课程设计报告课程名称：电子技术课程设计设计题目：篮球比赛倒计时器专业：自动化班级： 1班学号：学生：时间： 2012 年 2 月 20 日～ 2 月26 日―――――――以下指导教师填写―――――分项成绩：出勤成品答辩及考核总成绩：总分成绩指导教师：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，是将理论知识与实践能力相结合的重要环节，是真正锻炼学生能力的环节。

为今后进行复杂的综合型电子系统的设计和调试打下基础。

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，交通信号灯等。

本课程设计“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：电路具有24.0秒时间显示功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的置数、启动/连续和暂停功能；计数过程中，无论处于何种状态，当按下置数键时，计数重新开始；计时器为递减计时，其计时间隔为0.1秒；当计时器递减计时到零时，显示器显示0，同时发出CP 同步闪烁报警信号等。

整个电路的设计借助于Proteus仿真软件以及数字电路相关理论知识，并在Proteus下设计和进行仿真，得到了预期的结果。

目录第1章绪论 (1)1.1课程设计意义 (1)1.2 设计任务及要求 (1)1.2.1 设计任务 (1)1.2.2 基本要求及目标 (1)第2章电路框图及工作原理 (1)2.1 设计方案 (1)2.2 电路框图 (2)第3章单元电路的设计 (2)3.1 24进制计数器的设计 (2)3.2 数码显示电路的设计 (4)3.3 0.1秒脉冲的设计 (5)3.4 报警电路的设计 (7)3.5 整机工作原理 (7)第4章电路仿真 (8)心得体会 (10)参考文献 (11)第1章绪论1.1 课程设计意义电子课程设计是学生在修完“数字电子技术基础”、“模拟电子技术基础”和“电子技术基础实验”后开设的设计课程。

目的是锻炼学生综合运用电子技术基础知识以及动手的能力，提高学生使用中规模集成芯片以及调试较大型电子系统的能力，同时了解基本逻辑单元电路在实际生活中的应用，为今后进行复杂的综合型电子系统的设计和调试打下基础。

通过课程设计，使学生加强对数字及模拟电子技术的理解，学会查阅资料、方案比较、方案选择以及原理图设计、计算、制作、调试等基本技能，增强分析、解决实际问题的能力。

1.2 设计任务及要求1.2.1 设计任务1．电路具有24.0秒时间显示功能；2．系统设置外部操作开关，控制计时器的置数、启动/连续和暂停功能；3．计数过程中，无论处于何种状态，当按下置数键时，计数重新开始。

4．计时器为递减计时，其计时间隔为0.1秒；5．当计时器递减计时到零时，显示器显示0，同时发出CP同步闪烁报警信号。

6．该电路可应用于篮球比赛1.2.2 基本要求及目标1、根据课题任务进行设计并绘制电路原理图。

2、根据原理图，用相关元器件搭建并测试电路，制作实物。

3、撰写设计报告。

4、设计报告格式要求：①课题任务的相关参数与指标。

②选择集成电路芯片，列出材料清单。

③绘制EDA电路原理图，分析电路工作原理。

④测试逻辑功能，描述调试方法。

⑤写出心得体会。

5．课程设计报告1份。

6．制作成品1套。

第2章电路框图及工作原理2.1 设计方案篮球比赛计时系统的主要功能包括：进攻方24.0秒倒计时和计时结束警报提示。

攻方24.0秒倒计时，当比赛准备开始时，屏幕上显示24.0秒字样，当比赛开始后，倒计时从24.0倒数到00.0。

这一模块主要是利用双向计数器74LS192来实现；报警提示：当计时器到零时给出光电提醒。

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，在此基础上构造电路。

2.2基本原理24秒计时器的总体参考方案如框图所示：它包括秒脉冲发生、递减计数、三位译码驱动显示、报警电路、控制开关和控制电路等模块组成。

计数部分完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的置数、启动、暂停/连续等功能。

脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路采用555集成电路。

译码显示电路由74LS48和共阴极八段数码管组成。

报警电路在实验中用发光二极管代替。

主体电路：24.0秒倒计时开始后，24秒置数，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，0.1秒倒计到零。

选取“00.0”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号。

第3章单元电路的设计3.0所用元器件七段译码器74LS48（有驱动）3片、可逆十进制计数器74LS192 3片、三输入或非门74LS27 1片、、二输入与非门74LS00 3片、共阴极数码管SM120501K 3个、六反相器74LS04 1片、555定时器1片。

开关3个，电容10、1微法各1，电阻10K、470欧姆若干，LED1个，实验板，稳压电源，万用表，导线若干。

3.1 24进制计数器的设计计数器选用集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加法计数器，它采用8421码十进制编码，并具有直接清零、置数、加减计数功能。

图3-1是74LS192引脚排列。

图中CU、CD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端（上升沿有效）。

PL是异步并行置数控制端（低电平有效），TCU 和TCD是进位、借位输出端（低电平有效），MR是异步清零端，P3-P0是并行数据输入端，Q3-Q0是输出端。

图3-1 74LS192的引脚排列74LS192的功能表见表3-1所示。

表 3-1 74LS192功能表当PL=1，MR=0时，若时钟脉冲加到端CU，且CD =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，TCU端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加到CD端，且CU=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，TCD 端发出借位下跳变脉冲。

由74LS192构成的二十四进制递减计数器如下图3-2所示。

图3-2 8421BCD二十四递减计数器。

在CD端的输入时钟脉冲作用下，开始其预置数为N=（00100100.0000）= (24)10端发出借位脉冲时 , 高位计数器才作减计数。

当高、低位计数递减。

只有当低位 TCD器处于全零 , 完成一个计数周期，然后手动置数PL=0, 计数器完成置数 ,再次进入下一循环减计数。

3.2 数码显示电路的设计根据设计的要求采用74LS48译码器来驱动共阴极数码显示管。

74LS48芯片是一种常用的七段数码管驱动器，常用在各种数字电路和系统的显示系统中。

74LS48和共阴极七段LED显示器如图3-3连接。

这样连接74LS48可直接驱动共阴极LED数码管而不需像CC4511外接限流电阻。

图3-3显示电路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 ——为测试端，低电平有效，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。

RBI ———为灭零输入端,低电平有效。

在LT ——=1，RBI ———=0，且译码输入为0时，该位输出不显示，即0字被熄灭。

但当译码输入不全为0时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。

BI\RBI 是一个特殊的端口，有时作用于输入，有时作用于输出，在这里不多做介绍。

74LS48功能表见表3-2。

输入输出字形数字LT ——RBI ———A B C D BI/RBOa b c d e f g 0 1 2 3 4 5 6 71 1 1 1 1 1 1 11 X X X X X X X0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 00 1 2 3 4 5 6 7表3-2 74LS48的功能表七短数码管的引脚图如图3-4所示，在使用时要注意是共阳还是共阴，其中3脚和8脚相连为公共端，因为此次设计是使用的共阴极数码管，所以在电路中接地，6脚为小数点引脚，在设计中没要求不需要对其处理。

图3-4 七短数码显示管的引脚图3.3 0.1秒脉冲的设计 脉冲信号发生部分脉冲的产生由555定时器所组成的多谐振荡电路完成。

电路图如下图所示。

8 91 1X X0 0 0 1 1 0 0 11 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 18 9消隐 脉冲消隐 灯测试X 1 0X 0 XXXXX 0 0 0 0 XXXX0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 18根据设计要求，电路需要产生间隔为0.1秒的时间脉冲，完成正确的计数功能。

所以选择NE555定时器来设计此电路。

从而产生标准的秒脉冲。

用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供脉冲，如图3-5 所示。

公式：Tw1=0.7 (R2 +R5) C1 Tw2=0.7R2 C1振荡周期计算公式：T=0.7 (R2 +2R5) C1≈0.1s图 3-53.4 报警电路的设计根据设计要求，要产生光电报警，我们采用5个或门组成一个选择电路，一个发光二极管产生光亮，一个蜂鸣器发出报警。

如图3-6所示图 3-63.5 整机工作原理电路总图篮球竞赛24秒计时器主要是由0.1秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路组成。

控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。

由附录1可见图中有SW1和SW2两个开关，SW1为置数，SW2为暂停。

SW1闭合，74LS192被置数，显示电路出现数字24。

完成置数后断开SW1，启动计时。

若此时秒脉冲电路的SW2为断开，则产生连续秒脉信号输入到计数器，数码管上的数字就会自动减1，闭合SW2，秒脉冲暂停，计数递减暂停，断开SW2又恢复计数递减，这就实现了暂停/连续功能。

在计数递减的同时，74LS192的8个输出端也随之产生高低电平变化来控制报警电路5个或门的高低电平的变化。

由附录1可见，5个或门的排列必须当74LS192的8个输出全为低电平时，换而言之，就是计数到零时，或门最后一个输出的才是低电平，从而触发发光二极管和蜂鸣器，产生亮光和警报声，达到了光电报警的。