篮球24秒计时器的设计与制作

篮球24秒倒计时的设计与制作一．设计任务设计一个篮球比赛24秒倒计时器的电路，此电路能完成一次篮球进攻的24秒倒计时功能，当计时结束自动恢复为24秒计时的初始状态。

另外，此倒计时器能够手动复位、启动计数、暂停/继续计数、计数为零的光报警等功能二．设计要求1、能完成精确的24秒倒计时功能。

2、完成计数器的复位、启动计数、暂停/继续计数、光报警等功能。

3、能显示任意时刻的剩余时间。

三．技术指标开关A：启动开关。

A处于高电平时，当计数器递减计数到零时，控制电路发出光报警信号，计数器保持“24”状态不变，处于等待状态；当A处于低电平时，计数器开始计数。

开关B：暂停开关。

当“暂停/连续”开关处于“暂停”（开关B接低电平）时，计数器暂停计数，显示器保持不变；当此开关处于“连续”（开关B接高电平）时，计数器继续累计计数。

开关C：手动复位开关。

当开关C接低电平，不管计数器工作于什么状态，计数器立即复位到预置数值，即“24”；当开关C接高电平时，计数器从24开始计数。

四．设计原理分析设计任务，该系统包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路5个部分构成。

其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。

计数器完成24秒倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的清零，启动和暂停/连续功能、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能。

为满足设计要求，设计控制电路及控制开关时，应该正确处理各个信号之间的时序关系。

在操作直接清零时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。

当启动开关J2闭合时，辅助控制电路应该封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示24s字样，计数器开始进行递减计数；当暂停/连续开关J1闭合（即拨到暂停位置）时，计数器停止计数，处于保持状态；当J1断开时，计数器继续递减计数。

当开关J3闭合与地连接时，计数器直接清零，同时数码显示器灯灭。

当开关J3闭合与高位那片74LS192的借位端连接时，计数器正常计数。

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 。

篮球比赛24秒计时器设计报告篮球比赛中的24秒计时器是指用于计时进攻方在进攻时所剩时间的设备。

它是篮球比赛中重要的计时工具之一，对比赛的进行起着关键的作用。

本设计报告将对篮球比赛24秒计时器的设计进行详细介绍。

1.设计目标：本设计的目标是设计一款功能完善、易于操作、准确可靠的篮球比赛24秒计时器。

它应具备以下特点：(1)界面简洁直观，便于比赛工作人员和观众使用；(2)计时准确可靠，能够精确显示剩余时间；(3)操作简便，能够方便地启动、暂停和重置计时器；(4)耐用性强，能够长时间稳定工作。

2.系统组成：本设计的篮球比赛24秒计时器由以下几个主要部分组成：(1)显示屏幕：采用LED或LCD显示屏，能够清晰、直观地显示剩余时间；(2)控制面板：包括启动按钮、暂停按钮、重置按钮等，用于控制计时器的启动、暂停和重置操作；(3)倒计时控制模块：用于计时功能的实现，能够按照设定的时间进行倒计时，并在倒计时结束后发出警示信号；(4)供电模块：提供计时器所需的电源。

3.设计原理：(1)启动和暂停功能：通过控制面板上的启动按钮和暂停按钮实现。

(2)重置功能：通过控制面板上的重置按钮实现，将计时器恢复到初始状态。

(3)倒计时功能：倒计时控制模块根据设定的时间进行倒计时，每秒更新显示屏上的剩余时间，并在倒计时结束时发出警示信号。

(4)警示信号：在倒计时结束后，发出蜂鸣器声音或闪烁的警示灯，提醒比赛工作人员和观众时间已经用完。

4.设计细节：(1)显示屏幕的设计：选择合适的LED或LCD显示屏，确保显示效果清晰、亮度适中。

(2)控制面板的设计：控制面板上的按钮应具备良好的触感，操作简便、可靠。

(3)倒计时控制模块的设计：采用微控制器或计时芯片实现倒计时功能，并与显示屏和控制面板进行适配。

(4)供电模块的设计：选择合适的电源适配器或电池供电，确保供电稳定可靠。

5.总结与展望：通过对篮球比赛24秒计时器的设计，实现了上述目标，并对各个部分的设计细节进行了详细阐述。

学号：课程设计题目学院专业班级姓名指导教师年月日课程设计任务书学生：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 篮球24秒记时器的设计与制作初始条件：（1）具备显示24秒记时功能（2）计时器为递减工作，间隔为1S（3）递减到0时发声光报警信号（4）设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）设计任务及要求（2）方案比较及认证（3）系统框图，原理说明（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明（5）调试记录及结果分析（6）对成果的评价及改进方法（7）总结（收获及体会）（8）参考资料（9）附录：器件表，芯片资料时间安排：6月16日~6月19日：明确课题，收集资料，方案确定6月19日~6月21日：整体设计，硬件电路调试6月21日~6月24日；报告撰写，交设计报告，答辩指导教师签名：2014年 6月日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、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。

篮球作为一项全民健身项目，已有一定的历史。

在中国，篮球很盛行，篮球比赛也日趋职业化。

篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器，目前多数采用的是24秒制。

有需要就会有市场，因此设计一款24秒计时器是非常有必要也非常有前景的。

该计时器要有递减计时及报警功能。

因此符合比赛中违例判罚的需要。

在NBA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；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。

课程设计-篮球24秒计时器设计1. 引言篮球是一项流行的运动项目，而篮球比赛中的24秒计时器被广泛应用。

24秒计时器的作用是规定进攻球队必须在24秒内射门。

本文将详细介绍篮球24秒计时器的设计思路和实现方法。

2. 设计目标本课程设计的目标是设计一个实时计时的24秒计时器，要求能够准确地显示剩余时间，并提供简单的控制功能。

3. 设计思路3.1 硬件部分为了实现一个可靠的24秒计时器，我们需要选用合适的硬件组件。

以下是主要的硬件组件和功能设计： - 显示屏：用于显示计时器的剩余时间。

- 开始/停止按钮：用于开始或停止计时器。

- 复位按钮：用于将计时器复位为24秒。

- 蜂鸣器：用于发出警报声，提醒比赛方双方。

3.2 软件部分在硬件部分的基础上，我们需要编写相应的软件代码来实现计时器的功能。

以下是主要的软件设计思路： - 初始化：启动计时器时，显示屏显示24秒，计时器停止。

- 开始计时：按下开始按钮后，计时器开始倒数计时，显示屏实时更新倒计时的剩余时间。

- 停止计时：按下停止按钮后，计时器停止计时，显示屏停止更新。

- 复位计时：按下复位按钮后，计时器复位为24秒，显示屏重新显示24秒。

- 警报：当计时器倒计时为0秒时，蜂鸣器发出警报声，提醒比赛方双方。

4. 实现方法4.1 硬件实现硬件实现主要包括连接各个硬件组件，以及编写相应的硬件控制代码。

以下是硬件实现的步骤：1. 连接显示屏和主板，确保显示屏能够正常工作。

2. 连接开始/停止按钮和主板，通过按下按钮来控制计时器的启动和停止。

3. 连接复位按钮和主板，通过按下复位按钮来复位计时器。

4. 连接蜂鸣器和主板，确保能够正常发出警报声。

4.2 软件实现软件实现主要包括编写相应的代码来控制硬件组件的工作。

以下是软件实现的步骤： 1. 初始化计时器，设置剩余时间为24秒，并停止计时。

2. 监听开始/停止按钮的按下事件，根据按钮状态来控制计时器的启动和停止。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：电气1107班指导教师：工作单位：题目: 篮球24秒记时器的设计与制作初始条件：（1）具备显示24秒记时功能（2）计时器为递减工作，间隔为1S（3）递减到0时发声光报警信号（4）设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）设计任务及要求（2）方案比较及认证（3）系统框图，原理说明（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明（5）调试记录及结果分析（6）对成果的评价及改进方法（7）总结（收获及体会）（8）参考资料（9）附录：器件表，芯片资料时间安排：6月27日~6月30日：明确课题，收集资料，方案确定7月1日~7月4日：整体设计，硬件电路调试7月5日~7月8日；报告撰写，交设计报告，答辩指导教师签名： 2013年 6月 27 日摘要 (1)1 方案设计与选择 (2)1.1 设计方案一 (2)1.1.1 设计思路 (2)1.1.2 总体框图 (3)1.1.3 电路原理图 (3)1.2设计方案二 (3)1.2.1 设计思路 (3)1.2.2 总体框图 (3)1.2.3 电路原理图 (4)1.3 方案选择 (4)2 单元电路设计 (5)2.1 秒脉冲产生电路 (5)2.2 24进制计数电路 (5)2.3 译码显示电路 (5)2.4 控制电路 (6)2.5 声光报警电路 (6)3 仿真检测 (7)4 实物调试 (9)4.1 发现问题 (9)4.2 分析问题 (9)4.3 解决问题 (9)结束语 (10)参考文献 (11)附录1 材料清单 (12)附录2 重要芯片管脚图和功能表 (12)计时器在现实生产、生活、竞技体育等方面应用非常广泛，其中最常见的要属数字电路计时器了。

篮球比赛中规定一方队员持球时间为24秒，其中包括暂停、倒计时、归零、置24秒等规则，需要用到一款24秒计时器。

本次设计的计时器主要由五个部分构成：秒脉冲发生器、计数器、译码显示器、声光报警器以及控制电路。

24秒倒计时器的设计与仿真分析篮球比赛1．电路设计分析为了加快比赛篮球比赛中除了有总时间倒计时外，计时器在许多领域均有普遍的应用，秒内有一次投篮动作，否则视为违例。

节奏，新的规则还要求进攻方在24秒倒计时器”从数字电路角度讨论，实际上就是一个二十24本设计题目的“篮球比赛四进制递减的计数器。

电路设计技术指标⑴①能完成24秒倒计时功能。

②完成计数器的复位、启动计数、暂停／继续计数、声光报警等功能。

⑵方案论证秒倒计时电路可由秒脉冲信号发生器、计数器、译码经过对电路功能的分析，整个24 器、显示电路、报警电路和辅助控制电路组成，如图4 - 38所示。

方案实现(3) ①秒脉冲发生器。

、C构成多谐振荡器。

秒脉冲产生电路由555定时器和外接元件R1、R21f?。

，即Hz1经过计算得到输出脉冲的频率为秒(1 s)所示。

4 - 24本例中的秒脉冲发生器采用应用电路二中的秒脉冲发生器电路即可，如图因为技术指标是一样的，不用再重新设计。

②计数器。

同步十进制可计数器由两片74LSl92 逆计数器构成。

功能简介如下：具有清除和74LSl92其引脚排列及逻辑符号如图置数等功能，PL为加其中为置数端，CP4 - 39所示。

U TC 为非同步CP为减计数端，计数端，D U TC为非同步借位输出端，进位输出端，D为MRP3为计数器输入端，P2P0、P1、、Q3为数据输出端。

、、、清除端，Q0Q1Q24/ 1所示。

74LSl92的图形符号如图4 - 40仿真软件Multisim 10中为加计UP为置数控制端，CLR 为清零端，C、D为置数输入端，～LOAD其中A、B、～为非同步进位输出端，～CO、QC、QD为数据输出端，数端，DOWN为减计数端，QA、QB 为非同步借位输出端。

BO本例为利用减计数端输入秒脉冲信号，进行减法计数，也就是倒计时。

这时计数器按端连接，实现DOWN74LSl92的842l码递减进行减计数。

利用借位输出端～BO与下一级计数器之间的级联。

篮球竞赛24秒倒计时器1 设计目的（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）进行电路的仿真、调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）掌握稳压电源，计数器的设计方法。

2 设计步骤（1）分析要求，画出电路原理图；（2）阐述工作原理（包括各元器件的功能、作用等）；（3）电路仿真、测试、验证、做出结论、进行总结。

3 设计过程3.1设计思路及原理图包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示器、报警电路和控制电路（辅助时序控制电路）等五个部分组成。

计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。

其中计数器和控制电路是系统的主要部分。

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、启动计数器、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯等功能。

当计时器递减计时到零（既定时时间到）时，显示器上显示00，同时二极管闪亮。

设计思路：秒脉冲信号经过递减计数器，然后从带译码的显示器上显示，中间包括控制电路。

3.2基本元件分析及其在设计电路中的作用3.2.1 芯片74 LS192计数器选用中规模集成电路74LS192进行设计较为简便。

74LS192是十进制可编程同步加锁计数器，它采用8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。

其中CP U 、CP D 分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端 (上升沿有效)。

LD 是异步并行置数控制端 (低电平有效), CO 、BO 分别是进位、借位输出端 (低电平有效),CR 是异步清除端,D 0～D 3是并\行数据输入端，Q3～Q0是输出端。

我们将用到的是它的减计数功能。

下图是74LS192外引线排列图与功能表：74LS192 的工作原理是：当/LD =1,CR=0时，若时钟脉冲加入到CP U 端，且CP 置数= 1, 则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时，/CO 端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加入到CP D 端，且CP U =1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，/BO 端发出借位下跳变脉冲。

目录摘要 (I)1篮球计时器概述 (1)1.1 篮球竞赛24秒计时器功能 (1)1.2篮球计时器实物图 (1)1.3 主要参考器件 (2)1.4 单片机的概述 (2)1.4.1 AT89C51单片机简介 (2)1.4.2 AT89C51单片机引脚功能简介 (2)2 硬件设计 (4)2.1 设计原理 (4)2.2 硬件设计流程图 (4)2.2.1功能单元模块 (5)2.3 硬件设计电路图 (7)3 软件设计 (9)3.1 程序流程图 (9)3.2程序设计 (10)3.3 仿真及仿真结果 (13)4 课程设计体会 (15)参考文献 (16)摘要篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛的节奏，新的规则还要求进攻方在２４秒内有一次投篮动作，否则视为违例。

以下为一个篮球比赛计时器，该计时器采用按键操作、ＬＥＤ显示，非常实用。

此计时器也可作为其他球类比赛的计时器。

本课程设计介绍了一个基于单片机的篮球比赛计时器硬件设计，包括AT89C51、6个八段显示LED、上电复位电路、时钟发生电路等基本模块的设计。

其功能主要有：一场篮球比赛共分四节，每节12分；每次进攻为24秒，计时器的显示均为倒计时方式，24秒计时用两位数码管显示；所有的计时都要具有暂停、继续、清零；当球员的持球时间超过24秒时，24秒倒计时减为零且有声光提示。

本次课程设计是采用单片机汇编语言实现倒计时24秒篮球比赛计时器。

关键词:AT89C51；LED数码管；按键；模块1 篮球计时器概述1.1 篮球竞赛24秒计时器功能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中不可缺少的一部分。

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。

大多数篮球计时器的主控芯片为AT89C51，采用12MHz晶振，P0.0-P0.7作键盘输入。

24秒计时开始，A3为24S复位开启键（投篮或交换控球时按下此键）； A4为24秒计时停止键（没有违例）；A5为24秒计时同时启动键；A6为总计时和24S计时同时停止键。

目录摘要 (1)1设计任务及要求 (2)1.1设计任务 (2)1.2基本要求 (2)1.2.1初始条件 (2)1.2.2要求完成的主要任务 (2)2 方案选择与论证 (3)2.1 方案的选择 (3)2.2 方案论证 (4)3电路框图及工作原理 (4)3.1电路框图 (4)3.2设计方案 (5)4单元电路设计与说明 (6)4.1时钟脉冲发生器 (6)4.2 24进制计数器 (7)4.3 译码显示电路 (9)4.4控制电路 (10)4.5 声光报警电路 (10)4.6 元器件选择 (11)5电路调试 (11)5.1 电路调试阶段 (11)5.2调试方法 (13)5.3调试步骤 (13)5.4调试中出现的问题及解决方案 (14)5.5调试结果 (14)结束语 (15)参考文献 (16)摘要该篮球竞赛倒计时电路主要由四个部分构成：时钟脉冲发生器、计数器、译码显示电路以及声光报警电路。

时钟脉冲发生器由含555定时器的多谐振荡电路组成，发出频率为1HZ的方波脉冲；计数器主要由两个74LS192构成，具有计时器直接控制电路控制计数器启动计数、暂停/连续计数以及清零置数的功能；译码显示电路主要由两个七段共阴极的数码管和74LS48芯片构成，能够显示24秒倒计数过程；声光报警电路主要由一个发光二极管和一个蜂鸣器组成，当计数器显示00时，发光二极管和蜂鸣器一起工作，进行声光报警。

关键词:时钟脉冲发生器计数器发光二极管蜂鸣器七段共阴数码管篮球24秒计时器的设计与制作1设计任务及要求1.1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1.2.1初始条件：（1）具备显示24秒记时功能（2）计时器为递减工作，间隔为1S（3）递减到0时发声光报警信号（4）设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停1.2.2要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）设计任务及要求（2）方案比较及认证（3）系统框图，原理说明（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明（5）调试记录及结果分析（6）对成果的评价及改进方法（7）总结（收获及体会）（8）参考资料（9）附录：器件表，芯片资料2 方案选择与论证2.1 方案的选择方案一（电路原理图）：优点：设计思路及电路连接简单，工作速度快，各部分反应灵敏。