课程设计--篮球竞赛24秒计时器

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1、一、 课题名称 二、内容摘要 本设计主要是完成篮球竞赛 24 秒计时器，显示 24 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、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数 码管显示器全部显示为“0”；计时器为 24 秒递减计时，其计时间隔为 1 秒；计时 器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。 整个电路的设计借助于 Multisim 10.0.1 仿真软件和数字逻辑电路相关理论 知识，并在 Multisim 10.0.1 下设计和进行仿真，得到了预期的结果。 关键字：关键字：计时器；数码显示器；Multisim 随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越

2、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。在篮球比赛中，规 定了球员的持球时间不能超过 24 秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛 24 秒计时器” ，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犯规。 本设计主要能完成：显示 24 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、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯； 计时器为 24 秒递减计时其计时间隔为 1 秒；计时器递减计时到零

3、时，数码显示 器不灭灯，同时发出光电报警信号等。 三、设计内容及要求 1.2.1 基本要求 (1）显示 24 秒计时功能。 （2）控制计时器直接清零、启动、暂停/连续功能。 （3）计时器为 24 秒递减计时器。 （4）递减计时到零时，显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。 1.2.2 设计任务及目标 （1） 根据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） 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求； （4） 写出完整、详细的课程设计报告。 四、方案论证及比较 本设计的核心部分是要设计一、 个 24s 倒计数器，并且对计数结果进行实时显示，同

4、时要实现设计任务中提 到的各种控制要求，因此该系统包括秒脉冲发生电路，计数器电路，译码显 示电路，控制电路和电路报警电路 5 部分。其中，计数器电路和控制电路时系统 的主要部分。计数器电路完成 24s 倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器 的启动记数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统 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。在操作 直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器显示零。当启动开关闭合时，控 制电路应封锁时钟信号 CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示 24S 字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停。连续开关拨在暂

5、停位置上 时，计数器停止计数，出于保持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继 续递减计数。系统设计框图如（1） 、 （2） 。 （1）方案方案 1： 图图 1 整体方框图一整体方框图一 （2）方案）方案 2： 方案一的控制电路对每一单元模块实行独立的控制， 相对与方案 2 电路更具有 稳定性，所以我们选择方案 1。 秒 脉 冲 发 生 计数器 控制电路 报警电路 译码显示 外 部 操 作开关 图图 2 整体方框图二整体方框图二 秒脉冲发生器 计数器 译码显示 控制 电路 报警电路 外部操 作开关 五、单元电路的设计、参数计算和器件选择 3.2.1 标准脉冲发生电路的设计 秒脉冲发生电路产生

6、的信号是电路的时序脉冲和定时标准，本电路采用 555 集成电路构成。 TRIG 2 OUT 3 4 CVOLT 5 THOLD 6 DISCHG 7 8 1 RESETVCC GND U6 NE555 R1 15k R2 68k C2 1uF C1 0.01uF R9 1K VCC 图图 3 标准秒脉冲发生电路标准秒脉冲发生电路 标准脉冲电路如上图所示1，它由555定时器组成的多谐振荡器，为系统提 供时钟秒脉冲。555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通VCC通过电阻R1 和R2向电容C2充电，其上电压按指数规律上升，当UC上升至2/3VCC，使3脚输出 为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C2通过R2和T放电，2脚处电压下降， 当2脚处电压下降到VCC/3时，3脚处电压翻转为高电平，电容C2放电所需的时间 为 CRCRtpL227.02ln （1） 当放电结束时，T截止，VCC将通过R1，R2向电容C2充电，2处电压由VCC上 升到2/3VCC所需时间为 CRRC