篮球倒计时器设计.doc

篮球倒计时牌设计任务书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）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， 4．答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。 篮球倒计时器 摘 要：本系统由倒计时电路、停止控制电路、节次控制电路、报警电路、和显示电路组成。系统能够完成12分钟、10分钟、60秒倒计时功能和节次计数功能外，还能完成暂停报警停止报警功能。 关键词：篮球倒计时器 减计数器 数码管显示 1 引言 篮球倒计时牌是篮球比赛的重要组成部分，是篮球比赛不可或缺的工具，也是数字电路的重要应用，所以对于我们电气的学生来说熟悉它的原理，能够正确设计应用尤为重要。 2 总体设计方案 用四片十进制同步加\减计数器74192实现篮球计时牌的分钟和秒部分的倒计时，用两片74192实现六十秒的短暂停，用一个开关利用十二分钟倒计时电路可以实现中场十分钟暂停，从而减少芯片数量，使电路效率提高。中场和暂停时的声音提示，即报警电路用一片移位寄存器74194实现。小节结束后计时停止用一些门电路或是一些芯片控制。 2.1 设计思路 篮球比赛主要包括：单节12分钟倒计时、节次记数、60秒暂停中场10分钟暂停和计时结束警报提示。该计时系统由以下四个电路模块组成： 单节12分钟倒计时：这部分电路完成12分钟倒计时的功能，比赛准备开始时，屏幕上显示12：00字样，当比赛开始时，倒计时从12：00开始逐秒递减到00：00。这一模块主要利用双向计数器74LS192的减计数功能来实现。 六十秒倒计时要求暂停时六十秒倒计时开始，开始屏幕上显示60字样，暂停时从60秒开始递减到00。这一模块还是利用74LS192的减计数功能来实现的。 中场十分钟暂停可以利用单节12分钟倒计时装置来实现。 节数记次：用四个LED分别表示四场节次，根据比赛场次的转换，用适当的方法使这四个LED依次自动指示四场节次。 警报提示：当计数器计时到零时或是暂停时，给出2～3秒的提示音。这部分电路主要通过移位寄存器74LS194和一些门电路来实现。 2.2 总体设计框图 总体设计框图如图1所示。 图1 总体设计框图 总体电路说明： 输入 输出 CLR LOAD UP DOWN D C B A QD QC QB QA H × × × × × × × L L L L L L × × D C B A D C B A L H ↑ H × × × × 加计数 L H H ↑ × × × × 减计数 L H H H × × × × 保持 3.1.2 倒计时电路工作原理 （1）12分钟倒计时秒部分。运用两片计数器74LS192构成60进制减计数器。 这个计数器的低位即个位，不需要搭接任何反馈电路而直接运用74LS192芯片的减计数功能：时钟脉冲接到DOWN端，置数、清零端无效，即可以实现十进制的倒计时计数功能。而最低位的计数变化应当与时钟脉冲的变化同步。所以，原则上应当将时钟脉冲直接引到这片192计数器的减计数时钟脉冲输入端DOWN，但是由于本系统要求计时电路需要在任何必要的情况下能完成暂停和继续的功能，所以在时钟脉冲的引入端接进了暂停/ 继续开关Space，用它来控制时钟脉冲的中断与继续从而实现计时器的的暂停/ 继续功能。当时钟脉冲通过开关Space后，时钟脉冲与反馈信号又通过一个与门，这个与门主要是实现计时器的停止功能的。 该计数器的高位即十位，与低位的计数进制不相同。由于时间的分和秒都是60进制，所以这里的计数芯片74LS192必须要接成六进制的计数器。这里，用反馈置数的方法来实现这个功能。这里将74LS192芯片的输出端输出9时，即仅QD和QA输出为高电平时从QD这个引脚引出高电平信号与接地端通过或非门作用形成低电平反馈信号，送入74LS192芯片的置数端LOAD使之实现置数功能。而置数时，输出等于输入，所以设置的数是5（二进制0101），这样，当计数器从0变到9时，由于进行了异步置数，9就在瞬间变成了5，计数输出的结果就变为0→5→4→3→2→1→0，实现了六进制的功能。 这两个计数器通过低位的借位脉冲传输给高位充当时钟脉冲来实现六十进制的功能的。这个借位信号的给出原理是这样的：在低位计数器进行正常计数而且输出不为零时，借位输出端BO输出的是高电平，当计数器输出为零时，借位输出端BO跳变为低电平，当计数器输