篮球比赛计时器设计 文档

济源职业技术学院

毕业设计

题目篮球比赛计时器设计

系别机电工程系

专业机电一体化

班级xxxxxxxx

姓名Xxx

学号09011431

指导教师xxx

日期2011年6月22日

设计任务书

设计题目

篮球比赛计时器设计

基本要求

第一，篮球比赛上下半场四节制，每节12 min，要求能随时暂停，启动后继续计时，一节比赛结束后应可清零。

第二，按篮球比赛规则，进攻方有24 s为倒计时。要求进攻方得到发球权后，必须在24 s内完成一次进攻，否则将球权判给对方，因此需要一个具

有24 s的倒计时功能。

第三，“分”、“秒”显示用LED数码管，应配用相应译码器。

第四，用扭子开关控制计时器的启动／暂停。

第五，24s计时时间到、每节结束和全场结束能自动音响提示。

工作原理及参考方案

篮球比赛计时器实际上是一种多功能倒计时装置，它包括12 min、24 s倒计时，按键启停功能和自动音响提示等，其组成原理框图如图2．3．2所示。该电路主要由秒信号发生电路、启停电路、声响电路、门控电路、显示电路和计数电路等组成。一旦发球，启停电路启动，计时器开始工作，即12 min、24 s倒计时同时工作。当发球权交给对方时，24 s倒计重新开始计时，而12 min倒计时继续工作。当启停电路暂停时，12 min、24 s倒计器保持原来的数据不变，等到重新启动开始工作。

指导教师（签名）：

摘要

本设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛24秒和12分钟倒计时器。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应用价值。

本电路主要有五个模块构成：秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路。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。当控制电路的置数开关闭合时，在数码管上显示数字24，每当一个秒脉信号输入到计数器时，数码管上的数字就会自动减1，当计时器递减到零时，报警电路发出光电报警与蜂鸣信号。

关键词：计数器 24秒倒计译码显示电路控制电路报警电路

目录

第一章、总体设计思路、基本原理和框图 (5)

1.1设计思路 (5)

1.2基本原理 (5)

1.3总体设计框图 (6)

第二章单元电路设计与方案比较（各单元电路图） (7)

2.2秒、分倒计数器的设计 2.2.1 24秒倒计时电路 (8)

2.2.2 12分钟倒计时电路设计 (9)

第三章总设计（总电路图） (13)

第四章安装、调试步骤 (14)

第五章性能测试和结果分析 (15)

第六章附录（元器件清单） (16)

致谢 (17)

参考文献 (18)

第一章、总体设计思路、基本原理和框图

1.1设计思路

篮球比赛计时器的主要功能包括： 12分钟倒计时、进攻方24秒倒计时计时暂停，重新开启和结束警报提示。该计时系统由以下四个电路模块组成：1秒时基产生器：这部分利用32.768KHz需要通过分频器，最终产生1赫兹的电信号，驱动整个电路的运作。这一模块主要是利用CD4060和CD4027的锁存和分频功能来实现。

12分钟倒计时：这部分电路完成12分钟倒计时的功能，比赛准备开始时，屏幕上显示12：00字样。当比赛开始时，倒计时从12：00开始逐秒递减到00：00。这一模块主要利用双向计数器74LS192的减计数功能来实现。

攻方24秒倒计时：这部分电路与12分钟倒计时功能类似，当比赛准备开始时，屏幕上显示24秒字样，当比赛开始后，倒计时从24逐秒倒数到00。这一模块主要也是利用双向计数器74LS192来实现。

节数记次：四个LED分别表示四场节次，根据比赛场次的转换，用适当的方法使这四个LED依次自动指示四场节次。

警报提示：当两个计数器中任一个计时到零时，BO端出现低电平。通过和二极管作用，发光二极管亮，起到报警作用。

1.2基本原理

主体电路：即倒计时部分。包括12分钟和24秒倒计时。12分钟倒计时的基本原理：比赛处于准备开始阶段，扳动启动开关G使倒计时计数器相应的置数或清零端有效，显示设定的时间12：00，当主裁判抛起球，比赛开始，扳动G，倒数计时器开始工作（相应的置数、清零端无效），计时器逐秒进行倒计显示。当有球员犯规，裁判吹哨，整个计时系统的倒计时暂停，这个功能通过暂停开关S截断时钟脉冲的传输来实现。当倒数计时器计数到零时，选取“00：00”这个

状态，通过组合逻辑电路给出截断信号,让其与时钟脉冲在与非门中将时钟脉冲截断，从而计时器在计数到零时停住。24秒计数芯片的置数端和12分的置数、清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端也无效，24秒的倒数计时器与12分的倒数计时器同时开始进行倒计时，逐秒倒计到零。同样也是选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与非门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

节次电路：用四个D触发器和适当的组合逻辑电路搭成四位的移位寄存器，四个LED分别接在这四个D触发器的输出Q上，当一天和尚撞一天钟12分钟重置时，电路自动移位指示节次。

警报提示：为了给出警报提示，可在计数器的输出端用一个普通二极管和LED二极管。当计数为0时，QO输出为0，LED灯亮起。

1.3总体设计框图

总体电路说明：

倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反馈和置数实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要。由于该系统特殊的需要，到各计时器到零时，通过停止控制电路使计数器停止计数并用LED发出警报。而节次计数是通过12分钟的重置来实现的。