课程设计说明书课程设计名称：数字电路课程设计
课程设计题目：篮球竞赛30S计时器
学院名称：信息工程学院
专业：通信工程班级：
学号：姓名：
评分：教师：
20 年月日
数字电路课程设计任务书
20 13 －20 14 学年第 1学期第 2 周－ 3 周
题目篮球竞赛30S计时器
内容及要求
〖基本要求〗
1)具有显示30S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，要求数码显示器灭灯
4)计时器为30S递减计时，计时间隔为1S
5)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
〖主要参考元器〗：N综合555(1)，74ls161(1)，74LSl92(2)
进度安排
1.仿真、画PCB线路板图、领元器件：2天；
2. 制作、焊接：2天
3．调试：3天
4. 验收：1天
5. 提交报告：2013-2014学年第一学期3周
学生姓名：
指导时间：第2～3周指导地点：E 楼 607 室任务下达 2013年 9 月 7 日任务完成 2013年 9 月 22 日
考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□√ 3.实际操作□√ 4.其它□
指导教师系（部）主任
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要
篮球30s计时器是对实际篮球比赛中24s计时器的拓展，本课程设计的30s计时器主要由脉冲发生电路、时序控制电路、计数器、译码器、数码显示器及报警电路构成。采用30s倒计时的计时方式，功能完备，具有可直接置数、清零、暂停/继续和报警的特点。可应用于篮球比赛中对进攻时间的计时控制及其他各种需要倒计时的场合进行跟踪计时。
关键词：时序；计数；译码
目录
前言 (1)
第一章电路组成与工作原理 (2)
1.1 篮球竞赛30s计时器的系统组成 (2)
1.2 篮球竞赛30s计时器的工作原理 (2)
第二章单元电路设计与计算 (3)
2.1 秒脉冲发生电路 (3)
2.3 译码电路 (4)
2.4 控制电路 (5)
2.4.1 置数控制电路 (5)
2.4.2 清零控制电路 (5)
2.4.3 暂停/继续控制电路 (6)
2.5 报警电路 (6)
第三章电路调试与改进 (8)
3.1 秒脉冲发生电路的调试 (8)
3.2 译码显示电路的调试 (8)
3.3 控制电路的改进 (9)
第四章总结 (10)
参考文献 (11)
附录一元件清单 (12)
附录二总电路图 (13)
附录三电路实物图 (13)
附录四电路PCB图 (15)
前言
信息社会的发展离不开电子产品的进步，计时器就是工业发展道路上进步的产物。计时器可以实现对某个功能电路作用时间的控制，在时间达到的时候产生报警信号。可置数，还可暂停和启动，工作时可以清零重新计时，功能多样，是计时控制的重要工具。
计时器在实际工作中用到的场合很多，它成为今天工业控制领域、通讯设备、信息处理中使用最广泛的电路之一。在很多领域都需要几个甚至上百个定时电路去控制多项操作，如数控电梯、数控机床、各种智能医疗器械等方面，实现了工业生产的自动化，提高劳动生产率，最终促进经济的发展。在日常生活中也不乏计时器的身影，如体育比赛中的定时报警器、游戏中的倒时器、交通信号灯中的时间控制器等无一不是计时器的控制。
在实际篮球比赛中规定一方持球的时间不得超过24s，计时器倒计时便可以达到在这24s内对时间的控制，需要时可以暂停计时也可以及时继续计时，当一方持球超过24s时，计时器产生报警信号，新一轮的计时又可以清零置数开始倒计时。而篮球竞赛30s计时器就是对实际篮球比赛计时器的模拟拓展，将24s改为30s,因此实现的功能与实际篮球比赛中的计时器功能一致。
第一章电路组成与工作原理
1.1 篮球竞赛30s计时器的系统组成
篮球竞赛30s计时器是对实际篮球竞赛24s计时的拓展设计，置数后便可倒计时，计时过程中可暂停/继续还可以清零，到倒计时为0时产生报警信号，完成一个功能计时周期。为实现以上功能，整个电路可分为脉冲发生电路、时序控制电路、计数器、译码器、数码显示器及报警电路六个部分。
图1.1 原理框图
1.2 篮球竞赛30s计时器的工作原理
计数器和控制电路是系统的主要部分，计数器通过秒脉冲发生器产生的秒信号实现计时功能，而控制电路控制计数器的置数、暂停、启动和清零功能。当按下置数开关时，计数器完成置数，数码管显示“30”字样并开始倒计时；当倒计时为“00”时，发光二极管亮发生报警信号。在计时的过程中，按下暂停/继续开关可切断计数器与脉冲发生器的联系使计数器停止计数，从而实现计时的暂停，再次按下暂停/继续开关便可继续计时。计时过程中若有需要可以按下清零开关即可清零，再置数后可以达到重新计时的效果。
第二章 单元电路设计与计算
2.1 秒脉冲发生电路
脉冲发生电路是计数器计数的前提，其主要作用是产生一个周期恒定的脉冲信号，本次设计将采用NE555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器。多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态，两个暂稳态自行相互转换而从引脚3输出一矩形波。
图2.1 脉冲发生电路图 图2.1所示是由555定时器构成的多谐振荡器,R1、R2和C2是外接元件。由于要产生周期为1s 的脉冲信号，振荡器的周期计算公式为
T=0.7*（R1+2*R2）*C2
（1）
C2设为参数为10µF 的电解电容，将R1与R2的阻值设为15k Ω和68k Ω，则振荡器输出脉冲信号的周期为1.0577s 约为1s 。
2.2 减计数电路
该部分电路的主要功能是对之前产生的脉冲进行计数，使用两片74LS192进行设计，其主要功能如下表。
表2—1 74LS192主要功能表
U CP
D CP PL MR 操作 ×
× 0 0 置数 ↑
1 1 0 加计数 1
↑ 1 0 减计数
