篮球比赛倒计时报警电路的设计
篮球比赛24秒计时器设计.
课程设计题目篮球比赛24秒计时器设计学院自动化学院专业自动化班级姓名指导教师年月日目录引言1 设计意义及要求 (3)1.1 设计意义 (3)1.2 设计要求 (3)2 方案设计 (3)2.1 设计思路 (3)2.1.1电路要求 (3)2.1.2方案一电路设计原理 (3)2.1.3 工作原理 (4)2.1.4方案二电路设计原理 (5)2.3方案比较 (6)3部分电路设计 (7)3.1 时钟脉冲电路 (7)3.2 计时电路 (8)3.3 停止控制电路 (9)3.4 警报提示装置 (10)4 调试与检测 (11)4.1 调试中故障及解决办法 (11)4.2 调试与运行结果 (11)5 仿真操作步骤及使用说明 (13)结束语 (14)参考文献 (14)附录电路图 (15)本科生课程设计成绩评定表引言很多人都看过篮球比赛，篮球比赛时，我们会发现每次进攻都会进行24秒倒计时，当计时到零时就会出现声光报警。
篮球的24秒计时器只是计时器的一种。
在生活中，我们经常会看见各种计时器，例如，在十字路口的红绿灯上我们会看到一个34秒计时器；我们经常看到的电子表也是计数器的一种；在体育课上老师用的秒表也是一种计时器。
计时器给我们的生活带来了很大的方便，可以说我们的生活离不开计数器。
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。
通过本次课程设计，可以了解计时器的组成和原理以及许多应用，为设计更复杂的计时器打好基础。
同时通过本次课程设计也能提高学生的设计电路，排查故障，思考问题等多种能力。
1 设计意义和要求1.1设计意义生活中很多地方都用到计时器，例如交通信号灯上有34秒倒计时装置，我们经常用的数字手表也是计时器的一种。
篮球比赛30秒倒计时电路设计
篮球比赛30秒倒计时电路设计篮球比赛倒计时是体育比赛中非常重要的一个环节，倒计时电路的设计对于比赛的顺利进行起着至关重要的作用。
本文将以设计一个篮球比赛倒计时电路为例，详细介绍其设计原理和实现方法。
一、需求分析篮球比赛倒计时电路的主要功能是实现倒计时功能，包括显示比赛剩余时间和报警功能。
根据题目要求为30秒倒计时，那么需要设计一个能够精确计时30秒的电路。
二、设计思路由于需要实现精确的倒计时，可以采用计时器和显示器结合的方式来实现。
同时，为了能够及时提醒比赛进行者和观众，还需要设计报警功能。
三、电路设计在电路设计方面，可以采用数字集成电路来实现。
1.计时功能设计可以选择一个可编程集成电路（IC）或者计时集成电路（IC）来作为倒计时器。
作为一个例子，可以选择一个7490集成电路作为计时器。
7490是一个具有十进制计数器的集成电路，可以实现从0-9的十进制计数。
其中，用于个位数倒计时的是7490的1号引脚（QA）和15号引脚（QD），用于十位数倒计时的是7490的5号引脚（QA）和11号引脚（QD）。
计时器的输入引脚可以由外部触发器或者时钟发生器提供。
2.显示功能设计可以选择七段LED显示器来显示倒计时的时间。
七段LED显示器是由七个LED组成的，每个LED代表一个数字。
可以通过将不同的LED点亮来显示不同的数字。
具体显示方式可以参考七段LED显示器的数据手册。
3.报警功能设计为了实现报警功能，可以选择一个蜂鸣器作为报警器。
蜂鸣器可以通过输入电流来发出声音。
可以将蜂鸣器与倒计时器相连，当倒计时达到0时，触发报警器发出声音。
四、电路实现根据上述设计思路和步骤，可以将电路实现如下：1.连接7490计时器与七段LED显示器，根据7490计时器的倒计时情况，通过输出引脚来控制LED显示器中的LED点亮情况，从而实现对时间的显示。
2.连接倒计时器与蜂鸣器，当倒计时器倒计时到0时，触发蜂鸣器发出声音，提醒比赛进行者和观众。
篮球24秒倒计时
篮球24秒倒计时1.实验名称：篮球比赛24秒倒计时器2.实验目的在篮球比赛中，规定进攻方的进攻时间为24秒，若24秒内篮球未碰到篮筐则被判违例。
设计一个24秒倒计时器用于篮球比赛，一旦进攻时间超过了24秒，它自动报警。
3.实验所用芯片,仪器元件名称数量NE555定时器1个74ls192芯片2个74ls48芯片2个Cd4072芯片（四输入1个或门）七段数码管2个74ls04芯片（非门）1个74ls08芯片（与门）1个LED灯1个微动开关1包自锁开关1包20欧电阻1包60欧电阻1包六反向器74ls08四2输入与门4.总电路如下所示：5.本次设计的名字为篮球24秒倒计时，实现篮球24秒的进攻倒计时。
如果进攻时间超过24秒，灯会亮，提示时间到了。
篮球24秒有555构成的秒脉冲和192构成的倒计时计数器组成，最后有74ls48芯片译码，将信号输入到BCD7段数码管显示出来。
这次实验用到了直接置数法，将开始的时间置为24秒，利用或门将192输出的信号反馈回与门，与脉冲信号一起，组成一个到了00脉冲就锁住的功能，不让脉冲过去。
而且，经过或门反馈的信号给非门，再给灯，灯就会亮，提醒时间到了。
因为我们需要对电路进行暂停，置数的功能，所以设立了两个开关，一个在脉冲输出口，一个在192置数端，接地。
6.感想在这次的课程设计中，我们将课本理论知识与实际应用联系起来。
按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先和同学一起分析研究此次电路设计任务和要求，然后按照分析的结果进行实际连接操作，检测和校正，再进一步完善电路。
在其中遇到一些不解和疑惑的地方，还有出现的一些未知问题，我们都认真分析讨论，学习经验。
通过此次电路设计，我们加深了对课本知识的认识理解，对电路设计方法和实际电路连接也有了一定的初步认识。
也对数字电子技术有了更深的认识。
感谢老师的细心教导，感谢团队的积极合作，团队的力量是无限的。
篮球竞赛30秒倒计时电路设计
篮球竞赛30秒倒计时电路设计摘要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，计时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。
要实现30秒倒计时的功能，必须要有一个脉冲，本设计是以555构成震荡电路，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码经过内部作用和电路“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。
显示部分采用共阴极七段数码管，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。
该电路简单，无需用到晶振，芯片都是市场上容易购得的。
设计功能完善，能实现直接清零、启动和暂停/连续计时，还具有报警功能。
关键词：倒计时；译码显示；光电报警目录1 引言 (1)2 设计任务及要求 (2)2.1篮球竞赛30秒计时器（基本要求） (2)2.2设计任务及目标 (2)3 电路设计原理与设计电路 (2)3.1 设计原理 (2)3.2设计方案 (3)3.3单元模块 (4)3.3.1时钟模块 (4)3.3.2 8421BCD码递减计数器模块 (8)3.3.3 控制电路 (11)3.3.4 译码显示模块 (11)3.3.5 报警电路模块 (13)4 电路仿真、安装与调试 (14)4.1 电路仿真 (14)4.2 电路制版与焊接 (15)4.3 电路安装 (15)4.4 电路调试 (15)5 结论 (15)参考文献 (16)附录A 原件清单 (16)附录B 实物图 (17)附录C PCB图 (18)篮球竞赛30秒倒计时电路设计1 引言随着科学技术与计算机应用的不断发展，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。
篮球比赛24秒计时电路 课程设计
目录前言 (1)1方案论证 (2)1.1方案一 (2)1.2 方案二 (2)1.3 方案确定 (3)2 理论设计 (5)2.1 篮球24秒计时电路的设计 (5)2.2 信号源的设计 (5)2.3 电源电路的设计 (6)2.4 显示电路的设计 (9)2.5 控制电路的设计 (11)3 小结 (12)附录1 整体电路图 (13)附录2 元器件清单 (13)附录3 器件管脚与功能说明 (15)前言电子课程设计是大学生在学习电子技术中非常重要的一个环节，是将理论结合实际，将书本知识运用到实践中的一个环节，也是真正锻炼学生动手能力以及解决问题能力的一个环节。
随着电子技术的飞速发展，社会步入了信息时代，人们的生活水平在逐步提高，因而对电子产品提出了更高的要求。
篮球竞赛24秒倒计时器可用于篮球比赛中对球员持球时间24秒限制，不仅能进行时间追踪，还具有任意置数、启动、暂停、连续以及光电报警功能，同时采用七段数码管来显示时间，可以方便的实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出报警信号。
在社会生活中也具有广泛的应用价值。
计时器在许多领域均有普遍的应用，篮球比赛中除了有总计时倒计时外，为了加快比赛节奏，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。
本设计题目的“篮球比赛24秒倒计时器”从数字电路角度讨论，实际上就是一个二十四进制递减的计数器，其中，秒脉冲产生电路由555定时器和外接元件R1、R2、C 构成多谐振荡器，计数器由两片74LS192同步十进制可逆计数器构成，译码显示电路是七段共阴数码管组成,光报警电路由发光二极管及蜂鸣器组成。
通过Proteus软件仿真验证了电路的功能。
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。
1方案论证1.1方案一方案一实现框图如下：经过对电路功能的分析，整个24秒倒计时电路可由秒脉冲发生器、计数器、译码器显示电路、报警电路和控制电路组成，如图1所示。
篮球比赛24秒倒计时器的设计与仿真分析
24秒倒计时器的设计与仿真分析篮球比赛1．电路设计分析为了加快比赛篮球比赛中除了有总时间倒计时外，计时器在许多领域均有普遍的应用，秒内有一次投篮动作，否则视为违例。
节奏，新的规则还要求进攻方在24秒倒计时器”从数字电路角度讨论，实际上就是一个二十24本设计题目的“篮球比赛四进制递减的计数器。
电路设计技术指标⑴①能完成24秒倒计时功能。
②完成计数器的复位、启动计数、暂停／继续计数、声光报警等功能。
⑵方案论证秒倒计时电路可由秒脉冲信号发生器、计数器、译码经过对电路功能的分析，整个24 器、显示电路、报警电路和辅助控制电路组成，如图4 - 38所示。
方案实现(3) ①秒脉冲发生器。
、C构成多谐振荡器。
秒脉冲产生电路由555定时器和外接元件R1、R21f?。
，即Hz1经过计算得到输出脉冲的频率为秒(1 s)所示。
4 - 24本例中的秒脉冲发生器采用应用电路二中的秒脉冲发生器电路即可，如图因为技术指标是一样的，不用再重新设计。
②计数器。
同步十进制可计数器由两片74LSl92 逆计数器构成。
功能简介如下：具有清除和74LSl92其引脚排列及逻辑符号如图置数等功能，PL为加其中为置数端，CP4 - 39所示。
U TC 为非同步CP为减计数端，计数端，D U TC为非同步借位输出端，进位输出端，D为MRP3为计数器输入端，P2P0、P1、、Q3为数据输出端。
、、、清除端，Q0Q1Q24/ 1所示。
74LSl92的图形符号如图4 - 40仿真软件Multisim 10中为加计UP为置数控制端，CLR 为清零端，C、D为置数输入端，～LOAD其中A、B、～为非同步进位输出端，～CO、QC、QD为数据输出端，数端，DOWN为减计数端，QA、QB 为非同步借位输出端。
BO本例为利用减计数端输入秒脉冲信号，进行减法计数，也就是倒计时。
这时计数器按端连接，实现DOWN74LSl92的842l码递减进行减计数。
利用借位输出端～BO与下一级计数器之间的级联。
数字电路-篮球比赛30秒倒计时
《篮球竞赛30S计时器》课程设计说明书题目篮球竞赛30S计时器学生姓名学号所属学院专业班级 2指导教师教师职称目录一、设计要求 (1)二、电路设计与分析2.1设计原理 (1)2.2单元模块 (1)1、秒脉冲信号的产生 (1)2、计数器 (3)3、时钟信号控制电路 (4)4、显示模块电路 (5)5、报警电路 (6)三、外部操作开关 (6)四、设计原理图与电路总图 (6)五、仿真测试性能 (7)六、总结 (9)一、设计要求篮球竞赛30S计时器的基本要求：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1S5)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〗：NE555(1)，74LSl92(2)等二、电路分析与设计2.1设计原理篮球竞赛30S计时器的总体设计方案如下：它主要包括秒脉冲信号，30S 计数器，译码显示器部分，报警电路和外部操作开关五部分组成，其中外部操作开关包括接直接清零，启动和暂停/继续。
2.2单元模块1、秒脉冲信号的产生555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。
这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。
NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能1地 GND 2触发3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值)7放电 8电压Vcc用555定时器构成多谐振荡器：用555定时器构成多谐振荡器电路如图(a)所示。
电路没有稳态,只有两个暂稳态,也不需要外加触发信号,利用电源VCC 通过R1和R2向电容器C充电,使uC逐渐升高,升到2VCC /3时,uO跳变到低电平,放电端D导通,这时,电容通过电阻R2和D端放电,使uC 下降,降到VCC/3时,uO跳变到高电平,D端截止,电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。
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《篮球竞赛30S计时器》课程设计说明书题目篮球竞赛30S计时器学生姓名学号所属学院专业班级 2指导教师教师职称目录一、设计要求 (1)二、电路设计与分析2.1设计原理 (1)2.2单元模块 (1)1、秒脉冲信号的产生 (1)2、计数器 (3)3、时钟信号控制电路 (4)4、显示模块电路 (5)5、报警电路 (6)三、外部操作开关 (6)四、设计原理图与电路总图 (6)五、仿真测试性能 (7)六、总结 (9)一、设计要求篮球竞赛30S计时器的基本要求：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1S5)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〗：NE555(1)，74LSl92(2)等二、电路分析与设计2.1设计原理篮球竞赛30S计时器的总体设计方案如下：它主要包括秒脉冲信号，30S 计数器，译码显示器部分，报警电路和外部操作开关五部分组成，其中外部操作开关包括接直接清零，启动和暂停/继续。
2.2单元模块1、秒脉冲信号的产生555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。
这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。
NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能1地 GND 2触发3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值)7放电 8电压Vcc用555定时器构成多谐振荡器：用555定时器构成多谐振荡器电路如图(a)所示。
电路没有稳态,只有两个暂稳态,也不需要外加触发信号,利用电源VCC 通过R1和R2向电容器C充电,使uC逐渐升高,升到2VCC /3时,uO跳变到低电平,放电端D导通,这时,电容通过电阻R2和D端放电,使uC 下降,降到VCC/3时,uO跳变到高电平,D端截止,电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。
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篮球比赛倒计时报警电路的设计
[摘要] 本系统采用的是模拟一个篮球比赛“24”秒倒计时，具有倒计时功能及其报警的装置。
可从“24”开始依序的倒计时时隔一秒，可以直观的看到现象。
[关键词] lm317 cd40192 cd4511 cd4011 数码管继电器蜂鸣器
一、本设计主要特点
1、具有倒计时功能。
可以完整地实现从“24”秒开始依序倒计时并显现倒计时过程，显示的时间间隔为1秒。
秒信号由红色发光二极管表示它的工作状态。
2、具有消隐功能。
当“24“秒倒计时至终点的瞬间、显示器立刻自行消隐。
消隐时间大于5秒。
3、具有复位功能。
设有手动“24”秒复位键，即无论在什么情况下，只要一按复位键，数码管马上从“24“秒接着开始倒计时。
4、具有准时报警功能。
当发生“24”秒违例时，在倒计时“24”秒结束的瞬间要立即发出报警声音“滴——”，且该声音不能太长也不可太短，只能是0.5秒左右。
在3米外可以清晰的听到。
二、分析
按照题目要求，有两种方式：
1、第一种方式，适用于一般性场馆。
“24”秒倒计时与其显示装置放在记录台，当“24”秒倒计时至终点的前一瞬间即字显消隐前0.5秒发出报警声“滴——”，就在“滴——”声落音是也就是字显
消隐的瞬间，记录台工作人员吹响“双音”哨，警示裁判员和双方球员。
2、第二种方式，适用于篮球专用场馆，当“24”秒倒计时至终点即字显消失的瞬间发出清晰且足以能让全场听清的警示“滴——”声。
三、设计
由此将整个电路的设计分为5大模块，即电源模块，信号模块，计数显示模块，报警模块和消隐部分，手动模块。
1、电源模块电路分析如下
220v市电经220v—15v变压器将其变成约为15v的交流，通过二极管桥式整流电路，利用二极管的单向导电性将其变为15v左右的脉动直流，经过滤波电容装置后便成比较平稳的脉动直流，将其送到lm317稳压电源模块，和二次滤波装置，基本上输出是平稳的直流了，用绿色的发光二极管来表示电源电路的工作状态。
为了避免发光二极管因电流过大而烧坏，在电路中串联一限流电阻，阻值一般为1k。
如图1所示：
图1
2、脉冲电路的设计
利用cd4011与非门做非门震荡，如图2所示：
图2
3、计数显示模块的设计
比赛提供的主要元器件是2片cd40192，2片cd4511，2个数码
管，和14个470欧姆的限流电阻。
元器件介绍如图3所示：
（1）cd40192的管脚图
图3
（2）功能介绍
cd40192是同步十进制可逆计数器，其中：d0，d1，d2，d3为计数器数据输入端
q0，q1，q2, q3为计数器数据输出端，ld非为置数端，cr为清除端，当cr为低电平，ld非为高电平时，执行计数，co非为非同步进位输出端，bo非为非同步借位输出端，cpd为减法计数端，cpu 为加法计数端，执行加法计数时，cpd接高电平，执行减法计数时，cpu接高电平
（3）cd4511是一个用于驱动共阴数码管显示的bcd码——七段码译码器。
其功能为：
bi:4脚是消隐输入控制端，当bi为低电平的时候，不管它输入状态如何，七段数码管均处于消隐熄灭状态，不显示数字。
lt；3脚是测试输入端，当bi为高电平，lt为低电平时，译码输出全为高电平，不管输入abcd状态如何，七段码均发亮，显示“8”，它主要是用来检验数码管是否损坏。
le：锁定控制端，当le为低电平的时候，允许译码输出，le为高电平的时候，译码输出锁定保持状态，译码输出被保持在le为低电平时的数值。
dcba即6217脚为8421-bcd码
abcdefg为译码输出端，与数码管对应的管脚连接，输出为高电平有效。
（4）计数显示模块电路的原理
此模块的目的是通电后让作品满足数码管显示24，之后以
“24-23-22……00”的顺序依次减法计数。
cd40192是同步十进制可逆计数器，具有减法和加法的功能，与cd4511和数码管结合，可以实现加法和减法计数功能，另外，
cc40192与我们熟悉的cd4518和cd40110相比，多了一种先进的功能，就是可以利用其置数端，向计数器置入——任意的数字，实现从某一数字加法或者减法计数。
把非门震荡产生的信号作为计数脉冲信号，接在个位cd40192的减法计数端，do,d1,d2,d3分别与
cd4511的3456输入端相连，个位cd40192置入4，十位cd40192
置入2，个位cd40192的d2接高电平，do,d1，d3分别接入低电平，十位cd40192的d1接高电平，d0,d2，d3接低电平，由于cd40192的置数端ld非为低电平的时候可以允许预置数，当其为高电平的时候再允许执行计数功能，那么我们可以另设计一个短时间的低高电平的切换加在置数端，使cd40192的置数端——通电的时候是低电平，允许预置数字，短时间后变成高电平，然后才执行计数功能，即将以前学过的通电复位的电路稍微改进一下，将电容正极通过一非门。
个位cd40192的进位端作为十位cd40192的减法输入信号，当个位cd40192变0时马上输出一高电平，那么十位的cd40192就会“2-1-0”顺序减法计数，同时两个cd4019的cpu应接高电平，
通电后实现的是24秒，随后进行“24-23-22……00”的顺序依次减法计数，如图4所示：
图4
4、报警模块和消隐部分
报警模块和消隐部分还要求在计数器显示00的瞬间，数码管消隐，根据cd4511的功
能可知，当4脚为高电平的时候，数码管正常工作，当4脚为低电平的时候，数码管马上消隐。
因此我们可以继电器的公共端接电源正极，消隐端与常闭端连接，当电容未充电电压比较器输出低电，继电器依然常闭，不消隐。
当电容充电后，电压比较器输出高电，继电器闭合数显消隐，放电完成后又回到之前又开始重复。
如图5所示：
图5
参考文献：
[1]王港元主编.《电工电子实践指导》江西高校出版社，2010．12.
[2]黄智伟主编．《全国大学生电子设计竞赛电路设计》北京：航空航天大学出版社，2006.12.
[3]潘琢金译.《c8051f020/1/2/3混合信号isp flash微控制器数据手册》rev1.4，2005.2.
[4]王新贤主编.《通用集成电路速查手册》济南：山东科学技术出版社，2005.2.。