篮球竞赛30秒计时器

. . 江汉大学物理与信息工程学院 课 程 设 计 报 告

课题名称：篮球竞赛30秒计时器 专 业： 电子与信息工程 班 级： B08073011 学 号：200807301138 学生姓名：胡 志 斌 指导教师： 叶 娅

2010年 12 月 31日 .

. 目录 摘要 ..................................................... 3 一、设计目的 ............................................. 4 二、设计内容及要求 ....................................... 4 三、原理框图 ............................................. 5 四、单元电路设计 ......................................... 5 4.1 秒脉冲发生器 ...................................... 5 4.2 计数器 ............................................ 8 4.3 显示电路部分 ...................................... 8 4.4 辅助时序控制电路部分 .............................. 9 4.5 报警电路部分 ..................................... 10 五、芯片功能说明 ........................................ 10 5.1 74LS192芯片..................................... 10 5.2 555芯片 ....................................... 11 5.3 CC40161 ........................................ 14 六、整机电路图 .......................................... 15 七、收获体会 ............................................ 15 八、参考文献 ............................................ 17 .

. 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，同时用了数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便的实现断电计时功能，当计数器减到零时，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：计时模块、控制模块、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。 关键字 :

计时器 光电报警 模块化 .

. 一、设计目的 1、 掌握篮球30秒计时器的设计、组装、调试的方法。 2、 熟悉相应中大规模集成电路的用法和工作原理。

二、设计内容及要求 用集成芯片设计一个篮球30秒倒计时的电路，要求具有以下功能： 1、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、连续的功能。 3、计时器为30S递减计时，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。 .

. 三、原理框图

30秒计时器的电路框图如图3.1所示，它包括：定时电路，计数电路，显示译码电，光电报警电路和控制电路。其中计时器是系统的核心部分，它主要完成30秒计数功能，由74LS192完成；控制电路用来完成置数、清0、启动、暂停和继续的功能；定时电路用来控制计数的周期，由555集成电路定时器来完成。

图3-1 四、单元电路设计 4.1 秒脉冲发生器 1、 用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟，如图2连接： . . 555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1.R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1。R2又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。

U1

LM555CMGND1

DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2

VCC5V

R15.1kΩ

R24.7kΩ

C110uFC2100nF

VCC123

0 图2 多谐振荡器 输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算： tpH ： uC (0) = VCC /3 V、uC (∞) =VCC、 t1=(Ra+ Rb)C、 当t= tpH时，uC (tpH) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出 tpH=0.7(Ra+ Rb)C . . tpL ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC (∞) =0V、 t1= RBC、 当t= tpL时，uC (tpL) =VCC /3代入公式。于是可解出 tpL=0.7RbC 振荡周期T = tpH+tpL=0.7 ( Ra + 2Rb) C =0.1 (s)

2. 用CC40161构成10进制计数器，当周期为0.1秒的脉冲信号由下图CP端进入计数器时，每隔10个脉冲CC40161计数一次，所以从CO输出端输出周期为1秒的脉冲信号，完成秒脉冲的设计。 .

. 4.2 计数器

它是由两片74LS192的8421BCD码递减计数器构成。74LS192是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的端接到下一级的CP+端，端接到下一级的CP-端即可。

此计数器预置数为（0011 0000）8421BCD=（30）10。只有当低位1端发出借位脉冲，高位计数器才做减计数。当高，低位计数器全为零时，且CPD为0时，置数端 2，计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器进入下一轮循环减计数。

4.3 显示电路部分 直接将两片74LS192的QA、QB、QC、QD接到译码管的A、B、C、D端，即可对

数字进行显示。 .

. 4.4 辅助时序控制电路部分

此控制电路可以完成以下四项功能： 1、操作“清零”开关，要求计数器清零；闭合启动1，减计时器进入计数状态。 2、闭合“启动2”开关，计数器应完成置数功能，显示器显示30，断开“启动2”开关，计数器开始进行递减计数。

3、当“暂停/连续”开关处于“暂停”是，计数器暂停计数，显示器保持不变，当此开关处于“继续”开关，计数器继续累计计数

4、当计数器递减计数到零时，控制电路应发出报警信号，计数器保持零状态不变，同时报警电路（发光二极管）工作。

5. 下图控制部分，与非门T2，T4人作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，当T4输出为1时，T2关闭，封锁CP信号；当G4输出为0时，T2打开放行CP信号，而T4的输出状态又受外部操作开关（启动2，暂停、连续）的控制。

6．同时应注意的是如图可以知道两个与非门构成的基本RS触发器，构成去抖动电路，防止产生机械开关的毛刺现象，并控制输入信号的输入从而达到，暂停计时和继续计时。

控制电路中SR锁存器功能表： S R Q ˉQ 锁存器状态 0 0 不变 不变 不确定 . . 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 保持

4.5 报警电路部分 当芯片1和2输出为低电平时，发光二极管工作，发出光电报警。 BO1和BO2分别为两片74LS192的BO输出端.

五、芯片功能说明 5.1 74LS192芯片 74LS192引脚图

BO1 BO2 .

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74LS192功能表 5.2 555芯片 555定时器的内部电路框图及管脚排列分别如图1和图2所示。 .

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图1 555定时器的内部电路框图

图2 555定时器的管脚排列

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. 555定时器功能表

输入 输出 复位 TH Q VT1状态 0 × × 0 导通

1 ＜ ＜ 1 截止

1 ＞ ＞ 0 导通 1 ＞ ＜ 原状态 不变 下图是555多谐振荡器的工作波形