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24秒篮球赛控制时间计时器的设计2
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篮球24秒计时器课程设计
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3秒自动关闭窗口发器因=0，使＝1，经输出反相缓冲器后，VO＝0；VCO为控制电压端，在VCO端加入电压，可改变两；根据555定时器的控制功能，可以制成各种不同的脉；2．自激多谐振荡器；图2.3.8所示为自激多谐振荡器电路和波形图；脉冲宽度计算公式：Tw1=0.7(R1+R2)C；振荡周期计算公式：T=0.7(R1+2R2)C≈；图2.3.8；分析方法与单稳态电路相似，但电
发器因=0，使＝1，经输出反相缓冲器后，VO＝0；T导通。这时称555定时器“高触发”。
VCO为控制电压端，在VCO端加入电压，可改变两比较器C1、C2的参考电压。正常工作时，要在VCO和地之间接0．01μF（电容量标记为103）电容。放电管Tl的输出端Dis为集电极开路输出。555定时器的控制功能说明见表2.2.2
根据555定时器的控制功能，可以制成各种不同的脉冲信号产生与处理电路电路，例如,史密特触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器等。在此次设计中，采用多谐振荡器来设计。
2．自激多谐振荡器
图2.3.8所示为自激多谐振荡器电路和波形图。自激多谐振荡器用于产生连续的脉冲信号。电路采用电阻、电容组成RC定时电路，用于设定脉冲的周期和宽度。调节RW或电容C，可得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出。
脉冲宽度计算公式：Tw1=0.7 (R1 +R2) C
Tw2=0.7R2 C
振荡周期计算公式：T=0.7 (R1 +2R2) C≈1s
分析方法与单稳态电路相似，但电容器C的充电电阻是R1 +R2 ，放电电阻是R2 。当VC是低电平时，555定时器低触发，VO为高电平，放电管T截止，电容器经（R1 +R2）充电，当充电至VC=VTH&2VCC时，电路高触发，输出
VO变为低电平，放电管T导通，电容器经R2放电，当放电至VC=VTR&1VCC时，电路又进入低触发，VO变为高电平，如此周而复始，循环不止，输出连续脉冲信号。
各控制开关的设计
启动、暂停、清零功能的设计
在本次设计中，由于设计的要求，要实现计数器的暂停、复位和启动控制，所以需要设计三个开关来控制电路，对于启动和清零开关而言，我们只需设计一个以电平的高低来控制的按键开关即可，把开关一端接地，另一端通过一电阻接电源，其中启动开关和74192的11脚相连，而清零开关与74192的14脚相连即可。在这里，主要介绍暂停开关的设计，因为实际使用时开关会有抖动现象，所以我用基本RS触发器来设计暂停开关相连，用来消除抖动。基本RS触发器如图2.3.9为由两个与非门交叉耦合构成的基本RS触发器，它是无时钟控制低电平直接触发的触发器。基本RS触发器具有置“0”、置“1”和保持三种功能。通常称S为置“1”端，因为 S=0时触发器被置“1”；R为置“0”端，因为R=0时触发器被置“0”。当S=R=1时状态保持，当S=R=0时为不定状态，应当避免这种状态。
二与非门组成的基本RS触发器
（a）逻辑图
(b) 逻辑符号
基本RS触发器的逻辑符号见图2.3.9 (b)，二输入端的边框外侧都画有小圆圈，这是因为置1与置0都是低电平有效。输入74192的时钟脉冲由下图2.3.10所示电路输出接到74LS192的CPD脚。还有一端输入由借位信号输入。
由于元器件限制，本设计中所使用的2进1出和3进1出的与非门均由集成芯片代替，其中2进1出芯片为74LS00，3进1出为74LS10，由于芯片很简单，所以没有过多介绍。以下图2.3.11为两芯片的引脚图。
总电路设计仿真图
各控制开关的使用功能
电路图如上图所示，根据设计要求，要达到清零、暂停、复位和报警功能，所以在此设计中，使用了三个开关来实现各功能。电路通过开关S1来控制电路的启动和复位功能，它通过接高低电平输入74192的预置端11脚来控制计数器的启动和复位。开关S2控制计数器的清零功能，它通过输入高低电平的输入74192的14脚CR清除端来实现清零功能。而S3则通过加高低电平来实现基本RS触发器，从而控制计数器的暂停和连续功能。
本设计主要通过模块化思想，逐步实现设计所需达到的功能要求；
时钟模块为减计数提供一个频率为1HZ的脉冲信号，从而实现计数器计数间隔为1秒钟；
计数、译码显示模块主要是为了达到能显示减计数功能；
报警模块是为了实现当减计数到零时发出光电报警信号；
控制模块主要是为了实现计时器的启动、直接清零和暂停/连续功能，其中在直接清零时。由外控制开关控制译码器消隐端，从而可以实现显示译码器灭灯，通过暂停/连续开关从而实现断定计时功能。
至此，本设计完成所有任务及要求。
此次电子线路课程设计让我获益匪浅，使我尝到了将所学的知识用于实践的喜悦和成就感。
此课程设计所设计制作的篮球竞赛24秒计时器是一个实用性设计。此次设计的成不仅为所学的专业课程打下了坚实的基础，提高了我们对分析与解决问题的能力，也在研究与电子爱好追求上做了一个很好的起步。
在这个设计中，我学到了学习理论时学不到的东西，不但锻炼我的动手能力而且巩固我们所学的理论知识，这样实践与理论相结合就可以更快而有效地掌握知识。
同时非常的感谢在设计与制作的过程中热心指导与帮助我的老师和同学们。
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要 ........................................................................................................................................ 1
第1章 绪论 .............................................................................................................................. 2
1.1 毕业设计背景 .............................................................................................................. 2
1.2 设计任务及要求 .......................................................................................................... 2
1.2.1 设计任务 ............................................................................................................ 2
1.2.2 基本要求及目标 ................................................................................................ 2
第2章 电路框图及工作原理 .................................................................................................. 3
2.1 设计方案 ...................................................................................................................... 3
2.2 电路框图 ...................................................................................................................... 3
第3章 单元电路的设计 .......................................................................................................... 5
3.1 24进制计数器的设计 .................................................................................................. 5
3.2 数码显示电路的设计 .................................................................................................. 6
3.3 秒脉冲的设计 .............................................................................................................. 8
3.4 控制开关电路的设计 ................................................................................................ 10
3.5 报警电路的设计 ........................................................................................................ 10
3.6 整机工作原理 ............................................................................................................ 11
第4章 电路仿真 .................................................................................................................... 12
论 ...................................................................................................................................... 16
参考文献 .................................................................................................................................. 17
附录1 篮球竞赛24秒计时器总电路原理图 ....................................................................... 18
附录2 元器件清单 ................................................................................................................. 19
随着电子技术的飞速发展，社会步入了信息时代，人们的生活水平在逐步提高，因而对电子产品提出了更高的要求。
篮球竞赛24秒计时器可用于篮球比赛中对球员持球时间24秒限制。不仅能进行时间追踪，还具有直接清零、启动、暂停、连续以及光电报警功能，同时采用七段数码管来显示时间，可以方便的实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出报警信号。在社会生活中也具有广泛的应用价值。
计时器主要是由计时电路、控制电路、以及译码显示电路3个部分组成。电路结构简单，功能方便、快捷。
关键字 计时器；光电报警；七段数码管；电路
第1章 绪论
1.1 设计意义
随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥这越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活中不可缺少的一部分，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。例如，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。此次设计的“篮球竞赛24秒计时器”就可用于篮球比赛中，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，它就自动报警从而判定此球员的犯规。
1.2 设计任务及要求
1.2.1 设计任务
1.显示24秒计时功能。
2.设置外部操作开关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，其计时间隔为1秒。
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 基本要求及目标
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.写出完整、详细的设计报告。
第2章 电路框图及工作原理
2.1 设计方案
方案一：采用计数器74LS192作为核心部分。同时选择74LS48作为BCD码译码器来对7段数码显示管进行译码驱动，两个七段数码显示管进行显示。采用555计时器制成的多谐振荡器，进行秒脉冲的输入。因为我们需要对其进行暂停、清零、报警等控制，所以我们使用了两个开关来控制计数器的各功能的实现，从而实现各种功能。
方案二：采用单片机AT89S51作为核心部分，编写程序。用74LS48和7段数码显示管组成显示电路。采用三个开关控制启动、暂停、清零、报警从而实现各种功能。
在两个方案中，单片机价格比较贵，编写程序繁琐，原理说明性不够强，所以在本次设计采用方案一。
2.2 电路框图
24秒倒计时计时器的方案框图如图2-1所示。它是由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和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24秒计时功能，控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数功能，译码显示电路完成数字显示功能，报警电路产生光电报警功能。秒脉冲发生器产生时钟脉冲信号，这个信号作为电路的定时标准，其电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡其构成。
图2-1 24秒计时器系统设计框图 控制电路手动置数计数器，译码显示电路出现显示，秒脉冲发生器产生秒脉冲刺激计数器递减，随之译码显示电路递减。暂停/连续时，控制电路控制秒脉冲发生器暂停/
连续秒脉冲，随之计数器和译码显示停止/连续工作。译码显示为零时触发报警电路产生报警。
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