篮球比赛24秒计时器的设计.doc

赣南师院

物理与电子信息学院

数字电路课程设计报告书

姓名：

班级：电子信息工程09级

学号：

时间：2011年6月15日

论文题目

篮球比赛24秒计时器的设计

课程论文

要求

在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否那么就违例了。本课程设计的“篮球比赛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违例。

具体要求如下：

1、设计一个篮球比赛24秒计时器，具备显示24秒计时功能；

2、计时器为递减工作，时间间隔为1S；

3、递减到零时发光报警；

4、设置外部开关，控制计时器的启动、暂停。

设计过程

设计方案

1、硬件实验：本次试验由秒脉冲发生器、计数器、译码与显示电路、报警电路和控制电路〔辅助时序控制电路〕等五个局部组成，本设计利用555作为振荡电路，74LS161实现十分频，由74LSl92、74LS48和七段共阴LED数码管构成计时电路，具有计时器启动、暂停、连续计时和报警功能，绘制好电路图，焊好电路板。

2、软件实验：在QUARTUSII软件中，运用VHDL语言编写程序，其中包括计数器，计时器，控制局部以及七段显示码译码器局部，再利用仿真检测结果，最后到实验室下载记录结果，实现功能。

二、设计思路

在NBA篮球比赛中有一个24秒进攻规那么，即从获取球权到投篮击中篮板、篮框、命中或投篮被侵犯，其有效时间合计不能超过24秒，否那么被判违例，将失去球权。在此过程中，设置24秒、启动倒计时、暂停倒计时或者中途终止24秒〔即球权归对方〕均由裁判控制。

计数器和控制电路是系统的主要局部，计数器完成24秒计时功能，而

控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停/连接计数、译码显示电路的显示和灭灯等功能。

??????本设计采用555作为振荡电路，由74LSl92、74LS48和七段共阴LED数码管构成计时电路，具有计时器、启动、暂停、连续计时和报警功能。该电路制作、调试简单，采用普通器件，一装即成

计数器计数器由两片74LS192同步十进制可逆计数器构成。

利用减计数RD=0,LD=0,CPD=1,实现计数器按8421码递减进行减计数。

2、脉冲信号经过递减计数器、译码器、再由数码管显示出来，中间包括控制电路

因为实验要求是计时器递减，按照每秒一次的规律，所以应该设计一个千分频，CLK=1KHZ，分频后CLK1=1HZ,

再设计两个减法计数器，一个为2进制，一个为4进制，十位为2进制个位为4进制，要求是个位为0，十位为0的时候显示灯亮，并且个位变为2，十位变为4，然后再依次递减。

设计控制端，使能控制端en，en=1时，继续计数，en=0时，计数不变，起到一个暂停的作用，清零端cln，cln=1时计数清零，cl=0时可以计数，置数端ldn，ldn=1时，计数不变，ldn=0时，可以置数0~9

设计一个译码器，编写一个七段显示码，由一个简单的计数器控制循环，一个进程选定两个数码显示管显示数据。

三、设计过程

1、硬件电路实验

1.1电路设计分析

555定时器用来产生周期为1秒的脉冲信号，供计数器进行倒计数，以便将计数器输出的数据传送给译码器，译码器再译码驱动七段数码管显示输出，控制电路实现“篮球竞赛30s”的暂停/继续工作，清零复位，置数/工作；报警电路实现30s计数器减至0秒时报警电路发出光警报，由此分析得出30秒计时器的总体参考方案框图如图1-1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和控制电路等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。

计数器秒脉冲发生器译码显示计数器秒脉冲发生器

计数器

秒脉冲发生器

译码显示

计数器

秒脉冲发生器

外部操作开关报警电路路控制电路

外部操作开关

报警电路路

控制电路

图1-124秒计时器系统设计框图

1.2单元电路设计

1.2.1秒脉冲发生器

用555与74LS161集成电路组成多谐振荡电路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、R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比拟器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比拟器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1、R2又开始充电；周而复始，形成振荡。那么其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。

公式计算：

T1=(R1+R2)Cln2;

T2=R2Cln2;

振荡周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2