篮球比赛24秒计时器.pdf
湖南工业大学湖南工业大学数字电路课程设计数字电路课程设计指导老师：张学毅指导老师：张学毅学院：电气与信息工程学院：电气与信息工程班级：电气工程班级：电气工程 10011001：席献斌：席献斌-1-一、一、制作任务制作任务制作一个时间计时器，用于篮球赛控制时间的限时警示电路。二、二、设计要求设计要求1、具有 24 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/连续功能。3、在直接清零时，要求数码显示器灭灯。4、计时器为 24 秒递减时，计时间隔为 1 秒。5、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。三、总体参考方案三、总体参考方案秒脉冲发生器计数器译码显示外部操作开关控制电路灯管显示时间计时器原理框图-2-包括秒脉冲发生器、计数器、译码与显示电路、报警电路和控制电路辅助时序控制电路等五个部分组成。计时电路递减计时，每隔 1 秒钟，计时器减 1。其中计数器和控制电路是系统的主要部分。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、启动计数器、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯等功能。当计时器递减计时到零既定时时间到时，显示器上显示 00，同时二极管闪亮。设计思路：秒脉冲信号经过递减计数器，译码器，再由数码管显示出来，中间包括控制电路。四、主要元器件原理介绍四、主要元器件原理介绍1 1、共阴极数码管、共阴极数码管数码显示器可显示系统的运行状态及工作数据，我们所选用的是发光二极管LED显示器，它分为两种，共阴极 BS201/202与共阳极BS211/212，我们所选的是共阴极，它是将发光二极管的阴极短接后作为公共极，当驱动信号为高电平时，阴极必须接低电平，才能够发光显示。共阴极数码管的外引脚及内部电路如下列图：-3-2 2、七段显示译码器、七段显示译码器 74LS4874LS48驱动共阴极显示器的译码器输出为高电平有效，所以选用 74LS48 驱动共阴极的发光二极管显示器。下列图是 74LS48 外引线排列图与功能表：74LS48 工作原理：译码器输入端为二进制码，经译码器后，输出端分别与七段显示器的的输入端对应连接。消隐灭灯输入端 BI 为低电平有效。当消隐灭灯输入端 BI=0 时，不管其余输入端状态如何，所有输出为零，数码管七段全暗，无任何显示；当消隐输入端 BI=1 时译码器译码。灯测试试灯输入端 LT 为低电平有效。当灯测试试灯输入端=0/=1时，不管其余输入端状态如何，所有输出为 1，数码管七段全亮，显示 8。可用来检查数码管、译码器有无故障；当灯测试输入端 LT=1 时译码器译码。脉冲消隐动态灭灯输入RBI 为低电平有效。当 RBI=1 时，对译码器无影响；当 BI=LT=1 时，假设 RBI=0，输入数码是十进制的零时，数码管七段全暗，不显示；输入数码不为零时，则照常显示。在实际使用中有些零是可以不显示的，如004.50中的百位的零可不显示；假设百位的零可不显示，则十位的零也可不显示；小数点后第二位的零，不考虑有效位时也可不显示。脉冲消隐输入 RBI=0 时，可使不显示的零消隐。-4-3 3、8421BCD8421BCD 码递减计数器码递减计数器计数器选用中规模集成电路 74LS192 进行设计较为简便。74LS192 是十进制可编程同步加锁计数器，它采用 8421 码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。其中 CPU、CPD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端(上升沿有效)。LD 是异步并行置数控制端(低电平有效),CO、BO 分别是进位、借位输出端(低电平有效),CR是异步清除端,D0D3是并行数据输入端，Q3Q0 是输出端。我们将用到的是它的减计数功能。下列图是 74LS192 外引线排列图与功能表：74LS192的工作原理是：当/LD=1,CR=0 时，假设时钟脉冲加入到CPU端，且CP置数=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，/CO 端发出进位下跳变脉冲；假设时钟脉冲加入到CPD端，且 CPU=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，/BO 端发出借位下跳变脉冲。由 74LS192 构成的 24递减计数器其预置数为 N=(00100100)8421BCD=(24)10。它的计数原理是：只有当低位/BO1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CPD为 0时，置数端/LD2=0,计数器完成并行置数，在 CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。-5-4 4、555555 振荡模块振荡模块如下列图，由 NE555 构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容 C1被充电，VC上升，当 VC上升到 2/3VCC时，触发器被复位，同时放电 BJTT 导通，此时 V0为低电平，电容 C 通过 R2和 T 放电，使 VC下降，当下降至 1/3 VCC时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。当 C 放电结束时，T 截止，VCC将通过 R2和 R1、RE向电容器充电，VC由1/3VCC上升到 2/3VCC。当 VC上升到 2/3VCC时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：f=1.43/(R1+2R2)C。在这里我们选择 R2=68K，C1=10uf，只要用一个可变电阻器代替 R1，并将它调至 7K即可输出 1HZ，到达要求。-6-5 5、篮球竞赛、篮球竞赛 2424 秒计时器总电路图、秒计时器总电路图、五、所用元器件的编号列表五、所用元器件的编号列表元件名称元件名称数码管七段译码显示器8421BCD 码计数器脉冲电路三输入与非门反相器电容色环电阻发光二极管开关电线-7-型号型号共阴极74LS4874LS19255574LS1074LS04电解RestLED按键、拨动数量数量222111假设干假设干12假设干备注备注16 脚16 脚8 脚
