篮球倒计时课程设计报告.docx

数字电子技术课程设计报告题目：篮球倒计时设计学生学号：—学生姓名： 专业班级：起止日期：篮球倒计时牌设计任务书［设计目的与要求设计一个篮球倒计时牌准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计 的电路具有以下功能：（1） 设计的倒计时牌，能直接显示“分”，“秒”；（2） 能同时实现1分钟暂停倒计时，中场10分钟暂停倒计时；（3） 终场和暂停的声音提示；（4） 注意3种倒计时之间的相互逻辑2设计内容（1） 画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2） 确定元器件及元件参数；（3） 进行电路模拟仿真；（4） SCH文件生成与打印输出；3编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会4参考文献5篮球倒计时电路原理图6总结摘要：本电路通过555与组成的多谐振荡器产生一定频率的脉冲信号，经分频器分频 输出标准的秒脉冲信号，送往倒计时电路，计时电路的秒计时、分计时输出则送往 译码显示电路，显示出当前时间此外电路还有报警电路关键词：多谐振荡器、555电路、门电路、计数器、译码器、显示器、T触发器1引言在我们举行篮球比赛时经常使用到倒计时电路来计算时间篮球倒计时电路为我 们的篮球比赛提供了便利，它利用集成电路成，时间准确，而且有报警功能，具的提醒的 作用，数字显示清晰直观.下面介绍篮球倒计时器的电路设计 2总体设计方案2.1设计思路由555定时器与RC组成的振荡器产生一个周期为1ms脉冲信号，送往分频器。

分频器由3个74LS90级联而成，每个块为1/10分频，三个级联最后输出即为所需的 1HZ的秒脉冲信号此信号送往20/10分钟倒计时电路、1分钟暂停倒计时电路、24秒 进攻倒计时电路和报警电路等秒计时器和分计时器都是由4510组成的60进制的计 数器，秒计时器引入1HZ的秒脉冲后进行减计数，当减计数累计够60秒时发出借位 信号，分计时器被触发，减计数分计时器与秒计时器类似20/10分钟倒计时器则 有20与10进制两种计时电路，完成时实转换，另外电路还有报警电路，当中场结束 时或暂停结束或24秒进攻结束时，输出信号来驱动报警音响电路，发出响声12设计方框图24秒显示电路20/10分钟显示电路60秒显7K电路图1总体方框图3设计原理分析3.1秒脉冲电路该电路主要由振荡电路和分频器组成3.1.1振荡电路的设计振荡电路由555集成定时器和RC组成的多谐振荡器其电路原理图如图2所示555内部的比较器灵敏度较高，而且采用双差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响小其中2脚为触发输入，5脚为控制电压，6脚为阈值输入，7脚为放电端，8为电源,图3 555定时专当接通电源后，电容6被充电，榛上升，当榛上升到有必 时，触发器被复位，同时放 电BJT T导通，此时Vo为低电平，电容C2通过 此4R3和T放电，使榛下降。

当V下降到V/3时, 触发器又被置位，Vo翻转为高电平，电容器6放 电志需时间约为0=0.71^6当放电结束后，T截止，Vn将通过R】，R?(可调), R3向电容器6充电，Vc由Vcc/3上升到ZVcc/3所 需时间为 tph=0 7(Ri+R2+R3)C,当 Vc 上升到 2Vcc/3 时，触发器又发生翻转，高频方波信号，频率为 &=l/(tpi+tph)=l 43饵i+R2+2R3)C,其中 R3 为可调电 阻，可以调节R?得到需要的频率，本电路要求 4=10^0送往分频器3.1.2分频器的设计图4振荡器工作波形分频器的电路原理图如图5所示1000HZ^0>CLKO831CLKD CLK10OQ1牒MSIMK1+ >CLKOJo>CLKl7ILS90 74U907ILS90图5分频器原理图QOQIQ2图6 74LS90原理图03分频器的主要功能是产生标准的秒脉冲信字 本电路选 表1 74LS90-BCD十进制计数时序用的是74LS90,用三块级联组成分频器，其内部结构如图6 .所示CPQdQcQbQa它由4级触发器与几个控制门组成为下降沿触发，其00000中第一级触发器是一个独立的1位二进制计数器计数脉冲CPA10001从14脚输入，Qa端输出，每输入一个脉冲Qa状态翻转一次。

0010第二至第四触发器组成一个独立的五进制计数器，计数脉冲30011CPb从1脚输入，QiQ及Q3输出若将Qo与CPb相连接，计40100数脉冲由CPa输入，则Q3Q2Q1Q0的输出为8421的BCD码构50101成一个BCD码十进制计数器，计数时序如表1所示6011074LS90有两个复位端MR】、MR?和两个置位端MS】、K4S2,70111复位端和置位端都为高电平有效不用时将它们接地即可因8100074LS90为1/10分频，将3片进行级联，可获得需要的1HZ的91001脉冲信号，此信号从第3片的Q3输出，送往秒计数电路3.2倒计时电路4510是异步复位，可预置数，十进制（BCD码）可逆计数器MR是复位端当MR = 1时，无论其他输入端是什么状态，计数器都被清零PE是异步预置数允许端当PE=1时，预 置数输入端P0-P3上的数据被置入计数器当MR=0, PE=O,进位端3=0时，计数器计数 此时U/D端可控制计数的加、减，当U/D = 1时，每有一个CP±升沿，计数器的计数值加“1”, 当UZD = 0时，每有一个CP上升沿，计数器的计数值减“1”页是进位借位输出端当加计数 计数到最大计数值电，就要进位；当减计数到“0”时，就要借位。

这时霜在一个周期内保持为 “0”其他情况下页均为“1”3.2.1 20分钟/10分钟倒计时电路20/10分钟倒计时电路主要由四片4510组成，可通过改变分十位的置数实现20分钟倒计时 和10分钟倒计时的转换因是倒计时电路，U/D端接低电平秒个位:其变化范闱是0000-1001十个状态，没有多余状态，无须置位,所以这PO,P1,P2,P3,PE 均接低电平秒脉冲送入其CP端，当Q3Q2Q1Q0由0000变为1001时，借位端C5发出借位信 号0即而由1变0而送往秒十位的CP端秒十位：其变化范围为0000-0101六个状态，有多余状态，正常时Q3Q2Q1QO=OOOO,下一 个状态为1001现应置位为0101,故P3P2P1PO=O101.Q3Q2Q1Q0由0000变为0101时,员由1 变为0,其觅送往分个位的CP端Ou4C « u q « ev q o a 3荷％1511< n u Q » O< « u Q 应％U5 Milv g a h xMilv g o a n m■< tt u Q 二|甘挡•-CD1 OOC P0QI P102 P2QJ P3CLK WD PECD ClCLK UQ PE 1SIP0PlP2P3CD(HCLKUQPH1SI至报警电路R CI图7 20/10分钟倒计时电路分个位：其变化范围也为0000-1001十个状态，所 以其接法与秒个位相同，其霜送往分十位CP端。

分十位：分十位应根据20分钟倒计时或10分钟 倒计时将P3P2P1P0分别置位为0010和0001, P3P2 接低电平，P1P2均在0, 1间变化，可■用一个T触发 器实现其置位20/10分钟转换电路：每次按下开关S2, P1P0由 01变为10，或由10变为01,同时分十位，分个位实 现置位操作，秒十位，秒个位实现复位操作，为倒计 时做好准备3.2.2 1分钟倒计时电路当比赛中因故需要暂停时，20/10分钟倒计时电路 停止工作，1分钟倒计时电路开始工作，可作单刀 双掷开关S1实现其转换开关S1与“暂停”端连 接时，20/10分钟倒计时停止计时，再按下S4时，一 分钟倒计时复位为00,并开始倒计时，计时至00时, 触发报警电路报警此时把开关S1与“计时”端连接， 20/10分钟电路开始计时3.2.3 24秒倒计时电路n4 X U ^9 U4SII路QO P0QI PIQ2 P2Q3 P3CLKPE rst图8 1分钟倒计时电路为使本电路的功能更强大，适用性更强，应用范围更广泛，加设了 24秒进攻违例电路电路 的基本组成如图9所示同样是用两片4510计数器实现，秒个位中置位端P3P2PlP0=0100,秒十2 &图10报警电路位置位端P3P2P1PO=OO10.它的CP脉冲也取自 于“计时CLK”端，与20/10分钟倒计时电路同 时计时，每次按下开关S3时，电路置位为24 秒并开始倒计时，由于和20/10分钟倒计时电 路接于同一端，当比赛暂停时，本电路也停止 倒计时，与主计时电路保持时间一致。

3.3译码/显不电路本电路主要由4511完成译码驱动功能， 4511包含4位锁存器，BCD码一7段译码器 和输出显示驱动器4位锁存器由锁存允许输 入端LE控制可以输入0—F16种组合，但 只有0—9为有效数据，A—F为无效数据，不 显示任何内容数据输出端有七个，分别为 A,B,C ,D ,E,F, G,它们是经过译码缓冲的七段显 示驱动器输出而且设置了消隐功能对于 4511,当其消隐输入端为低电平时，将使所有 的数据输出端保持在低电平，从而使显示消 隐为了方便对显示器的测试，还设置了灯测 试输入端讥当ET为低电平时，将使全部7个数据输出端保持高电平，7段全部显示其输入 端ABCD分别接对应的4510的Q0Q1Q2Q3端锁存允许输入端LE接低电平，使A,B,C,D四端 直接送入译码器试灯端订接高电平显示/消隐输入端接高电平3.4报警电路报警电路如图10所示：倒计时结束前，因四个借位输出端至少有一个高电平，所以三极管 BG1导通，集电极为低电平，BG2截止，音乐芯片构不成回路，不发出报警音乐当计时完毕时，显示为0000,四个借位输出端发出借位信号0, BG1截止，BG2导通，音乐芯片构成回路,发出报警音乐。

同时借位信号0经一非门接到秒个位CI端，使显示保持0000不变因报警电 路无开关控制，采用如图所示的计数器控制，使报警时间为5秒当有一个倒计时到零时，D触 发器的CP端接收到一下降沿信号，将D端的1置到Q端，计数器开始计数，同时万端为0,报 警电路开始工作，当QDQCQBQA=0101时，D触发器R端接收到一低电平，Q端清零预端为1, 报警电路停止工作，直到下一个触发信号到来，报警电路再次工作4参考文献[1] 路勇.电子电路实验与仿真.北京：洁华大学出版社.[2] 彭介华.电子技术课程设计指导.北京：高等教育出版社，199?年.[3] 毕满清.电子技术实验与课程设计.北京：机械工业出版社，2001年.5附录：整体电路原理图。