数字电子技术课程设计-篮球24秒计时课程设计.doc

数字电子技术课程设计
报告

题 目: 篮球竞赛24S计时器
姓 名： 李想
专 业： 光电信息科学与工程
班 级： 132班
学 号： 180335244
任课老师： 刘念

篮球竞赛24S计时器
前言
计时器概述

数字电子技术课程设计是数字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。
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。此电路是一时钟产生，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。

一、设计任务及要求
1设计任务
本设计主要能完成：在篮球比赛中，规定球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。本课程设计“篮球24秒计时器”可用于篮球比赛中，用于对球员持球24秒的限制。一旦球员持球时间超过24秒，他就报警。
2设计要求
1、电路具有时间显示功能，
2、要求电路为24秒递减计时，；
3、元器件及参数选择
4、要求外部开关控制清零，暂停和复位，；
5、电路仿真与调试；
3、主要器材：1、七段共阴极数码2个
2、74LS192D
3、74LSO8D
4、74LSOOD
5、蜂鸣器
6、发光二极管
7、脉冲信号源
8、单刀双掷开关。
（4）编写设计报告
写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心
得体会。
二、 电路框图及工作原理
1、信号发生器
脉冲的发生由时钟信号源提供

2、 计数器
计数器由两片74LSl92同步十进制可逆计数器构成。
74LSl92功能简介如下：具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下。其中为置数端，CPU为加计数端，CPD为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。

其中A、B、C、D为置数输入端，～LOAD为置数控制端，CLR为清零端，UP为加计数端，DOWN为减计数端，QA、QB、QC、QD为数据输出端，～CO为非同步进位输出端，～BO为非同步借位输出端。
本设计实验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842l码递减进行减计数。利用借位输出端～BO与下一级74LSl92的DOWN端连接，实现计数器之间的级联。
利用置数控制端～LOAD实现异步置数。当CLR = 0，且～LOAD为低电平时，不管UP和DOWN时钟输入端的状态如何，将使计数器的输出等于并行输入数据，即QDQCQBQA =DCBA。
24循环的设置为，十位片的DCBA =0010，个位片的DCBA = 0100。

3、 电路框图
24秒计时器包括秒脉冲发生器、计时器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。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、暂停计数。秒脉冲发生器产生的信号是时钟脉冲和定时标准。译码显示电路由74lL和共阴极七段LED组成
24秒计时器的总体参考方案框图如图2-1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是系统的主要模块。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、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。

。

经过对电路功能的分析，整个24秒倒计时电路可由秒脉冲信号发生器、计数器、译码器、控制电路、报警电路组成。

4、译码部分
由74LSl92D直接输出给4线输入的7段数码管进行显示，这样构成的电路更加简单。

5报警电路
当借位输出端~BO输出为低电平时，发光二极管LED2发光，同时在该处连一个蜂鸣器发出报警声。

6控制电路。
控制电路用来完成计数器的清零、启动和暂停／继续计数。与非门U7A、实现计数器的复位、计数和保持“24”，以及声、光报警的功能。开关功能说明如下。
开关A：清零开关。A处于高电平时，计数器自动清零，控制电路发出声、光报警信号，计数器保持“0”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。

三、 各功能块电路图
1、 复位电路

2、 显示电路

3、清零电路

4、脉冲发生电路

5、 产生计数电路
它的计数原理是 : 只有当低位 端发出借位脉冲时 , 高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零 , 且 为 0 时 , 置数端 =0, 计数器完成并行置数 , 在 端的输入时钟脉冲作用下 , 计数器再次进入下一循环减计数。

四、安装调试
首先在纸上画出电路图，根据电路图连接电路。完成后进行调试，调试时先按着模块进行各模块调试，后进行整体电路调试，当发现问题时，要分析其原因，更换原件或重新连线，保证电路正常运行。

五、总接线元件布局简图
篮球竞赛24S计时器仿真电路如下

六、结论

本设计主要通过模块化思想，逐步实现设计所需达到的功能要求：
时钟模块为减计数提供一个频率为1Hz的脉冲信号，从而实现计数器计数间隔为1秒钟；
计数、译码显示模块主要是为了达到能显示减计数功能；
报警模块是为了实现当减计数到零时发出光电报警信号；
控制模块主要是为了实现计时器的启动、直接清零和暂停/连续功能，其中在直接清零时，由外控制开关控制译码器消隐端，从而可以实现显示译码器灭灯；通过暂停/连续开关从而实现断点计时功能。
至此，本设计能完成所有任务及要求。