24秒倒计时器的设计

赣南师院物理与电子信息学院 数字电路课程设计报告书

设计题目 篮球比赛24秒倒计时器的设计 设计制作一个篮球竞赛计时系统，具有进攻方24秒倒计时功能，具体设计要求如下： 1、具有显示 24s 倒计时功能：用两个共阴数码管显示，其计时间隔为1s。 课程论文 要 求 2、分别设置启动键和暂停/继续键，控制两个计时器的直接启动计数，暂停/继续计数功能。 3、设置复位键：按复位键可随时返回初始状态，即进攻方计时器返回到24s。 4、计时器递减计数到“00”时，计时器跳回“24”停止工作，并给出声音和发光提示，即直流振荡器发出声响和发光二极管发光。 * *

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目 录 前言 1、总体设计思路、基本原理和框图 1.1设计思路 1.2基本原理 1.3、总体设计框图 2、 单元电路设计（各单元电路图） 2、1各芯片的用法和功能 2.1.1 74LS48 设计过程 2.1.2 555定时器 2.1.3 74LS192 2.2 单元模块 2.2.1 信号发生部分 2.2.2 倒计时部分 2.2.3 停止控制电路 2.2.4 警报提示装置 3.总设计（总电路图） 4、安装、调试步骤 5、故障分析与电路改进 5.1 故障分析和解决 5.2 电路改进 - 4 - - 5 - - 5 - - 7 - - 7 - - 8 - - 8 - - 10 - - 10 - - 8 - - 10 - - 10 - - 10 - - 10 - - 10 - - 10 - - 10 - - 10 - - 10 - - 10 - * *

6、总结 7、心得体会 8、元件清单 9、附图 10、参考文献 义书签。 - 10 - - 10 - - 10 - - 10 - 错误!未定前 言 电子课程设计是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。 在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机，还可以用来做为各种药丸、药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会的应用是相当普遍的。 在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就违例了。本课程设计“智能篮球比赛倒计时器的设计”，可用于篮球比赛中，用于对* *

球员持球时间24秒限制。一旦球员的持球时间超过了24秒，它自动的报警从而判定此球员的违例。 本设计主要能完成：显示24秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器为24秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。 整个电路的设计借助于Multisim仿真软件以及数字电路相关理论知识，并在Multisim下设计和进行仿真，得到了预期的结果。 1、总体设计思路、基本原理和框图 1.1设计思路 本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛24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实用价值。 篮球竞赛记时系统的主要功能包括：进攻方24秒倒计时和计时结束警报提示。攻方24秒倒计时，当比赛准备开始时，屏幕上显示24秒字样，当比赛开始后，倒计时从24逐秒倒数到00。这一模块主要是利用双向计数器74LS192来实现；警报提示：当计数器计时到零时，给出提示音。这部分电路主要通过移位寄存器和一些门电路来实现。 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、报警为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。 * *

1.2基本原理 24秒计时器的总体参考方案框图如图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。 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，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。 译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可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。 1.3、总体设计框图 十位显示 个位显示 * *

译码驱动 译码驱动 控制电路 计数器 计数器 秒脉冲发生器 报警电路 图1 倒计时设计总体框图 总体电路说明： 倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反馈和置数实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要。由于该系统特殊的需要，到计时器到零时，通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。 2、 单元电路设计（各单元电路图） 2、1各芯片的用法和功能 2.1.1 74LS48 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条控制线。LT端为测试端。在端接高电平的条件下，当LT0时，无论输入端A、B、C、D为何值，a～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。端为灭零输入端。在RBI1，条件下，当输入A、B、C、D=0000时，输出a～g全为低电平，可使共阴LED显示器熄灭。但当输入A、B、C、D不全为零时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。RBO端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权，当该端为低电平时，不管其他输入端为何值，输出端a～g均为低电平，这可使共阴显示器熄灭。另外，该端还有第二功能——灭零信号输出端。当该位输入的A、B、C、D=0000时，此时输出低电平；若该位输入的A、B、C、D不等于零，则输出高电平。若将与配合使用，很容易实现多位数码显示时的灭零控制。 74ls48功能表如下： * *

功能输入 输出 显示或数LTRBIA3A2A1A0BI/RBOa b c d e f g 字形 字 灭灯 × × × × × × 0 0 0 0 0 0 0 0 灭灯 试灯 0 × × × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 8 动态1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 灭灯 灭灯 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 × 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 2 1 × 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 2 3 1 × 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 4 1 × 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 4 5 1 × 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 5 6 1 × 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 6 7 1 × 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 8 1 × 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 8 9 1 × 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 9 10 1 × 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 11 1 × 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 12 1 × 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 无效13 1 × 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 输出 14 1 × 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 15 1 × 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 2.1.2 555定时器 * *