电子课程设计报告题目名称：篮球竞赛30秒倒计时器姓名：专业：班级：学号：同组人：指导老师:南昌航空大学电子信息工程学院二零零八年九月电子信息工程学院电子基础课程设计任务书I、电子基础课程设计题目：篮球竞赛30S计时器II、电子基础课程设计技术要求及主要元器件：基本要求：1)具有显示30S计时功能，启动和暂停/连续功能，2)在直接清零时，要求数码显示器灭灯，3)设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，4)计时器为30S递减计时，计时间隔为1S，5)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。

主要元器件：NE555(1)，74ls161(1)，74LSl92(2)I II、电子基础课程设计工作内容及进度安排：1.方案设计，绘制电路图并仿真（2天）2.电路布线和焊接（3天）3.电路的调试（2天）4.课程设计总结和报告（7天）Ⅳ、主要参考资料：1.杨志忠.数字电子技术（第二版）.北京：高等教育出版社，20002.胡宴如.高频电子线路（第三版）.北京：高等教育出版社，20053.王毓银.数字电路逻辑设计（第三版）.北京：高等教育出版社，1999专业名称：电子信息工程班级学号：06041304学生姓名：李莉摘要随着世界篮球水平的提高，对计时的准确度及可靠性也越来越高，篮球30秒倒计时器也就孕育而生了。

设计一个篮球30秒倒计时器，主要解决的问题是实现倒计时功能。

所以必须要有一个脉冲，为确保产生的脉冲稳定，该设计采用555时基电路构成的多谐振荡器产生周期为0.1秒的脉冲，再通过74LS161十分频来产生周期为1秒的脉冲。

计数部分用74LS192芯片来实现，192芯片是8421码计时的，符合30秒读数的需要。

译码部分采用74LS248芯片，74LS248是把8421BCD 码经过内部作和电路“翻译”成七段（a ，b ，c ，d ，e ，f ，g ）输出，然后直接推动LED ，显示十进制数。

显示部分采用七段数码管，数码管的使用很广泛，价格也不会很贵。

整个线路就是把以上几个主要的部分用导线连接焊接起来。

在许多领域中，计时器都得到了普遍应用，比如在体育比赛中的计时器、安全措施中的定时报警器、游戏中的倒计时、维持秩序的交通信号灯、红绿灯、交通信号控制机、闹钟等等......可见计时器在现代社会中是很重要的。

在设计计时器时，采用了模块化的思想，使得设计简单、快捷。

本设计完成了中途计时功能，实现了在许多特定场合进行时间追踪，在社会生活中会具有广泛的应用价值。

关键字： 控制 倒计时 译码显示 光电报警指导教师： 万在红设计时间：2008.9.1——2008.9.15目录前言 (1)第一章设计任务及要求 (2)第二章电路设计原理与设计电路 (3)2.1 设计原理 (3)2.2 设计方案 (4)2.3 单元模块 (4)2.3.1 时钟模块 (4)2.3.2 8421BCD递减计数器模块 (7)2.3.3 辅助时序控制模块 (10)2.3.4 译码显示模块 (11)2.4 电路改进 (14)第三章电路仿真，安装与调试 (15)3.1 电路仿真 (15)3.2 电路焊接 (15)3.3 电路安装 (15)3.4 电路调试 (15)第四章实验总结 (16)参考文献 (17)附录一 (18)附录二 (18)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是何其重要的。

篮球作为一项全民健身项目，已有一定的历史。

在中国，篮球很盛行，篮球比赛也日趋职业化。

篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器，目前多数采用的是24秒制，但随着篮球制度的改革将会采用30秒制。

有需要就会有市场，因此设计一款30秒计时器是非常有必要也非常有前景的。

该款计时器是在原来的基础上把24秒制改为30秒制。

该计时器要有递减计时及报警功能。

因此符合比赛中违例判罚的需要。

在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就犯规了。

本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒限制。

一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。

本设计主要能完成：显示30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30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 2001仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim 2001下设计和进行仿真，得到了预期的结果。

第一章设计任务及要求一、篮球竞赛30秒计时器（基本要求）：1）具有显示30S计时功能；2）设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，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30S递减计时，计时间隔为1S；5)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。

二、设计任务及目标：（1）根据给出的电路原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的安装、调试，直到电路能达到规定的设计目标；（4）写出完整、详细的课程设计报告。

第二章电路设计原理与设计电路2.1 设计原理分析设计任务，该系统包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路5个部分构成。

其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。

计数器完成30秒倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的清零，启动和暂停/连续功能、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能。

为满足设计要求，设计控制电路及控制开关时，应该正确处理各个信号之间的时序关系。

在操作直接清零时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。

当启动开关J2闭合时，辅助控制电路应该封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示30s字样，计数器开始进行递减计数；当暂停/连续开关J1闭合（即拨到暂停位置）时，计数器停止计数，处于保持状态；当J1断开时，计数器继续递减计数。

当开关J3闭合与地连接时，计数器直接清零，同时数码显示器灯灭。

当开关J3闭合与高位那片74LS192的借位端连接时，计数器正常计数。

且当计数器递减计数到零时（即定时时间到），控制电路发出报警信号。

30s计时器的方框图如下图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、辅助时序控制电路（简称控制电路）五部分组成。

该设计中用发光二极管来代替报警电路，二极管发光即代表报警。

整体原理框图如下所示：2.2 设计方案用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲，即输出周期为0.1秒的方波，再将该脉冲信号加到由74LS161构即周期为1秒，接着将该信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS248把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段（a，b，c，d，e，f，g）输出，然后直接推成的十分频器上，这样由74LS161后输出的脉冲频率为1Hz，动LED，显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能，光电报警用发光二极管来代替，灯亮代表报警。

这是方案一，电路图见图2。

也可以用555构成的多谐振荡器直接产生频率为1Hz的秒脉冲，这是方案二。

由于两个方案的原理基本相同，且实现的功能也相同，为了确保输出的脉冲的稳定，这里采用第一种方案。

以下所述均针对方案一。

篮球30秒倒计时计时器电路图图2 2.3 单元模块2.3.1 时钟模块本设计采用555构成的多谐振荡电路（即脉冲产生电路），其内部管脚图如下图3.通过计算可以确定参数的取值：R1=51KΩ，R2=47KΩ,C2=1.0uF,C1=10nF.因此产生的脉冲周期为：T=0.7(R1+2R2)C2=0.1s,之后经过74LS161用异步清零法十分频，使得74LS161输出的脉冲周期为1s.脉冲产生电路图3芯片NE555NE555是时基集成电路，它在应用和工作方式上一般可归纳为3类。

每类工作方式又有很多个不同的电路。

在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。

下图是NE555的内部功能原理框图和内部管脚图。

NE555内部管脚图芯片74LS16174LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，它可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能.<74ls161引脚图>输入输出C R CP LDEP ET D3D2D1DQ3Q2Q1Q0 ФФФФФФФФ0 0 0 01 ↑0 ФФ d c b a d c b a1 ↑ 1 0 ФФФФФQ3 Q2Q1Q1 ↑ 1 Ф0 ФФФФQ3 Q2Q1Q1 ↑ 1 1 1 ФФФФ状态码加1<74LS161功能表>从74LS161功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。

当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。

而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。

74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。

合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。

芯片74LS0074LS00是常用的2输入四与非门集成电路，它的作用很简单，顾名思义就是实现一个与非门。

Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐__ │14 13 12 11 10 9 8│Y = AB ）│ 2输入四正与非门74LS00│ 1 2 3 4 5 6 7│└┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND<74LS00引脚图>74LS00真值表：A＝1 B=1 Y=0A＝0 B=1 Y=1A＝1 B=0 Y=1A＝0 B=0 Y=12.3.2 8421BCD码递减计数器模块74LS192是一块同步8421BCD码加/减计数器，具有直接清零、置数、加锁计数功能。