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篮球比赛计时器课程设计

一设计任务及设计要求

1、篮球比赛上下半场各20分钟，要求能随时暂停，启动后继续计时，一场比赛结束

后应可清零重新开始比赛。

2、计时器由分、秒计数器完成，秒计数器为模60，分计数器应能计至40分钟。3、

“分”、“秒”显示用LED数码管，应配用相应译码器。4、用按钮开关控制计时器的启

动/暂停。

5、半场、全场到自动音响提示，用按钮开关关断声音。

二设计方案论证

2.1任意进制计数器的构成、译码显示电路、启/停控制电路、定时输出音响提示电路。

1、计数器

秒信号经秒、分计数器后分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位的计时输出

信号，然后输出到译码显示电路。“秒”计数器应为60进制，而“时”计数器可为大于

等于40的任意进制。2、译码显示电路

选用器件时应注意显示译码器和显示器的相互配合。一是驱动功率要足够大，二是逻

辑电平要匹配。3、启/停控制电路

①开关电路

由于机械开关的机械振动不适合对反应速度极快的门电路进行控制，要加有防抖设置

的开关。

②启/停控制电路

当Q1=1（开关置于启动位置）时，秒CP可加进秒计数器；

Q1=0（开关置于暂停位置）时，秒CP被封锁；CP为固定“1”，则秒停走。Q2=0

（半/全场时间未到）时可走秒；Q2=1（半/全场时间到）时停走秒。③清零电路

若选用加法计时，则当计到全场40分钟后，要继续开始新的一场比赛，必须清零。

开机时要求清零，可选用RC电路来实现。

④半/全场时间到音响提示电路◆音频振荡器

音频振荡信号VS可为正弦波或矩形波，一般800~1000HZ，可选用多种方案实现，如

RC环形振荡器、自激对称多谐振荡器、555集成定时器构成的振荡器等。

◆音响控制电路

用TTL的功率门或OC门可以直接驱动小功率喇叭发声。CP是周期1S的矩形波，则会

产生响一下停一下，响停共一秒的声音。

◆半/全场时间到控制

计时器若为加法，则半场时间到及全场时间到（20/40分）时，正好QA（分十位的最

1

低位）产生下降沿，可利用此下降沿控制触发器置1，则可令Q2=1。

计时器若为减法，则应先给计时器置数40分，再作减法，当减到20分时半场到，减

到0分时全场到，如何令Q2=1请自行考虑。

按钮开关K打到暂停位置可以使Q2恢复为0，停止音响提示。

2.2总体设计框架

计数器功能是用两个加法计数器组成，实现从0秒递减到59秒，该计数器可以由两

块MSI计数器构成，一块十进制，一块六进制，组合起来就构成六十进制计数器，这里用

的是两片74HC192D；分计数也是用两片74HC192D构成的加法计数器，实现从0减到40分。

三单元电路的设计

1.译码显示电路

秒计数器、分计数器的计数分别输送给各自的显示译码器74LS48N，在数送给各自的

数码管，显示出分、秒的计时。电路如图3所示为计数、译码显示电路。

2

2.秒信号电路

它是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定于数字中的质量.通常晶体振荡

器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。

多谐振荡器电路与分频电路如图1.2所示。

图1多谐振荡器电路与分频电路

多谐振荡器与分频电路为计数器提供计数脉冲和为计数器提供校时脉冲。

3

f=1.43/0.7(Rw+2R)C

多谐振荡器的频率设计为2Hz，R为50kΩ,C为

4.7μFf=1.43/0.7(Rw+2R)C=1.43/0.7(50+2*51)*103*4.7*10-6≈2Hz

调节电位器Rw，使多谐振荡器产生频率为2Hz的方波信号。多谐振荡器产生的2Hz脉

冲信号经过CD4013组成的分频器，进行2分频，输出1Hz的秒脉冲为计数器的计数脉冲。

用555定时器构成多谐振荡器：

用555定时器构成多谐振荡器电路如图(a)所示。电路没有稳态,只有两个暂稳态,也

不需要外加触发信号,利用电源VCC通过R1和R2向电容器C充电,使uC逐渐升高,升到

2VCC/3时,uO