篮球竞赛30秒定时电路
篮球30s计时器课程设计_带仿真效果图(模块分析详细)武汉科技大学
一、设计任务与要求设计任务：设计一个篮球竞赛30S计时器基本要求：1、计时器为30S递减计时，计时间隔为1S2、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、计时器递减计时到零时，数码显示器闪烁，同时发出报警信号二、方案论证与设计该设计主要由一个555芯片产生一个时钟脉冲，通过控制电路直接加在递减计时芯片74ls192上，通过七段译码显示电路直接译码显示。
一：用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲，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”成七段输出，这样加在led七段数码管上显示十进制数，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、报警等功能。
二：用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为1Hz的脉冲，即输出周期为1秒的方波，再将该脉冲信号送到DCD_HEX芯片上，经过DCD_HEX内部译码，使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、报警等功能。
方案选择：通过原理分析和仿真实验等步骤比较后，采用方案二，更简洁、方便、易于实现和各个功能。
三、单元电路设计与电路原理本设计分为五个部分，脉冲震荡电路、递减计时电路、译码显示电路、报警电路、最后控制电路。
如下系统框图下面是各个单元电路，如下一一赘述：1、脉冲振荡电路该电路由一个555芯片组成：555芯片的工作原理见下表1表1 555工作电压表原理图如下：图2 555脉冲发射电路如上图所示：555电路脉冲计算周期为：T=(R1+2R2)C㏑2；在本图中r1=47K，r2=48k，C=0.1u。
计算下来周期大约为1s钟。
2、递减计时电路该电路由两个74LS192芯片组成，实现30进制的递减计时功能，U2 a,b,c,d 以及U1 c,d输入端全部接地，U1 74ls192 a,b输入端接高电平，实现30进制计数功能。
篮球竞赛30秒定时电路设计
30秒篮球竞赛定时器学院：专业班级：姓名：学号：指导老师：目录第一章序言 (2)第二章任务书的设计 (2)第三章电路的组成............................... . (3)第四章设计原理及步骤 (4)第五章安装与调试 (11)第六章总结 (11)第一章序言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。
第二章任务书的设计一、设计题目：篮球竞赛30秒定时电路二、技术要求1、设计一个30秒计时电路，并具有时间显示的功能。
2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零，启动和暂停/连续计时。
3、要求计时电路递减计时，每隔一秒钟，计时器减一。
4、当计时器递减计时到零（即定时时间到）时，显示器上显示00。
同时发出光电报警信号。
三、给定条件及器件1、集成电路：74LS192 2片，74LS48 2片， NE555 1片2、电阻：10kΩ 4片，15kΩ 68kΩ 1kΩ各1片3、电容：10μF 1片， 0.1μF 1片4、其他器件：发光二极管 1只，共阴极七段LED显示器 2只双刀开关 2只四、设计内容1.电路各部分的组成和工作原理。
2.元器件的选取及其电路图和功能。
3.电路各部分的调试方法。
4.在整机电路的设计调试过程中，遇到的问题的原因及解决的办法。
第三章电路的组成30秒定时器的总体参考方案框图如图所示。
它包括秒脉冲发生器、计数器、译码器、显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个部分。
图1 24秒定时器的方框图一、秒脉冲发生器——产生的信号是电路的时序脉冲和定时标准，但本设计对此信号的要求并不是太高，电路可以采用555集成电路构成。
二、计数器——完成30秒计时的功能。
三、单元译码显示电路——可以用74LS48和共阴极七段LED显示器组成。
电子线路课程设计—篮球竞赛30秒计时器
目录1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 (1)1.1 设计课题任务 (1)1.2 功能要求说明 (1)1.3 总体方案介绍 (1)2 单元电路的设计 (2)2.1 秒脉冲发生器 (2)2.2 计数器 (4)2.3 译码显示 (4)2.4 控制电路 (5)2.5 报警电路 (5)2.6 电路原理图和PCB图 (5)3 芯片引脚及功能说明 (6)3.1 555定时器 (6)3.2 74LS161 (7)3.3 74LS192 (7)3.4 74LS48 (8)4 仿真结果及分析 (10)4.1 仿真总原理图 (10)4.2 仿真结果 (11)小结 (12)元件清单 (13)参考文献 (14)附录 (15)附录A：电路原理图 (15)附录B：电路PCB图 (16)1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 设计课题任务设计并制作一个篮球竞赛计时器1.2 功能要求说明1.准确计时，具有显示30秒计时功能；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30s递减计时器，其计时间隔为1s；4.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。
1.3 总体方案介绍篮球竞赛30秒计时器的总体方案框图如图1.1所示。
它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。
其中计数器和控制电路时系统的主要模块。
计数器完成30秒技术功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示、定时完成报警等功能。
图1.1 30秒计时器的总体方案框图2 单元电路的设计2.1 秒脉冲发生器2.1.1 秒脉冲发生器设计原理用555集成电路组成多谐振荡电路如图2.1所示。
电路的工作原理是：接通电源，电源经外接电阻R1和R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当电压上升至2/3VDD时，会使比较器A1翻转输出低电平，RS触发器复位，输出端U0=0，同时三极管VT导通，电容C通过R2和VT 放电，当电容电压下降到1/3VDD时，比较器A2翻转输出低电平，RS触发器置位，输出端变为高电平，三极管VT截止，C放电终止又开始充电，周而复始，输出端便可获得周期性的矩形脉冲波。
篮球三十秒计时电路设计
综合实践训练二电气13-5班班级姓名学号高梦奇电气13-5班 1305040503 郭铭电气13-5班 1305040505 李连强电气13-5班 1305040508 李文初电气13-5班 1305040509 刘佳欣电气13-5班 1305040510 王新月电气13-5班 1305040516 杨欢电气13-5班 1305040520 郑然然电气13-5班 1305040524篮球竞赛30秒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74LS192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。
显示部分采用四角共阴数码管，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：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 (3)3.1 设计原理 (3)3.2设计方案 (3)3.3.1时钟模块 (4)3.3.2 控制电路 (7)3.3.3报警电路模块 (7)4 电路仿真、安装与调试 (9)4.1 电路仿真 (9)5 结论 (10)参考文献 (10)篮球竞赛30秒计时电路设计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。
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。
篮球定时器电路设计
目录目录篮球定时30秒电路设计 0篮球定时30秒电路设计 (1)1 技术指标 (1)2 设计方案及其比较 (1)2.1模拟电路方案 (1)2.1.1方案一 (2)2.1.2方案二 (3)2.1.3方案比较 (4)2.2数字电路方案 (4)2.2.1方案一 (7)2.2.2方案二 (8)2.2.3方案比较 (8)3 实现方案 (9)3.1模拟电路方案 (9)3.2数字电路方案 (10)4 调试过程及结论 (11)5 心得体会 (12)6 参考文献 (13)篮球定时30秒电路设计1 技术指标设计一种模拟信号运算电路，具体包括加法运算电路和减法运算电路，要求能够实现两路可调模拟信号的加法运算和减法运算。
设计篮球30秒定时电路，要求可以由人触发，定时30秒钟之后发出报警声或者发出告警信号，要求定时时间可以进行调节。
2 设计方案及其比较2.1模拟电路方案加减法运算电路以集成运算放大器为核心元件构成，多个输入信号分别作用于运放的同相输入端和反相输入端，实现对输入信号的加、减法运算，外部电阻决定输入信号的比例系数。
集成运算放大器是具有高增益、高输入阻抗的直接耦合放大器。
它外加反馈网络后可以实现各种不同的电路功能。
如果反馈网络为线性电路，运算放大器可以实现加、减、微分、积分运算；如果反馈网络为非线性电路，则可以实现对数、乘法、除法等运算；除此之外还可能组成各种波形发生器，如正弦波、三角波、脉冲波发生器等。
在本次课程设计中，要求能够实现两路可调模拟信号的加法运算和减法运算，所以需要用到的仪器除了集成运放和直流电压源、万用表、导线之外，还需要固定电阻和可变电阻若干。
在设计实验方案之前，通过查阅相关资料得知，集成运放LF353的引脚图如下：图1 LF353的引脚图2.1.1方案一图中：两个运放都是LF353，R1、R2、RF1和RF2的阻值都选用1KΩ，滑动变阻器的阻值为0到2KΩ.R3和R4为平衡电阻，为了保证运放的两个差动输入端处于平衡的工作状态，避免输入偏流产生附加的差动输入电压。
数字电路课程设计-篮球竞赛30s计时器
目录前言 (2)第一章设计任务及要求 (3)第二章电路设计原理与设计电路 (4)第三章单元模块3.1 秒脉冲发生器 (5)3.2 倒计时电路 (6)3.3 数码管驱动电路 (7)3.4 报警电路 (7)3.5 控制电路 (8)第四章电路仿真、安装与调试4.1 电路仿真 (10)4.2 安装与调试 (10)第五章实验总结 (11)参考文献 (12)附录一 (13)附录二 (14)附录三 (15)前言数字系统中，使用的最多的时序电路是计数器,计数器在生活中得到了广泛的应用。
篮球运动近几年在我国兴起，逐渐成为一种全民健身的项目。
篮球比赛中的30秒规定使得计数器再次发挥了它的功能。
本次设计中利用即为双向计时器的减计数功能完成电路的倒计时。
除了能够显示30秒倒计时外，本设计电路还具有直接清零、暂停、报警等功能。
在正规的篮球比赛中，对时间的精确度的要求较高，有时在最后的几分钟内赛事可以发生很大的逆转。
而运动员控球不可超过30秒的规定更是将比赛对时间的要求精确到了秒甚至更小的单位。
为了满足赛事对时间的要求，设计一个30秒倒计时器，通过显示倒计时，倒计时结束时发出警报帮助裁判更好的判定运动员是否违规。
通过控制电路报警，很大程度上避免了人为因素产生的误差，从而更体现了比赛中的公平公正原则。
并且，随着篮球运动的流行，这种计时器的市场十分可观。
因此，设计一个30秒倒计时器意义重大。
第一章设计任务及要求（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。
第二章电路设计原理本设计是脉冲数字电路的简单应用。
基本设计思路为：利用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”成七段输出，然后直接推成动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。
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篮球竞赛30秒定时电路
定时电路是数字系统中的基本单元电路，它主要由计数器和振荡器组成。
在实际工作中，定时器的应用场合很多，例如，篮球比赛规则中，队员持球时间不能超过30秒，就是定时电路的一种具体应用。
一、设计任务与要求
1．设计一个30秒计时电路，并具有时间显示的功能。
2．设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停／连续计时。
3．要求计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。
4．当计时器递减计时到零(即定时时间到)时，显示器上显示00，同时发出光电报警信号。
二、设计原理与参考电路
1．分析要求，画出原理框图
30秒定时器的总体参考方案框图如图11-1所示。
它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路(简称控制电路)等五个部分组成。
其中计数器和控制电路是系统的主要部分。
计数器完成30秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停／连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。
外部操
作开关
图11.1 30秒定时器的总体设计方案框图
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。
译码显示电路用CD4048和共阴极七段LED显示器组成。
报警电路在实验中可用发光二极管代替。
2．单元电路设计
(1)8421BCD码递减计数器
计数器选用中规模集成电路CD40l92进行设计较为简便，CD40l92是十进制可编程同步加／减计数器，它采用8421码二—十进制编码，并具有直接清零、置数、加／减计数功能。
图11-2是CD40l92的管脚排列图，图11-3是时序波形图。
图中CP U、CP D分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端(上升沿有效)。
PE
1D Q Q CP CP Q Q GND V D R BO CO PE D D U 3
2图11-2 CD40192管脚图
24
D D D D CP Q2Q3CO 时序说明：
1.将所有输出端Q 1-Q 4置0。
2.将数据输入端D 1-D 4的数预置。
3.加计数至8，9，进位，0，1，2。
4.减计数至1，0，借位，9，8，7。
注：作加法计算时，减计数输入端（CP D ）必须为高电平，反之亦然。
图11-3 CD40192的波形图
是异步并行置数控制端(低电平有效)，
、分别是进位、借位输出端(低电平有效)，R 是异步
清除端(清零)，D 4～D 1是并行数据输入端，Q4～Q1是输出端。
CD40l92的功能表见表11-1所示。
CD40l92的工作原理是：当PE =l ，R=0时，若时钟脉冲加入到CP U 端，且CP D =1，则计数器在预置数的基础上完成加计数跳变脉冲；当加计数到9时，CO 端发出进位下跳变脉冲。
若时钟脉冲加入到CP D 端，且CP U =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, BO 端发出借位下跳变脉冲。
由CD40l92构成的三十进制递减
计数器如图11-4所示，其预置数为N=(0011 0000)8421BCD =(30)l0。
它的计数原理是：只有当低位BO 1端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。
当高、低位计数器处于全零，且CP D 为0时，置数端PE 2=0，计数器完成并行置数，在CP D 端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。
图11-4 8421BCD码三十进制递减计数器
(2)辅助时序控制电路 为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。
从系统的设计要求可知，控制电路要完成以下四项功能： ①操作“直接清零”开关时，要求计数器清零。
②闭合“启动”开关时，计数器应完成置数功能，显示器显示30秒字样；断开“启动”开关时，计数器
开始进行递减计数。
③当“暂停／连续”开关处于“暂停”位置时，
控制电路封锁时钟脉冲信号CP ，计数器暂停计数，显
示器上保持原来的数不变，当“暂停／连续”开关处
于“连续”位置时，计数器继续累计计数。
另外，外部操作开关都应采取去抖动措施，以防止机械抖动造成电路工作不稳定。
④当计数器递减计数到零(即定时时间到)时，控
制电路应发出报警信号，使计数器保持零状态不变，
图11-5 时钟信号控制电路
同时报警电路工作(此处用指示LED)。
图11-5是时钟脉冲信号CP的控制电路，控制CP的放行与禁止。
由三个二极管和10K电阻组成与门电路。
当定时时间未到时，CD40l92的借位输出信号BO2=1，则CP信号受“暂停／连续”开关S的控制，当S处于“暂停”位置时,门G2输出0，与门关闭，封锁CP信号，计数器暂停计数；当S处于“连续”位置时，门G2输出1，与门打开，放行CP信号，计数器在CP 作用下，继续累计计数。
当定时时间到时，BO2=0，与门关闭，封锁CP信号，计数器保持零状态不变。
从而实现了功能③、④的要求。
注意，BO2是脉冲信号，只有在CP D保持为低电平时，BO2输出的低电平才能保持不变。
至于功能①的要求，可通过控制CD40192的异步清零端R实现(图中未画出)。
3．总体参考电路
PE接CD40l92的预置数控制端，当开关K1合上时，PE=0，CD40l92进行置数；当K1断开时，=1，CD40l92处于计数工作状态，从而实现功能②的要求。
根据前面的分析和图11-1，可以画出篮球竞赛30秒定时电路。
其参考电路如图11-6所示。
三、实验内容与步骤
1．组装调试秒脉冲产生电路。
注意：555是模数混合的集成电路，为防止它对数字电路产生的干扰，布线时，555的电源、地线应与数字电路的电源、地线分开走线。
2．组装、调试30秒递减计数器与译码显示电路（图11-4）。
输入1Hz的脉冲信号，观察递减计数的过程。
3．设计组装能满足系统要求的时序控制电路（图11-5）。
4．完成30秒定时电路的整体联调，检查电路是否能满足系统的设计要求（图11-6）。
完成情况记入表11-3。
表11-3
篮球竞赛30秒定时电路
8路抢答器参考电路。