沈阳航空航天大学篮球竞赛30秒计时器设计班级/学号学生

2、作为开关控制定时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。 3、定时器为30秒递减定时器，定时间隔为1秒。 4、当定时器倒计时为零时，数码管不能关灯，应发出光电报警信号。 三、设计要求 1、选择器件时要考虑成本，需要LED显示屏。 2、根据技术指标，通过分析计算确定电路及元件参数。 3、绘制电路原理图（标准化元件和电路图）。 四、实验要求 1、根据技术指标制定实验方案； 验证设计的电路。 2. 实验数据处理与分析。 五、推荐参考资料 1.刘秀文主编。 实用电子电路设计与制作。 M 北京：中国电力出版社，2005 2 主编朱定华． 电子电路测试和实验。 M 北京：清华大学出版社，2004 3 陆勇，主编． 电子电路实验与仿真。 中号

3.北京：北方交通大学出版社，2004 6.按要求撰写课程设计报告。 讲师的年、月、日。 负责老师、年、月、日。 学生签名。 年、月、日。 评分评价表。 意见、建议或需要澄清的问题：讲师签名。 日期： 结果 一、概述 篮球比赛中，规定一方持球时间不能超过30秒，否则将被判犯规。 本课程设计的“篮球比赛30秒计时器”可用于篮球比赛中，将球员持球时间限制在30秒内。 一旦球员持球超过30秒，就会自动报警。 本课程设计了一个篮球比赛的30秒定时器电路。 它由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和定时控制电路五部分组成。当计数器接收到秒脉冲时，开始倒计数。 当倒数到0时，LED亮起并报警。

4、控制电路用于完成计时器的启动、计数、暂停/继续、显示等功能。 该电路采用两块芯片组成递减计数器（基数30）； 控制电路由 和 组成； 第二脉冲发生器由555集成定时器组成； 两个数码管组成显示电路。 2、方案演示 图1 篮球比赛30秒定时器原理框图 篮球比赛30秒定时器原理框图如图1所示。功能电路采用模块化设计，各有其功能。 。 篮球比赛用30秒计时器由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路、报警电路五部分组成。 计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30秒计时功能，控制电路控制计数器的开始计数、暂停和继续计数。 当设置开关被激活时，计数器完成

5、设置功能显示30秒； 当开关打开时，计数器开始计数； 当暂停/继续开关连接到连续计数端子时，计数器开始连续计数，当连接到暂停计数端子时，计数器暂停计数。 当计数器减至零时，发出光电报警信号。 3.电路设计 (1)代码减计数器模块电路 本实验中，计数器采用中规模集成电路设计。 它是十进制同步加减计数器，采用2位十进制编码。 ，功能表如表1所示。表1中的功能表操作 ××00 设置数字 110 向上计数 110 向下计数 ×××1 清零 可以看出，当LD=1、CR=0、CPD= 1、如果有时钟

6、当脉冲加到CPU端子上时，计数器根据预设的数量进行增量计数。 当计数到9时，CO端输出进位下降沿跳变脉冲； 当LD=1、CR=0、CPU=1时，如果在CPD端加一个时钟脉冲，计数器就会按照预设的数递减计数。 当计数达到0时，BO端输出借用下降沿跳跃脉冲。 由此设计了一个三十位减法计数器，具体电路图如图2所示。图中Q0-Q7分别连接到显示解码器的输入端，CPD端连接到脉冲输出第二脉冲发生器的端子。 图中预设数量为N=()=(30)10。 当低位计数器的借位输出端BO输出借位脉冲时，高位计数器开始递减计数。 当计数达到零时，高计数器和低计数器都为零。 ，高位计数器的借位输出端BO输出借位脉冲，使置位端L

7、D=0，则计数器完成设定，在CPD端子输入脉冲的作用下，进行下一个周期的减法计数。 图2 三十位减法定时器 (2) 时钟信号控制电路 图3 时钟信号控制电路 图3 是时钟脉冲信号CP 的控制电路，控制CP 的释放和停止。 当计时时间未到且借位输出信号BO2=1时，CLK信号由“暂停/继续”开关S2控制。 当S2处于“暂停”位置时，门U10A输出0，门U7A关闭并受阻。 CLK信号，计数器暂停计数； 当S2处于“连续”位置时，门U10A输出1，门U2A打开，释放CLK信号，计数器在CLK的作用下继续累加计数。 当定时器到时，BO2=0，门U7A关闭，CLK信号被阻断，计数器保持为零状态。

8、这样，当暂停/继续开关处于暂停状态时，控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显示原来的数字，保持不变； 当暂停/继续开关处于连续状态时，计数器正常计数，功能要求。 注意BO2是脉冲信号，只有当CPD保持低电平时才能保持不变。 (3)第二脉冲信号发生模块电路NE555第二脉冲发生器由555集成定时器组成，其引脚图如图4所示。NE555第二脉冲发生器的周期与其充电时间有关，充电时间如图4所示。图11中电容C1、电阻R1、R2确定的周期计算公式为：T=Ln2(R1+2R2)×C1。 本实验所需时间为1s。 计算出比较稳定的电阻电容值为：R1=15k，R2=68k，C1=10F，C2=10nF。

9. 计算T=1s。 图4 第二脉冲发生电路 (4) 显示模块电路 显示模块用于显示计时模块输出的瞬时计时和中间计时结果。 它由七段数码管组成。 计时模块输出的计时信号由数码管通过解码器进行解码。 展示。 如图5所示。图5为光电报警模块的解码电路（5）。 当计数器倒计数到零时（即计时时间到），控制电路应发出报警信号，使计数器保持在清零状态，同时报警电路工作。 如图6所示。 当计数到零时，两个计数器的借位端的输出大多为低电平（0），因此本设计将高位芯片的借位位反馈到二极管的负极性端。 此时+5V电源使发光二极管通过1k电阻发出光电报警信号。 报警功能完成，倒计时时，端子输出高电平（1），二极管不报警。 +5V 600 BO2

10、图6 发光报警电路 4、性能测试 （1）第二脉冲信号发生电路仿真 将第二信号发生器连接到示波器，如图6。观察输出波形，如图7。 图6 秒脉冲信号发生器模拟图7秒脉冲信号波形（2）30秒设数模拟测试启动S1（低电平）设数功能，LD置低电平并出现30秒字样； 断开S1（高电平），LD置高电平，计数器开始递减计数，如图8所示。 图8 30秒计数设置模拟测试 （3）暂停/继续模拟测试 当暂停/继续切换时S2处于暂停位置（低电平），控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显示原数，保持不变变化，如图9所示； 当暂停/继续开关S2处于连续位置（高电平）时，计数器正常计数如图10

11. 图 9 暂停模拟测试 图 10 连续模拟测试 (4) 报警电路模拟 当计数器达到“00”状态时，高位芯片的借位输出端 BO 产生低电平借位脉冲信号，点亮发光二极管产生光报警信号。 图11 报警电路仿真 5、结论 根据实验结果，本设计方案基本完成了设计要求。 总体来说，该方案是非常可行的。 电路结构简单，排列整齐。 结果与要求一致。但由于产生的脉冲信号不易维护，产生的秒脉冲信号不够稳定和准确，因此仍存在报警时间太短、计数时间不准确等缺陷。足够准确。 使用分频电路代替555信号发生器可以产生稳定的信号发生器。 第二脉冲定时信号，进一步提高电路定时的准确性； 由于产生的借位脉冲信号太短，可以采用展宽电路将脉冲展宽到足够宽的宽度，使发光二极管发光

12. 灯管继续发光。 6.成本效益 综合考虑各方面因素，本方案设计的电路相对经济实惠。 虽然该电路中的原装元件价格便宜，但电路整体性能比较稳定，效果非常好。 可见该方案的性价比还是很高的。 该方案设计的电路如果做成实物图，可以应用到篮球比赛中。 7、课程设计的心得及合理化建议 经过一段时间的查找资料和思考问题，最终设计出设计方案。 在查找资料的过程中我收获颇多。 在这个过程中，我学会了如何查找文献并将其应用到自己的计划中。经过深思熟虑，设计了一个更实用的电路图，然后使用仿真软件进行仿真。 模拟过程中发现了一些问题，并通过自己的努力最终解决了出现的各种问题。 在解决问题的过程中我学到了很多以前不太了解的东西

13、同时培养思考问题的习惯。 经过一番努力，仿真结果满足了设计要求。 在连接物理图的过程中，必须一步一步进行。 如果不小心连接错误，后果将非常严重。 是的，检查接线很困难，所以连接时要小心。 经过最后的努力，物理图产生的结果终于与仿真一致。 最后，在我的不懈努力和老师、同学的帮助下，我的课程设计终于完成了。 课程设计充满欢笑和泪水。 我为一小部分的成功而高兴，为暂时的困难而难过，但整个过程是我快乐的，因为在这个过程中我得到了锻炼，我的动手能力和动脑能力得到了加强，我学到了一些东西。很多书本上学不到的知识，让我深深体会到“一分耕耘，一分收获”的道理。 总之，我在课程中学到了很多东西，很难形容我在设计方面学到了多少。在这里我要感谢我的老师和同学们的帮助。 非常感谢。

14. 家。 参考文献1.刘秀文主编。 由电子电路设计和生产。 [M]北京：中国电力出版社，20052。朱定华主编。 电子电路测试与实验。 [M]北京：清华大学出版社，20043。陆勇主编。 电子电路实验和模拟。 [M]北京：北京交通大学出版社，2004年附录一通用电路图附录二元件清单序号编号名称型号数量1U3 U4可逆十进制计数器U10B二输入一输出与非门U7A二输入一输出与非门定时器与直流电源+5v2+ C2 电容 R2 R3 R6 R7 电阻 U2 七段显示数码管