篮球比赛进攻24秒多功能倒计时说明书

24 秒倒计时电路如图：
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NO.11
2.3.2 74LS192
74LS192 为可预置的十进制同步加/减计数器（双时钟），其清除端是异步的。当清
除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能；预置
是异步的，当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟 CP 的状态如何，输出端（Q0～
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NO.3
时钟信号 CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示 30s 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，处于保
持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。系统设计框图如图下图
所示。
暂停/继续
脉冲发射器
计时器
波形产生和整形电路。
NE555 为 8 脚时基集成电路，各脚主要功能（集成块图在下面）
1 地 GND
2 触发
3 输出
4 复位
5 控制电压
6 门限(阈值)
7 放电
8 电源电压 Vcc
它是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定于数字钟的质量。555 定时器引脚
图如图 2-2-1，多谐振荡器电路如图 2-2-2,555 定时器原理图 2-2-3 所示。
RBI 脉冲消隐输入端（低电平有效）
a-g 段输出
74LS48 引脚图
2．2 脉冲产生电路（555 定时器）
555 定时器主要是通过外接电阻 R 和电容器 C 构成充、放电电路,并由两个比较器来
检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成
从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲
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，所以可以直接 运用十进制的 74LS192 进行减计数。
因为预置的数不是“00”，所以我选用置数端 LOAD 来进行预置数。低位的借位输 出信号用作高位的时钟脉冲。
来，要显示某字符，只须使相应的电极发 亮即可，如辉光放电管、边光显示管等。第
二种是分段式，数码是由分布在同一平面上若干段发光的笔划组成，如荧光数码管等。
第三种是点阵式，它由一些按一定规律排列的可发光的点阵所组成，利用光点的不同组
合便可显示不同的数码，如场致发光记分牌。
数字显示方式目前以分段式应用最普遍，下图表示七段式数字显示器利用不同发光段组
应为高电平或开路，对于输出为 0 时还要求脉冲消隐输入（RBI）为高电平或者开路。 当
BI 为低电平时，不管其它输入端状态如何，Ya－Yg 均为低电平。 当 RBI 和地址端（A0
－A3）均为低电平，并且灯测试输入端（LT）为高电平时，Ya －Yg 为低电平，脉冲消
隐输出（RBO）也变为低电平。 当 BI 为高电平或开路时，LT 为低电平可使 Ya－Yg 均为
V 2
3 cc
ui
2
0
t
15
uo
C 0.01µF
tW
0
t
（a） 输出脉宽 tW 是暂稳态的持续时间为
tW＝1.1RC
（b）
此电路要求输入信号的负脉冲宽度一定要小于 tW
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NO.10
2.3 计数电路（74LS192）
计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计 数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。 2.3.1 24 秒倒计时电路
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A
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NO.8
+VDD
R1 84
uc V 2
3 CC
7
R2
6 555 3
uo
V 1
3 CC
0
uo
t
uc
2
15
C
0.01µF
tw1 tw2
0 T
t
（a）
（b）
输出信号 uO 的脉宽 tW1、tW2、周期 T 的计算公式如下:
tW1＝0.7(R1＋R2)C
tW2＝0.7R2C
T＝tW1＋tW2＝0.7(R1＋2R2)
图 2-2-1
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NO.7
+5V
C R3 4 7K
VCC 8
4
R
U1
Q
3
R2
2
TRIG
DIS
7
2K
GND 1
5
C1 0 .01 uF
CVo lt
THR
6
5 55
GND
C2 1 0u F
R1 4 7K
图 2-2-2
B
图 2-2-3 2.2.1 用 555 定时器构成多谐振荡器：
用 555 定时器构成多谐振荡器电路如图(a)所示。电路没有稳态,只有两个暂稳态, 也不需要外加触发信号,利用电源 VCC 通过 R1 和 R2 向电容器 C 充电,使 uC 逐渐升高,升 到 2VCC/3 时,uO 跳变到低电平,放电端 D 导通,这时,电容器 C 通过电阻 R2 和 D 端放电, 使 uC 下降,降到 VCC/3 时,uO 跳变到高电平,D 端截止,电源 VCC 又通过 R1 和 R2 向电容 器 C 充电。如此循环,振荡不停, 电容器 C 在 VCC/3 和 2VCC/3 之间充电和放电, 输出连 续的矩形脉冲,其波形如图(b)所示。
器 C 充电,使 uC 按指数规律上升,电路为暂稳态。当 uC 上升到 2VCC/3 时,使输出 uO 变
为低电平,D 端导通,电容器 C 经 D 端迅速放电,暂态结束,自动恢复到稳态,为下一个触发
脉冲的到来作好准备。波形图如(b)所示。
+Vcc
ui
R
V 1
3 cc
84
0
t
7
uc
uc
6 555 3
uo
c、d、g 各段点亮。即对应于某一组数码，译码器应有确定的几个输出端有信号输出，
这是分段式数码管电路的主要特点。
74LS48 为 4 线－七段译码器/驱动器（BCD 输入，有上拉电阻），其输出端（Ya－Yg）
为高电平有效，可驱动灯缓冲器或共阴极 VLED。 当要求输出 0－15 时，消隐输入（BI）
译码器
LED 显示
清零
置数
2.1 译码显示电路
用发光二极管（LED）组成字型来来显示数字。这种数码管的每个线段都是一个发 光二极管，因此也称 LED 数码管或 LED 七段显示器。因为计算机输出的是 BCD 码，要想 在数码管上显示十进制数，就必须先把 BCD 码转换成 7 段字型数码管所要求的代码。 我们把能够将计算机输出的 BCD 码换成 7 段字型代码，并使数码管显示出十进制数的 电路称为“七段字型译码器”因此在本次的设计中我们采用了常用的 74LS48。
用 555 定时器构成单稳态触发器电路如图(a)所示。R、C 是定时元件。输入脉冲信
号 ui 加于 2 管脚。输入触发信号 ui 的有效电平是低电平,当 ui 处于高电平时,放电端 D
导通,uC 和 uO 均为低电平,电路为稳态。当输入触发信号 ui 的下降沿到来时刻,2 管脚
电位瞬间低于 VCC/3,使输出 uO 变为高电平,放电端 D 截止, 电源 VCC 通过电阻 R 向电容
2.2.2 用 555 定时器构成施密特触发器：
用 555 定时器构成的施密特触发器如图(a)所示。将 2 管脚和 6 管脚连在一起作为
信号输入端即可。在输入端外接三角波 ui,当 ui 上升到 2VCC/3 时,输出 uO 从高电平翻
转为低电平；当 ui 下降到 VCC/3 时,输出 uO 从低电平翻转为高电平。施密特触发器将
计数器
译码器
驱动器
显示器
下面对显示器和译码驱动器分别进行介绍。
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NO.5
数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有多种不同类型的产品，
广泛应用于各种数字设备中，目前数码显示器件正朝着小型、低功耗、平面化方向发展。
数码的显示方式一般有三种：第一种是字形重叠式，它是将不同字符的电极重叠起
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NO.2
篮球比赛 24 秒多功能计时器
1 课程设计的目的
1.1 设计背景:
此设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛 24 秒倒计时器。篮球比赛计 时器是一种体育比赛计时装置，经过改造可满足多种要求和场合利用中小规模集成电路 设计一个数字显示的简易篮球比赛计时器。按篮球比赛规则，进攻方有 24 s 为倒计时。 要求进攻方得到发球权后，必须在 24 s 内完成一次进攻，否则将球权判给对方，本人 设计了一个篮球比赛计时器，可对比赛中进攻方的每次控球时间计时。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。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。
1.2 设计要求
1.2.1 30 秒计时器具有显示 24 秒的计时功能。 1.2.2 系统设置外部操作开关，控制计时器的直接置数、清零、启动、和暂停功能。 1.2.3 计时器为 24 秒递减计时时，其计时间隔为 1 秒。 1.2.4 当计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，LED 变亮报警。
2 设计方案论证
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NO.4
下面是利用 74LS47 驱动单位共阳极七段数码管的电路图：
在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观地显示出来，一方面供人 们直接读取测量和运算的结果；另一方 面用于监视数字系统的工作情况。因此，数字 显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。数字显示电路通常由译码器、驱动 器和显 示器等部分组成，如下图所示。
本实验的核心部分是要设计一个 24s 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)和报警电路等 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 30s 计时功能，而控制电路具有直接控制 计数器的启动计数、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
高电平。 48 与 248 的引出端排列、功能和电特性均相同，差别仅在显示 6 和 9,248 所
显示的 6 和 9 比 48 多出上杠和下杠。
引出端符号：
A-D 译码地址输入端
BI/RBO 消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效）
LT
灯测试输入端（低电平有效）
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NO.6
3. 设计结果与分析 ……………………………………………………13 4. 设计体会 ……………………………………………………………15 5. 参考文献 ……………………………………………………………15 附录 I：元器件清单………………………………………………………16 附录 II：Multisim10 软件介绍 …………………………………………16
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NO.1
目
录
1. 课程设计的目的………………………………………………………2 1.1 设计背景 …………………………………………………………2 1.2 设计要求……………………………………………………………2
2. 设计方案论证 …………………………………………………………3 2.1 译码显示电路 ……………………………………………………3 2.2 脉冲产生电路（555 定时器）……………………………………6 2.3 计数电路（74LS192D） …………………………………………10 2.4 控制电路（清零、置数、暂停、报警） ………………………12
输入的三角波整形为矩形波输出。电路的工作波形如图(b)所示。
2
1
1
回差电压电压△u＝ 3 VCC－ 3 VCC＝ 3 VCC
如图所示：
+VCC
ui
V 2
3 cc
84
2
V 13 DD V 3 cc
t
6
ui
2 555
uo
1
0
uo
（a）
பைடு நூலகம்
0
t
（b）
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NO.9
2.2.3 用 555 定时器构成单稳态触发器：
合方式，显示 0～15 等阿拉伯数字。在实际应用中，10～15 并不采用，而是用 2 位数字
显示器进行显示。
分段式数码管是利用不同发光段组合的方式显示不同数码的。因此，为了使数码管
能将数码所代表的数显示出来， 必须将数码经译码器译出，然后经驱动器点亮对应的
段。例如，对于 8421 码的 0011 状态，对应的十进制数为 3，则译码驱动器应使 a、b、