籃球24s計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)及制作

..>籃球24s計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)與制作設(shè)計(jì)要求籃球比賽24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)1、具有顯示24s倒計(jì)時(shí)功能：用兩個(gè)共陰數(shù)碼管顯示，其計(jì)時(shí)間隔為1s。2、分別設(shè)置啟動(dòng)鍵和暫停/繼續(xù)鍵，控制兩個(gè)計(jì)時(shí)器的直接啟動(dòng)計(jì)數(shù)，暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)功能。3、設(shè)置復(fù)位鍵：按復(fù)位鍵可隨時(shí)返回初始狀態(tài)，即進(jìn)攻方計(jì)時(shí)器返回到24s。4、計(jì)時(shí)器遞減計(jì)數(shù)到"00”時(shí)，計(jì)時(shí)器跳回"24”停頓工作，并給出聲音和發(fā)光提示，即總體設(shè)計(jì)思路、根本原理和框圖1.設(shè)計(jì)思路本課程設(shè)計(jì)是脈沖數(shù)字電路的簡(jiǎn)單應(yīng)用，設(shè)計(jì)了籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器。此計(jì)時(shí)器功能齊全，可以直接清零、啟動(dòng)、暫停和連續(xù)以及具有光電報(bào)警功能，同時(shí)應(yīng)用了七段數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間。此計(jì)時(shí)器有了啟動(dòng)、暫停和連續(xù)功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)計(jì)時(shí)功能，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，會(huì)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。本設(shè)計(jì)完成的中途計(jì)時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)了在許多的特定場(chǎng)合進(jìn)展時(shí)間追蹤的功能，在社會(huì)生活中也具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。

籃球競(jìng)賽記時(shí)系統(tǒng)的主要功能包括：進(jìn)攻方24秒倒計(jì)時(shí)和計(jì)時(shí)完畢警報(bào)提示。攻方24秒倒計(jì)時(shí)，當(dāng)比賽準(zhǔn)備開(kāi)場(chǎng)時(shí)，屏幕上顯示24秒字樣，當(dāng)比賽開(kāi)場(chǎng)后，倒計(jì)時(shí)從24逐秒倒數(shù)到00。這一模塊主要是利用雙向計(jì)數(shù)器74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)；警報(bào)提示：當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)到零時(shí)，給出提示音。這局部電路主要通過(guò)移位存放器和一些門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

此計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)采用模塊化構(gòu)造，主要由以下3個(gè)組成，即計(jì)時(shí)模塊、控制模塊、以及譯碼顯示模塊。在設(shè)計(jì)此計(jì)時(shí)器時(shí)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)起來(lái)更加簡(jiǎn)單、方便、快捷。此電路是一時(shí)鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，譯碼顯示、報(bào)警為主要功能，在此構(gòu)造的根底上，構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個(gè)局部。2.根本原理24秒計(jì)時(shí)器的總體參考方案框圖如圖1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路和輔助時(shí)序控制電路〔簡(jiǎn)稱(chēng)控制電路〕等五個(gè)模塊組成。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計(jì)數(shù)器完成24秒計(jì)時(shí)功能，而控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時(shí)時(shí)間到報(bào)警等功能。

秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)是電路的時(shí)鐘脈沖和定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，但本設(shè)計(jì)對(duì)此信號(hào)要求并不太高，故電路可采用555集成電路或由TTL與非門(mén)組成的多諧振蕩器構(gòu)成。

譯碼顯示電路由74LS48和共陰極七段LED顯示器組成。報(bào)警電路在實(shí)驗(yàn)中可用發(fā)光二極管和鳴蜂器代替。

主體電路：24秒倒計(jì)時(shí)。24秒計(jì)數(shù)芯片的置數(shù)端清零端共用一個(gè)開(kāi)關(guān)，比賽開(kāi)場(chǎng)后，24秒的置數(shù)端無(wú)效，24秒的倒數(shù)計(jì)時(shí)器的倒數(shù)計(jì)時(shí)器開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展倒計(jì)時(shí)，逐秒倒計(jì)到零。選取"00”3.總體設(shè)計(jì)框圖總體電路說(shuō)明：

倒計(jì)時(shí)功能主要是利用192計(jì)數(shù)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)利用反響和置數(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，以適合分和秒的不同需要。由于該系統(tǒng)特殊的需要，到計(jì)時(shí)器到零時(shí)，通過(guò)停頓控制電路使計(jì)數(shù)器停頓計(jì)數(shù)并發(fā)出蜂鳴警報(bào)。各單元電路設(shè)計(jì)各芯片的用法和功能74LS4874LS48輸入信號(hào)為BCD碼，輸出端為a、b、c、d、e、f、g共7線，另有3條控制線。端為測(cè)試端。在端接高電平的條件下，當(dāng)時(shí)，無(wú)論輸入端A、B、C、D為何值，a～g輸出全為高電平，使7段顯示器件顯示"8”字型，此功能用于測(cè)試器件。端為滅零輸入端。在，條件下，當(dāng)輸入A、B、C、D=0000時(shí)，輸出a～g全為低電平，可使共陰LED顯示器熄滅。但當(dāng)輸入A、B、C、D不全為零時(shí)，仍能正常譯碼輸出，使顯示器正常顯示。RBO端為消隱輸入端。該輸入端具有最高級(jí)別的控制權(quán)，當(dāng)該端為低電平時(shí)，不管其他輸入端為何值，輸出端a～g均為低電平，這可使共陰顯示器熄滅。另外，該端還有第二功能——滅零信號(hào)輸出端。當(dāng)該位輸入的A、B、C、D=0000時(shí)，此時(shí)輸出低電平；假設(shè)該位輸入的A、B、C、D不等于零，則輸出高電平。假設(shè)將與配合使用，很容易實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示時(shí)的滅零控制。74ls48功能表如下：555定時(shí)器555定時(shí)器應(yīng)用為多諧振蕩電路時(shí)，當(dāng)電源接通Vcc通過(guò)電阻R1.R2向電容C充電，其上電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)u上升至2/3Vcc，會(huì)使比較器C1輸出翻轉(zhuǎn)，輸出電壓為零，同時(shí)放電管T導(dǎo)通，電容C通過(guò)R2放電；當(dāng)電容電壓下降到1/3Vcc，比較器C2工作輸出電壓變?yōu)楦唠娖?，C放電終止，Vcc通過(guò)R1。R2又開(kāi)場(chǎng)充電；周而復(fù)始，形成振蕩。則其振蕩周期與充放電時(shí)間有關(guān)，也就是與外接元件有關(guān)，不受電源電壓變化影響。輸出波形的振蕩周期可用過(guò)渡過(guò)程公式計(jì)算：、、當(dāng)時(shí)，把代入三要素方程。于是可解出:、、當(dāng)時(shí)，代入公式,于是可解出：振蕩周期T于是為了產(chǎn)生周期為1秒的脈沖，可以使、、74LS19274LS192是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，具有"異步清零〞和"異步置數(shù)〞功能，且有進(jìn)位和借位輸出端。當(dāng)需要進(jìn)展多級(jí)擴(kuò)展連接時(shí)，只要將前級(jí)的端接到下一級(jí)的CP+端，端接到下一級(jí)的CP-端即可。74192功能表：操作×××1清零××00置數(shù)↑110加計(jì)數(shù)1↑10減計(jì)數(shù)1110保持2.

單元模塊信號(hào)發(fā)生局部秒脈沖的產(chǎn)生由555定時(shí)器所組成的多諧振蕩電路完成。電路圖如以下圖所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，555定時(shí)器產(chǎn)生周期為1s的脈沖；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電路不能輸出信號(hào)，于是沒(méi)有脈沖輸入74LS192中，故74LS192在保持狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)暫停功能。圖2信號(hào)發(fā)生電路倒計(jì)時(shí)局部24秒倒計(jì)時(shí)電路。這局部電路的主體局部在時(shí)鐘脈沖的輸入情況下工作，下面進(jìn)展具體分析。計(jì)數(shù)器的倒計(jì)時(shí)功能。用兩片74LS192分別做個(gè)位〔低位〕和十位〔高位〕的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，由于本系統(tǒng)只需要從開(kāi)場(chǎng)時(shí)的"24〞倒計(jì)到"00〞然后停頓，所以，這里的高位不需要做成六十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。因?yàn)轭A(yù)置的數(shù)不是"00〞，所以我選用置數(shù)端LOAD來(lái)進(jìn)展預(yù)置數(shù)。時(shí)鐘脈沖分別通過(guò)兩個(gè)與門(mén)才再輸進(jìn)個(gè)位〔低位〕的down端，當(dāng)停頓控制電路送來(lái)停頓信號(hào)時(shí)，截?cái)鄷r(shí)鐘脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路的停頓功能。低位的借位輸出信號(hào)用作高位的時(shí)鐘脈沖。兩片計(jì)數(shù)器具體接法。Vcc、UP接+5V電源，GND接地；時(shí)鐘脈沖從與門(mén)輸出后接到低位的down，然后從低位BO’接到高位的down；輸入端低位C、高位B接電源，其他引腳和CLR都接地。LOAD接到開(kāi)關(guān)C的活動(dòng)端，C的另外兩引腳分別接G的活動(dòng)端和地。而G的另外兩個(gè)引腳分別接到電源和地。圖324秒倒計(jì)時(shí)電路停頓控制電路倒數(shù)計(jì)數(shù)器到零時(shí)，需要將電路轉(zhuǎn)換到"24”并且停住?，F(xiàn)在選取計(jì)數(shù)器到零的狀態(tài)24秒計(jì)到"00”，從各引腳引出線接到二腳與非門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)器從"00”狀態(tài)轉(zhuǎn)換到"99”時(shí)，用與非門(mén)把該狀態(tài)轉(zhuǎn)換成低電平〔其余時(shí)間為高電平〕控制。使電路轉(zhuǎn)換到"24”。由于數(shù)字99是在很短的時(shí)間才能看到，用肉眼是看不到的，于是能實(shí)現(xiàn)從"00”到"24”的轉(zhuǎn)換。再通過(guò)與非門(mén)所組成的觸發(fā)器的輸出端輸出低電平，使74LS192處于保持狀態(tài)。這樣就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換并停頓的電路。圖4停頓控制電路警報(bào)提示裝置警報(bào)提示就是完成任一計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)完畢時(shí)，系統(tǒng)給出連續(xù)的提示音。當(dāng)電路由"00〞到"24〞時(shí)，下面一個(gè)與非門(mén)輸出低電平，而鳴蜂器的和LED1的正極已經(jīng)接了高電平，故這時(shí)由于兩端存在電壓差，所以鳴蜂器和LED1均能正常工作。從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)。圖5警報(bào)提示電路設(shè)計(jì)仿真演示圖6仿真電路圖由555定時(shí)器輸出秒脈沖經(jīng)過(guò)R30輸入到計(jì)數(shù)器IC4的CD端，作為減計(jì)數(shù)脈沖。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)計(jì)到0時(shí)，IC4的(13)腳輸出借位脈沖使十位計(jì)數(shù)器IC3開(kāi)場(chǎng)計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到"00”時(shí)應(yīng)使計(jì)數(shù)器復(fù)位并置數(shù)"24”。本電路利用從"00”到"99”時(shí)，通過(guò)與非門(mén)，使電路置數(shù)到"24”并且保持該狀態(tài)。由于"99”是一個(gè)過(guò)渡時(shí)期，不會(huì)顯示出來(lái)，所以本電路采用"99”作為計(jì)數(shù)器復(fù)位脈沖。當(dāng)計(jì)數(shù)器由"00”跳變到"99”時(shí)，利用個(gè)位和十位的"9”即"1001”通過(guò)與非門(mén)IC5去觸發(fā)Rs觸發(fā)器使電路翻轉(zhuǎn)，從11腳輸出低電平使計(jì)數(shù)器置數(shù)，并保持為(1)J1：手動(dòng)復(fù)位按鈕。當(dāng)按下J1時(shí)，不管計(jì)數(shù)