电子技术综合课程设计课程：电子技术综合课程设计题目:NBA篮球竞赛24秒计时器所属院(系): 物理与电信工程学院专业班级: 通信1104班姓名: 学号:指导老师刘亚峰完成地点c11032014年 10 月 8 日前言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。

目录前言 (1)任务书 (4)1 计时器的概述 (5)1.1计时器概述 (5)1.2 设计任务及目标 (5)1.3 方案论证 (5)2 理论设计 (6)2.1 理论电路的设计 (6)2.2 电源部分的设计 (8)2.3 控制电路的设计 (8)2.4标准脉冲发生电路的设计 (10)2.5 计数器及译码显示电路的设计 (10)2.6 报警电路 (11)2.7 整体电路初稿 (12)3 仿真调试及实验装调 (13)3.1 电路的安装 (13)3.2 电路的调试 (14)3.3 电路的置数状态 (14)3.4 电路的开始状态 (15)3.5 报警状态 (16)4 心得体会 (17)5 总结 (18)附录1 整体电路图 (19)附录2 元器件清单 (20)附录3 器件管脚与功能说明 (21)任务书一、任务及要求要求:设计一个24秒计时器显示报警系统:1、电路启动后开始倒计时，计时间隔为1s，并要求由555定时器构成的多谐振荡器产生周期为1s 的脉冲信号，2、作为计数器的时钟脉冲, 二位7段显示秒,倒计时至0秒时，电路报警。

3、报警声持续3S,显示器不能灭灯.4、计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能利用外部开关控制。

二、系统设计结构框图根据给定设计任务及要求,确定系统原理框图如图1所示。

图中,计数器完成24秒倒计时功能, 控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计时,译码显示电路的显示与熄灭、定时时间到报警功能。

图1.系统设计结构框图三、参考资料《数字电子技术实验任务书》实验四及实验六《电子技术基础》课程设计资料1 计时器概述1.1计时器概述随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分，特别是在各种竞技运动中，定时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。

在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。

本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”，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犯规。

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。

1.2 设计任务及目标（1）根据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）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）写出完整、详细的课程设计报告。

1.3 方案论证本设计的核心部分是要设计一个24s倒计数器，并且对计数结果进行实时显示，同时要实现设计任务中提到的各种控制要求，因此该系统包括秒脉冲发生电路，计数器电路，译码显示电路，控制电路和电路报警电路5部分。

其中，计数器电路和控制电路时系统的主要部分。

计数器电路完成24s倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动记数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。

为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。

在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器显示零。

当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示24S字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停。

连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，出于保持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。

系统设计框图如（1）、（2）。

1.3.1 方案一图1 整体方框图一1.3.2 方案二1.3.3 方案确定方案一的控制电路对每一单元模块实行独立的控制，相对与方案2电路更具有稳定性，所以我们选择方案1。

2 理论设计2.1 理论电路的设计2.1.1电路原理图设计图2-1 理论电路2.1.2元器件选择及参数计算555定时器74LS4874LS7674LS192BCD-七段显示数码管（共阴极）2.2电源部分电源部分要求能够产生5V电压。

主要有以下的电路构成：变压电路，桥式整流电路，滤波电路，稳压电路。

变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，整流电路的输出波形中含有较大的交流分量，会影响带负载电路的正常工作，为了减小电压的脉动，需要经过低通滤波电路使输出电压平滑。

稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，因而获得足够高的稳定性。

图2-2 电源电路2.3 控制电路的设计篮球竞赛24秒计时器功能控制由外部操作开关控制实现，如图2-8所示。

由于开关断开，悬空处于高电平状态，所以置零端与高调平通过反向器连接，开关与反向器并联，按下可将反向器短路，实现置零。

置数端通过开关与低电平连接实现，按下则可置数。

暂停则通过与非门和非门以及T’触发器的反转控制脉冲信号实现。

显示器的亮灭由外部开关控制；当启动按键闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（脉冲信号），同时完成置数功能，显示器显示24s字样，当启动按键释放时计数器开始减法计数；当暂停/连续开关处于暂停状态时，控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显示器显示原来的数，而且保持字符不变，当暂停/连续开关处于连续状态时，计数器正常计数；当计数器递减到0时，控制电路输出报警信号，计数器保持不变；当操作直接清零按键时，要求计数器清零。

通过对BI引脚的控制，实现显示器的亮灭。

通过对74LS192的LOAD（11号引脚）控制，实现置数操作。

通过对秒脉冲的OUT（3号引脚）控制，实现暂停/连续功能。

通过对74LS192的CLR（14号引脚）控制，实现清零操作。

图2-3 控制电路2.4 标准脉冲发生电路标准秒脉冲发生电路如图2所示, 它是由555定时器组成的多谐振荡器。

定时元件R1 为630k Ω, R2 为400kΩ, C为1μF,产生1Hz的标准脉冲信号。

计算公式如下:充电时间为＝（＋） Cln2 ≈ 0.7 （＋） C放电时间为＝Cln2 ≈ 0.7 C振荡周期为 T ＝＋≈ 0.7 （＋ 2 ） C振荡频率为图2-4 标准脉冲发生电路2.5 计数器及译码显示电路计数器采用74LS192同步可逆双时钟计数器,其管脚引线排列图如图2-1所示。

74LS192的UP、DOWN端分别是加/减计数器的时钟输入端。

在置数控制端LOAD = 1、清零端CLR = 0的情况下,若DOWN = 1, 计数脉冲加入到UP端,则计数器在预置数的基础上完成加计数, CO′端发出进位负跳变脉冲;若UP = 1, 计数脉冲加入到DOWN端,则计数器在预置数的基础上完成减计数,当减计数到0时, BO′借位输出端发出借位负跳变脉冲。

LOAD为异步并行置数控制端,当LOAD′= 0时,计数器置数,LOAD = 1时,计数器处于计数状态。

计数器及译码显示电路如图4所示。

用两片74LS192设计成二十四进制减法计数器,由74LS48译码,七段码显示器显示计时时间。

计数器个位预置成4,置数端A、B、D均接低电平“0”，C接高电平“1”。

计数器十位预置成2，A、B两置数端接高电平“1”, C、D 端接低电平“0”。

计数脉冲信号接入个位计数器的DOWN减脉冲输入端(UP端接高电平) 。

根据设计要求,计数器计数到零时应停止计数,为此,将十位计数器的BO′借位端与脉冲信号源通过与门联接,使计数到零时,BO2′= 0,封锁CP信号,计数器保持零状态不变,控制电路发出报警声信号，使报警电路工作，信号灯亮。

在这个单稳态触发器中输出脉冲宽度等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。

Tw=1.1RC经过计算可以选择所需的电阻和电容的大小。

声光报警电路由蜂鸣器和红色LED发光二极管构成，当计数器递减到00时，产生低电平，使LED导通发亮，同时在另一支路，蜂鸣器发声报警。

3 仿真调试及实验装调3.1 电路的安装电路安装要注意几个原则：1.先装矮后装高、先装小后装大、先装耐焊的等；2.布线尽量使电源线和地线靠近实验电路板的周边，以起一定的屏蔽作用；3. 最好分模块安装等等。

3.2 电路的调试调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部分的接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。

再接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。

如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。

3.3 电路的置数状态仿真图：经过仿真测试，计数器置数正常，显示24，符合要求。

实物图：3.4 电路的开始状态仿真图：经过仿真测试，计数器计数正常，从24到0递减，符合任务书要求。

3.5 报警状态仿真图：经过仿真测试，当计数器递减到0时，报警电路蜂鸣器报警，发光二极管亮，并持续3s。

符合任务书要求。

实物图：4 心得体会虽然只有短短的三周时间，但这次课程设计是我在觉得在大学里有启蒙意义也是收获颇大的一次实践过程。

身为物理与电信工程学院的学生，以后走向工作岗位，设计是我们需要的技能。

在这里这次课设给我们提供了一个应用所学知识的机会。

从通过参阅资料的设计，到确定具体方案，再到安装实际电路，最后到调试电路、成型。

整个过程都需要我充分利用所学的知识进行思考、借鉴。

可以说，这次课设是针对前面所学的模电和数电知识进行的一次比较综合的检验。

依自己能力来看，这次课设有很大难度，问题是既然学校安排了，它就有依据，是为了让我们能更好的适应以后的工作吧。