电子线路CAD课程设计题目：篮球竞赛24秒计时器院（系、部）：机电工程学院学生姓名：指导教师：2014年12月8日至2014年12月12日Hebei Normal University of Science &Technology摘要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。
特别是篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛的节奏，新的规则还要求进攻方在２４秒内有一次投篮动作，否则视为违例。
本人设计了一个篮球比赛计时器，可对比赛总时间和各方每次控球时间计时。
该计时器采用按键操作、ＬＥＤ显示，非常实用。
此计时器也可作为其他球类比赛的计时器。
关键词：24秒计时器定时报警器LED1．计任务及要求（1）具有显示24s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）计时器为24s递减计时器，其计时间隔为1s；（4）计时器递减计时到零时，发光电报警信号2．电路设计2.1根据设计要求，设计原理框图图2.124秒计时器的总体参考方案框图该图包括以上几个部分，其中计数器和控制电路是系统的主要部分。
秒脉冲发生器产生的信号是为了确定电路的时钟脉冲和定时标准，计数器是完成24秒计时的功能，译码显示是显示电路的显示和灭灯功能，报警电路是完成24秒计时是提醒工作人员，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停或者连续计数。
当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，此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；当开关放在暂停位置时，计数器停止计数，处于保持状态；当在将开关拨在连续时，计数器累加计数2.2秒脉冲发生器的设置根据设计的要求我采用的是由555构成的多谐振荡器，如下图所示，接通电源后，电容C1被充电，Vc上升，当Vc上升到3/2Vcc时，触发器被复位,同时放电，三极管导通，此时Vo为低电平，电容C1通过R4和T放电，使Vc下降，当下降至1/3Vcc时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。
电容器C的放电时间为：T2=R4CLn2≈0.69R4×C；当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R4和R3向电容器充电，Vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc 所需时间为：T1=(R3+R4)CLn2≈0.69（R3+R4）C;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/（T1+T2）≈1.38(R3+2R4)C.在这里选择R4=68K,C1=10uF，经过计算只需R3=15K即可输出1HZ,达到我们的要求。
图2-2555多谐振荡电路图2.3报警电路的电路设计根据我们所学过的知识了解到，报警电路可以分为光电报警和声音报警两种，为了提高精确度和便于控制，我选择的是光电报警，下面是光电报警电路的设计图。
当计数到零时，两计数器借位端输出都为零时，反馈到发光二极管的负极性端，此时+5v 电源经过1K的电阻使发光二极管发出光电报警信号，完成报警功能，而在递减时BO2为高，所以报警器不能报警图2-3发光报警电路2.48421BCD 码递减计数器模块电路本实验中计数器选用中规模集成电路74LS192进行设计，74LS192是十进制同步加法/减法计数器，它采用8421BCD 码二-十进制编码，其功能表如表1所示表174LS192的功能表CPUCPD LD CR 操作××00置数↑110加计数1↑10减计数×××1清零由此看出,当LDˊ=1,CR=0,CPD=1时,如果有时钟脉冲加到CPU 端,则计数器在预置数的基础上进行加法计数,当计数到9时,COˊ端输出进位下降沿跳变脉冲；当LDˊ=1，CR=0，CPU=1时，如果有时钟脉冲加到CPD 端，则计数器在预置数的基础上进行减法计数，当计数到0时，BOˊ端输出借位下降沿跳变脉冲。
由此设计出二十四进制减法计数器，具体电路图如图所示,图中的Q0-Q7分别接到显示译码器的输入端，CPD 端接到秒脉冲发生器的脉冲输出端。
图中预置数为N=（0011000）8421BCD =（24）10，当低位计数器的借位输出端BOˊ输出借位脉冲时，高位计数器才开始进行减法计数。
当计数到高、低位计数器都为零时，高位计数器的借位输出端BOˊ输出借位脉冲，使置数端LDˊ=0，则计数器完成置数，在CPD 端输入脉冲的作用下，进行下一循环的减法计数。
图2-4二十四进制减法计时器2.5译码显示电路发光二极管显示的译码/驱动器（74LS48/74LS47）。
74LS47、74LS48为BCD-7段译码/驱动器，其中，74LS47可用来驱动共阳极的发光二极管显示器，而74LS48则用来驱动共阴极的发光二极管显示器。
在这里用到74LS48（用的是共阴极的数码管）。
74LS48内部有升压电阻，因此无需外接电阻274LS48芯片的管脚如下图图2-574LS48芯片的管脚各个引脚的功能是：a./LT灯测试输入使能端。
当/LT=0时，译码器各段输出均为高电平，显示器各段全亮，因此，/LT=0可用来检查74LS48和显示器的好坏。
b. /RBI动态灭零输入使能端。
在LT=1的前提下，当/RBI=0且输入DCBA=0000时，译码器各段输出均为低电平，显示器各段全灭，而当输入数据为非零数码时，译码器和显示器正常译码和显示。
利用此功能可以实现对无意义位的零进行消隐。
c./BI静态灭灯输入使能端，只要/BI=0不论输入DCBA为何种电平，译码器各段输出全为低电平，显示器灭灯。
d.动态灭零输出端。
在不使用/BI功能时，/BI/RBO为输出使能。
该端主要用于多个译码器级联时，实现对无意义位零进行消隐。
实现整数位的零消隐是将高位的RBO接到相邻地位的/RBI,实现小数点的零消隐是将地位的RBI接到相邻高位的/RBI 2.6控制电路控制电路的设计是24秒计时器的主要部分，它是完成电路启动、暂停和连续的开关，下图就是我所设计的电路图。
图中，与非门G2、G4的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，当G4输出为1时，G2关闭，封锁CP信号；当G4输出为0时，G2打开，放行CP信号,而G4的输出状态又受外部操作开关S1、S2的控制图2-6控制电路2.7外部操作开关因为由于在开关闭合的一瞬间，接触的电压会出现毛刺现象，为了消除毛刺，使S 闭合的一瞬间，输出跳变，但无毛刺，根据此要求设计的电路图如下图2.7防抖动开关电路3．PCB版图图3PCB版图4．材料清单表4材料清单Part Type Designator Footprint0.1uF C1RAD0.11K R3AXIAL0.310k R4AXIAL0.310k R5AXIAL0.310k R2AXIAL0.310k R1AXIAL0.310uF C2RAD0.115k R6AXIAL0.366A1sip1666A2sip1668k R7AXIAL0.374LS192U3DIP1674LS192U4DIP1699A3sip4555U10dip87448U2DIP167448U1DIP16LED D1DIODE0.4NAND1U7dip4NAND2U8dip4NOT U5AXIAL0.3SW-SPDT S2sip3SW-SPST S1sip2SW SPDT S3sip35．总结该实验通过各个单元电路的之间的协调联系从而达到计数功能并由外部控制电路实现清零、暂停、连续的效果，基本达到预期效果并实现设计要求，但唯一不足之处就是计数脉冲不是很精确，有时数字显示会产生跳动。
这其中不足的主要原因在于：555振荡模块产生的脉冲精确值在实际实验中相对比较低。
对应的改进方法：可以使用晶振，然后进行分频。
对数字显示跳动，应对外部操作开关采取去抖动措施，防止机械抖动造成电路工作不稳定。
纸上得来终觉浅，自己的实践能力还远远不够，以后应该多时间才行。
总之，在通过不断的调试和改进中将各部分电路综合起来，使每个电路发挥其在实验中所要达到的作用和效果。
在这次课程设计中，我深深地体会到，团结就是力量，为此，我要特别感谢过那些在课程设计中与我交流过的同学们，我们一起探讨问题，解决问题，在这个过程中他们教会了我许许多多有用的知识，我们互相进步，不仅在自己的课题上有所了解和收获，在课程设计的各项项目上都有所收获，极大地拓宽了知识层面，此外，我最要感谢的是辅导老师，传授我们知识，给我们加以引导，使我们逐渐收获了各方面的专业知识，使我们懂得理论联系实际的重要性，尤其是当我们有问题的时候，老师们不厌其烦的教导，是我印象最深刻的。
最后，我要感谢那些我所参考书籍的作者，你们将自己的知识心得也可能是毕生所学到的精髓，付诸于纸张，让我们能够学习，借鉴。
高频电子线路是一门很深的学问，只有不断的交流和实践才能获取更多里面的知识。
6．参考文献：[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京高等教育出版社，1989[2]张乃国.电子测量[M].北京人民邮电出版社，1985[3]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京教育出版社，1997[4]华容茂.电工、电子技术实习与课程设计[M].北京电子工业出版社，2000[5]陈明义,宋学瑞.电子技术课程实用教程[M].湖南:中南大学出版社,2002.5[6]毕满清.电子工艺实习教程[M].北京:国防工农大学出版社,2003.2[7]胡宴如.摸拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2003.1。