部件，由外部开关键进行清零（CR）直接控制减计时器得复位和解除报警；开关键置数LD低电平有效，则预置30s可控计时器的输出变量QH[3..Q0]和QL[3..Q0]分别为0011和0000，即置数功能；启动递减计时器和暂停/连续是由开关键使能S来控制，S=1作递减计时，S=0做保持。

三、源程序（1）30s篮球可控计时器设计module basketball(CPB,L,QH,QL,CPA,S,LD,CR);output[3:0] QH,QL;output CPB,L;input S,LD,CR;input CPA;reg[3:0] QH,QL;reg CPB;reg L;reg[3:0] i;reg QC;always @(posedge CPA)//10分频if (S==0)CPB<=CPB;else if (i==9)begin i=0;CPB<=1;endelsebegin i=i+1;CPB<=0;endendalways @(posedge CPB or negedge LD or negedge CR)//实现30s可控计时器的功能beginif(!CR) begin QH[3:0]<=0;QL[3:0]<=0;QC<=0;endelse if (!LD) begin QH[3:0]<=3;QL[3:0]<=0;QC<=1;L=0;endelse if ((QH==0)&(QL==0))begin QH[3:0]<=0;QL[3:0]<=0;L=QC;endelse if (QL[3:0]==0)begin QL[3:0]<=9;QH[3:0]<=QH[3:0]-1;endelsebegin QL[3:0]<=QL[3:0]-1;QH[3:0]<=QH[3:0];end endendmodule（2）24s篮球可控计时器设计module basketball(CPB,L,QH,QL,CPA,S,LD,CR);output[3:0] QH,QL;output CPB,L;input S,LD,CR;input CPA;reg[3:0] QH,QL;reg CPB;reg L;reg[3:0] i;reg QC;always @(posedge CPA)beginif (S==0)CPB<=CPB;else if (i==9)begin i=0;CPB<=1;endelsebegin i=i+1;CPB<=0;endendalways @(posedge CPB or negedge LD or negedge CR)//实现30s可控计时器的功能beginif(!CR) begin QH[3:0]<=0;QL[3:0]<=0;QC<=0;endelse if (!LD) begin QH[3:0]<=2;QL[3:0]<=4;QC<=1;L=0;endelse if ((QH==0)&(QL==0))begin QH[3:0]<=0;QL[3:0]<=0;L=QC;endelse if (QL[3:0]==0)begin QL[3:0]<=9;QH[3:0]<=QH[3:0]-1;endelsebegin QL[3:0]<=QL[3:0]-1;QH[3:0]<=QH[3:0];end endendmodule四、编译和仿真波形图1: 24s篮球可控计时器设计仿真图图2：24s篮球可控计时器设计仿真图五、仿真分析及结论由仿真波形图可以看出，在可控计时器能正常递减计数、当开关键使能是S=0时能做保持（暂停）。

篮球竞赛30秒计时器课程设计一、课程目标：通过篮球竞赛30秒计时器课程的学习，能够掌握以下技能：1. 能够理解和运用30秒计时器在篮球比赛中的作用和意义；2. 能够熟练掌握30秒计时器的使用方法和使用规则；3. 能够运用30秒计时器进行有效的进攻和防守；4. 培养团队合作精神和比赛策略意识。

二、课程内容：1. 介绍篮球竞赛30秒计时器的作用和意义；2. 讲解30秒计时器的使用方法和使用规则；3. 练习30秒计时器的操作，并进行比赛模拟；4. 教授进攻和防守策略，并应用于30秒计时器的比赛模拟中；5. 进行团队合作练习，培养团队合作精神。

三、课程安排：1. 熟悉知识点：10分钟简单介绍篮球竞赛30秒计时器的作用和意义，让学生明确学习目标。

2. 讲解使用规则：10分钟详细讲解30秒计时器的使用方法和使用规则，让学生熟悉其操作流程。

3. 30秒计时器操作训练：30分钟让学生进行计时器模拟操作练习，错漏重点训练，直到达到熟练操作的程度。

4. 篮球比赛模拟：20分钟组织两个团队进行比赛模拟，练习30秒计时器的应用，同时结合进攻和防守策略。

5. 团队合作练习：10分钟通过进行团队合作练习，培养学生的团队合作精神和比赛策略意识。

四、教学方法：1. 讲授法：通过讲解30秒计时器的使用方法和使用规则，让学生了解其操作流程，熟悉其使用规则。

2. 模拟操作法：通过计时器模拟操作练习，让学生掌握熟练操作的技巧。

3. 实践练习法：组织比赛模拟，结合进攻和防守策略，让学生在实践中掌握30秒计时器的应用。

4. 团队合作法：通过团队合作练习，培养学生的团队合作精神和比赛策略意识，提高他们的团队协作能力。

五、教学评价：通过考核学生在模拟操作练习和比赛模拟中的表现，以及团队工作能力的发挥情况，综合评价学生的学习成果，给予相应的评估和激励。

六、教学资源：1. 30秒计时器2. 篮球场地3. 篮球装备（篮球、球网、球架、护膝等）4. 篮球教学板书5. PPT课件6. 计时器使用规则手册。

篮球30秒可控计时器设计1.控制功能①具有30秒计时、显示功能；②设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、装数、启动和暂停/连续功能；③30秒倒计时，其计时间隔为1秒；④计时器递减计时到零时显示器不能灭灯，同时发出报警信号；⑤能解除报警信号。

2.在Quartus Ⅱ软件平台或其它软件平台上建立计数器电路的顶层电路文件并完成编译和仿真。

输入变量：时钟CPA，直接清零CR、预置（装数）LD 及减计数使能（启动/暂停）S。

输出变量：计时输出变量QH[3 ..Q0]和QL[3 ..Q0]（8421BCD码）和报报警信号L。

篮球30秒可控计时器设计原理图1篮球30秒可控计时器设计原理框图包括:10分频器:功能是为了提高控制精度，减小时间误差。

30秒可控递减计时器: 30秒可控递减计时器是系统的核心部件，由外部开关键进行清零（CR）直接控制减计时器的复位和解除报警；开关键置数LD低电平有效，则预置30秒可控计时器的输出变量QH[3 ..Q0]和QL[3 ..Q0]分别为0011、0000（8421BCD码），即置数功能；启动递减计时和暂停/连续是由开关键使能（启动/暂停）S，S=1 作递减计时（开通时钟通道），S=0作保持（暂停）。

报警电路module basketball(CPB,L,QH,QL,CPA,S,LD,CR);output[3:0] QH,QL; // QH为秒十位、QL为秒个位output CPB,L; // CPB 为1HZ的时种信号、L为报警变量input S,LD,CR;input CPA;reg[3:0] QH,QL; //输出变量二位8421BCDreg CPB;reg L；//报警变量reg[3：0] i；reg QC; //内部设定变量作过渡用always @ ( posedge CPA )// 10分频beginif (S==0) CPB <= CPB;else if (i==9)begin i=0; CPB <= 1; endelsebegin i=i+1; CPB <= 0; endendalways @( posedge CPB or negedge LD or negedge CR)// 实现30秒可控计时器的功能beginif (!CR) begin QH[3:0]<=0;QL[3:0]<=0;QC<=0;endelseif (!LD) begin QH[3:0]<=3;QL[3:0]<=0;QC<=1;L=0;endelse if ((QH==0)&(QL==0))begin QH[3:0]<=0;QL[3:0]<=0;L=QC;endelse if ( (QL[3:0]==0))begin QL[3:0]<=9;QH[3:0]<=QH[3:0]-1;endelsebegin QL[3:0]<=QL[3:0]-1;QH[3:0]<=QH[3:0];endendendmodule由仿真波形图可以看出，在图7-1中30秒可控计时器能正常递减计数、当开关键使能（启动/暂停）S=0时能作保持（暂停）。

课程设计篮球竞赛30秒计时器设计目录一论证 (2)1.1 设计原理1.2 设计方案1.3 各分电路功能分析1.3.1 计数器电路1.3.2 脉冲发生电路1.3.3 译码显示电路1.3.4 控制电路1.4 仿真原理图二课程设计总结......三参考文献......附录电子技术课程设计任务书题目：具有数字显示的篮球竞赛30S计时器1．任务要求设计一个篮球竞赛30S进攻时间限制计时器。

2．性能指标要求：（1）工作时间可在1—30S内任意设定。

（2）30S计时器是递减计时器，间隔为1S。

能用LED数码管显示剩余工作时间，还能显示到1/10秒。

即当计时开始时显示出所设定的总时间，每当计时10个1/10S，显示器的数字立即减1。

(3）减1计时到7S时，发出三声低音预告信号。

(4) 减1计时到零时(工作时间到)，发出三声高声，并自动停止计时。

(5) 具有暂停/继续工作、清零复位和启动计时功能。

3．设计与测试按任务要求，设计电路，计算参数，选择元器件。

根据所设计电路原理图，选择所需元器件连接电路，并按照调试步骤进行调试。

4. 成果要求(1)课程设计说明书一本。

要求：内容完整，图表完备，字迹工整，条理清晰，分析有据。

(2)所用元器件清单(3)电路实体和仿真。

要求：电路必须有仿真结果（可利用Multisim进行电路仿真分析），该电路实体必须是自己安装调试通过并达到性能指标要求的电路实体。

参考器件：两片74LS192、74LS00，叁片74LS48，一片555、74LS04、CC40161，共阴LED显示器3块，电阻、蜂鸣器、发光二极管等5．答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。

前言电子课程设计是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。

在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做时间提醒设备等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。