篮球24秒倒计时器设计

湖南工业大学电气与信息工程学院

字样；当启动开关断开时，计数器开始计数。

3．当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP，计数器处于锁存状态；当暂停/连续开关断开时，计数器继续累计计数。

（2）设计要求

1、画出电路原理图（或仿真电路图）； 2、元器件及参数选择； 3、列出实验数据和时序波形。 4、电路仿真与调试（用EWB软件）；

设计任务

一、计时器概述

1、计时器的特点及应用

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的应用是相当普遍的。

在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就违例了。本课程设计“智能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。

二、电路设计原理及单元模块

1、设计原理

24秒计时器的总体参考方案框图如图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是系统的主要模块。计数器完成24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。 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，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。

译码显示电路由74LS48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。

主体电路： 24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。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

5

湖南工业大学电气与信息工程学院

钟脉冲信号通过一个与门将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

2、设计方案

图1、电路框图

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，到计时器到零时，通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。

3、单元模块

3.1、所用各个芯片功能

3.1.1、555定时器

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部

6

湖南工业大学电气与信息工程学院

电路框图如右图所示。

图2、555定时器内部结构

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。表6—1 555定时器的功能表

清零端 0 高触发端TH × 低触发Q端TR × 0 导通 保持上一1 0 1 x 状态 1 截止 直接清零 保持上一状态 置1 7

放电管T 功能 1 1 0 湖南工业大学电气与信息工程学院

1 0 0 1 截止 置1 1 1 1 0 导通 清零 表1 555定时器的功能表

3.1.2、74LS48

7448是7段显示译码器,输出高电平有效的译码为5V，用于驱动共阴极数码管，7448除了有实现8器基本功能的输入（DCBA）和输出（Ya～Yg）端外，了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出端。

功能或数字 输入 输出 显示字形

a b c d e f g 灭灯 × × × × × × 0 0 0 0 0 0 0 0 灭灯 试灯 0

×

× × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 8 动态灭灯 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 灭灯

0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 × 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 2 1 × 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 2 3 1 × 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 4 1 × 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 4 5 1 × 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 5 6 1 × 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 6 7 1 × 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 8 1 × 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 8 9 1 × 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 9 10 1 × 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 无效输出 11 1 × 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 12 1 × 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 13

1

×

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

器。工作电压段显示译码7448还引入及既有输入（BI/RBO）

8