篮球比赛30秒倒计时电路设计说明

篮球竞赛30s倒计时的设计

1课程设计背景

二十一世纪，人类迈入信息时代，电子科学技术在人们生活中的运用越来越普遍。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。

篮球作为一项全民健身项目，已有一定的历史。在中国，篮球很盛行，篮球比赛也日趋职业化。篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器，目前多数采用的是24秒制，但随着篮球制度的改革将会采用30秒制。有需要就会有市场，因此设计一款30秒计时器是非常有必要也非常有前景的。

该款计时器是在原来的基础上把24秒制改为30秒制。该计时器要有递减计时及报警功能。因此符合比赛中违例判罚的需要。

在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒限制。一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。

本设计是74LS192芯片作为减数功能的30秒倒计时计数器。该计数器主要包括555构成的震荡电路，74LS192模块，数码管等模块单元。经测试，计数器可实现显示30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、启动功能，发出光电报警信号。该设计电路简单、使用方便，功能稳定多样，具有很强的实用价值。

2课题设计要求

（1）具有显示30S的计时功能；

（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，应发出光电报警信号

3设计任务及目标

（1）根据给出的电路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）进行电路的安装、调试，直到电路能达到规定的设计目标；

（4）写出完整、详细的课程设计报告。

4课题设计框图

5电路设计

5.1设计原理

分析设计任务，该系统包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电

路和报警电路5个部分构成。其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数

器完成30秒倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的清零，启动和暂停/

连续功能、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能。为满足设计要求，设

计控制电路及控制开关时，应该正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接

清零时，要求计数器清零，数码显示器为零。当置数开关闭合时，控制电路应该

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30s 字样。当

启动开关闭合时，计数器开始进行递减计数；当暂停/连续开关断开计数器停止

计数，处于保持状态；当暂停/连续开关闭合时，计数器继续递减计数。当计数

器递减计数到零时（即定时时间到），控制电路发出报警信号。

5.2设计方案

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。利用2个74LS192作为计数模块，最后通过两个带有译码功能的数

码管显示。

6单元模块

6.1脉冲模块

利用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟秒脉冲。555定时器应

外

部操

作开关

用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1、R

2

向电容C充电，其上电

压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C

1

输出翻转，输出电压为

零，同时放电管T导通，电容C通过R

2

放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1、R2又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响

计算公式（T

1 电容C充电时间，T

2

电容C放电时间， q占空比）

T 1=R

1

Cln2

T

2=R

2

Cln2

q=R

1/R

1

+R

2

T=T

1+T

2

为使占空比达50%、T=1s两个电阻应当取值一致，C依经验取值10uf，抗干扰电

容C2 去0.1uf，则通过计算R

1 R

2

应当取值为72KΩ。

555多谐振荡电路图

秒脉冲仿真图

芯片NE555

NE555是时基集成电路，它在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方

式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。下图是NE555的部功能原理框图和部管脚图。

NE555部管脚图

6.2计数模块

倒计时模块设计原理图如下图

计数电路选用两片74LS192进行设计，74LS192是十进制计数器，有“异步

清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端。两片74LS192构成预置数

的三十进制递减计数器，计数器十位接成三进制，计数器个位接成十进制，置数

端A、B、C、D通过开关接高低电平，若接高电平可进行其他置数；此计数器预

置数为（0011 0000）=（30）10，只有当低位端发出错位脉冲，高位计数器才做

减计数。1片74LS192构成1秒减计数电路（即个位）。74LS192的引脚图和功能

表如图所示。它的计数原理是：使加计数脉冲信号引脚CPu=1，计数脉冲加入个