篮球赛总结报告【篮球赛计时器设计报告】

篮球赛计时器设计报告

1.方案比较、设计：

（1）方案选择：方案一：采用计数器74LS192作为核心部分。同时选择74LS48作为BCD码译码器来对7段数码显示管进行译码驱动，两个七段数码显示管进行显示。采用555计时器制成的多谐振荡器，进行秒脉冲的输入。因为我们需要对其进行暂停、清零、报警等控制，所以我们使开关来控制计数器的各功能的实现。

方案二：采用计数器74LS192作为核心部分。同时选择作为CC4511 BCD码译码器来对7段数码显示管进行译码驱动，但CC4511需要外接限流电阻。

方案三：采用单片机AT89S51作为核心部分，编写程序。用74LS48和7段数码显示管组成显示电路。采用三个开关控制启动、暂停、清零、报警从而实现各种功能。

（2）方案的选定：本次设计采用方案一。因为在两个方案中，单片机价格比较贵，编写程序繁琐，原理说明性不够强，在考虑到用低成本都能完成同样的效果的前提下以及此次做的是数字电子技术课程设计，因紧贴数字电子技术的相关知识，所以选择方案一。

2.方案的论证：

系统包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和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。

秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路采用555集成电路构成。

译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中用发光二极管和鸣蜂器代替。

主体电路： 24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。 3.系统设计： （1）系统原理框图：

（2）设计思想：

A尽量采用简洁可靠的硬件环境，程序流程力求简洁，充分利用自身资源，使系统开发优秀。

B系统硬件电路模块化，便于硬件测试、组装和电路查询。

C本系统主要是由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路组成。控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。在计数递减的同时，74LS192的8个输出端也随之产生高低电平变化来控制报警电路5个或门的高低电平的变化。5个或门的排列必须当74LS192的8个输出全为低电平时，换而言之，就是计数到零时，或门最后一个输出的才是低电平，从而触发发光二极管和蜂鸣器，产生亮光和警报声，达到了光电报警的。 （3）设计步骤：

A系统要求倒计时和控制，又要求报警，故本系统简化为计时模块、控制模块、以及译码显示模块。

B进制计数器设计：

计数器选用集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加法计数器，它采用8421码十进制编码，并具有直接清零、置数、加减计数功能。

图1是74LS192引脚排列。图中CU、CD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端（上升沿有效）。

PL是异步并行置数控制端（低电平有效），TCU和TCD是进位、借位输出端（低电平有效），MR是异步清零端，P3-P0是并行数据输入端，Q3-Q0

是输出端。

图1

图2

图2是74LS192的功能表。当PL=1，MR=0时，若时钟脉冲加到端CU，且CD =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，TCU端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加到CD端，且CU=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，TCD 端发出借位下跳变脉冲。

图3

由74LS192构成的二十四进制递减计数器如上图3所示。

其预置数为N=（00100100）= (24)10。在CD端的输入时钟脉冲作用下，开始递减。只有当低位 TCD 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 , 完成一个计数周期，然后手动置数PL=0, 计数器完成置数 ,再次进入下一循环减计数。

C数码显示电路设计

根据设计的要求采用74LS48译码器来驱动共阴极数码显示管。74LS48芯片是一种常用的七段数码管驱动器，常用在各种数字电路和系统的显示系统中。74LS48和共阴极七段LED显示器如下图连接。

74LS48输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线，另有3条 为测试端，低电平有效，当 =0时，无论输入端A、B、C、D为何值，a～控制线。 LTLT

为灭零g输出全为高电平，使7段显示器件显示“8”字型，此功能用于测试器件。RBI

=1， =0，且译码输入为0时，该位输出不显示，即0字输入端,低电平有效。在 LTRBI被熄灭。但当译码输入不全为0时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。

74LS48功能表

D秒脉冲设计：

根据设计要求，电路需要产生间隔为一秒的时间脉冲，完成正确的计数功能。所以选择NE555定时器来设计此电路。从而产生标准的秒脉冲。NE555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号

产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。

低电平触发端，简称引脚功能： TH：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，TR

低触发端， CVO：控制电压端，OUT：输出端。DIS：放电端，RES：复位端。

NE555工作原理

用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供脉冲

E报警电路设计：

根据设计要求，要产生光电报警，我们采用8个或非门组成一个选择电路，一个发光二极管产生光亮，一个蜂鸣器发出报警。

或门OR8的输入与高位74LS192的低两位输出端相连，当输出端全部为低电平时OR8的输出才为高电平，此时导通发光二极管和蜂鸣器，产生光电报警信号。 或门OR8的输入与高位74LS192的低两位输出端相连，当输出端全部为低电平时OR8的输出才为高电平，此时导通发光二极管和蜂鸣器，产生光电报警信号。 （4）理论分析计算：

NE555：公式：Tw1=0.7* (R2 +R5) *C1 Tw2=0.7*R2* C1

振荡周期计算公式：T=0.7 *(R2 +2*R5) *C1≈1s

4.系统框架：

（1）系统核心电路图：

（2）系统元件选定：电源；七段字形译码器：74LS194；555定时器；计数器：74LS192； 5.系统调试： （1）测试方法：

本次设计采用的是multisim 软件仿真，它是一种功能强大的电子设计自动化软件，提供智能原理图设计系统、SPICE模拟电路、数字电路及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。其不仅可以仿真传统的电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验等，而且可以仿真嵌入式系统的实验。 （2）测试结果（基本要求测试）： （3）发挥部分调试结果： （4）测试结果分析及总结： 6.附录：

（1）系统完整电路图：

（2）系统完整测试结果