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篮球比赛计时器方案设计

发表时间：2021/4/12 来源：《文化研究》2021年4月下作者：何潇鹏、邓星宇、段永强、陈子涵

[导读] 本文设计制作了篮球比赛计时器，是脉冲数字电路的简单应用，应用七段数码管来显示时间。该计时器有启动、暂停和连续功能，可以方便的实现断点计时功能。该设计完成的中途计时功能，实现了在许多场合进行时间追踪的功能。

四川成都西华大学电气与电子信息学院何潇鹏、邓星宇、段永强、陈子涵 610039

摘要：本文设计制作了篮球比赛计时器，是脉冲数字电路的简单应用，应用七段数码管来显示时间。该计时器有启动、暂停和连续功能，可以方便的实现断点计时功能。该设计完成的中途计时功能，实现了在许多场合进行时间追踪的功能。
关键字：计数器；译码显示电路；报警电路
        引言：
        该设计电路主要有五个模块构成：秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路。当控制电路的开关闭合时，在数码管上显示数字24秒和12分钟，每当一个秒脉冲信号输入计时器时，数码管上的数字会自动减1，当计时器递减到0时，报警电路会发出蜂鸣信号。控制电路能直接控制计数器启动技计数、暂停或连续计数等功能。
        一、设计背景
        电子技术课程设计是我们学习电子课程系列中的一门设计课程，其目的是锻炼我们综合运用电子技术基础知识以及动手的能力，提高我们使用中规模集成芯片以及调试较大型电子系统的能力，同时了解基本逻辑单元电路在实际生活中的应用，为今后进行复杂的综合型电子系统的设计和调试打下基础。本次我们的课程设计题目是“篮球比赛计时器”，其作用是用于对球员的持球事件进行限制，当一方持球超时，警报器会报警提示持球方犯规；当有球员犯规时可以暂停比赛。通过对这个课程设计的完成，我们不仅加强了对数电以及模电技术的理解，也学会了查阅资料、方案比较、方案选择、以及原理图设计、计算、制作、调试等基本的技能，增强了分析、解决实际问题的能力，真正做到了将所学的知识实践化。
        二、总体方案设计
        （一）设计思路
        篮球比赛计时器的主要功能包括：12分钟计时器、进攻方24秒倒计时计时暂停，重新开始和结束警报提示。该计时系统由以下四个电路模块组成：1秒时基产生器：由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源；24秒倒计时：这部分电路完成24秒倒计时的功能，当比赛准备开始时，屏幕上显示24秒字样，当比赛开始后，倒计时从24逐秒倒数到00.这一模块主要是利用双向计时器74LS192来实现；12分钟倒计时：这部分电路完成12分钟倒计时的功能，比赛准备开始后，屏幕上显示12：00的字样。当比赛开始后，倒计时从12：00开始逐秒递减到00：00.这一模块也是利用双向计时器74LS192的减计数功能来实现；警报提示：当两个计数器中任意一个计时到零时，LCD端出现低电平，蜂鸣器鸣响发出警报。

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        （二）基本原理：
        主体电路：即倒计时部分，包括12分钟和24秒倒计时。12分钟倒计时的原理：比赛处于准备开始阶段，扳动开关sw4使倒计时计数器相应的置数端有效，显示设定的时间12：00，当比赛开始，扳动sw1，倒计时计数器开始工作，相应的置数、清零端无效，计时器逐秒进行倒计显示。当有球员犯规，比赛需要暂停时，这个功能通过暂停开关sw1来实现。当倒计时计数器计数到零时，选取“00：00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让其与时钟脉冲在与非门中将时钟脉冲截断，从而计时器在计数到零时停住。24秒计数芯片的置数端和12分的置数、清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端也无效，24秒的倒数计时器与12分的倒数计时器同时开始进行倒计时，逐秒倒计到零。同样也是选取 “00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与非门中将时钟脉冲截断，使计时器在计数到零时停住。
        警报提示：当12分倒计时和24秒倒计时任意一个倒计时到零时，蜂鸣器蜂鸣提示。
        （三）总体实验框图
        篮球比赛计时器的总体实验框图如下：
        三、结论
        本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球比赛计时器。此计时器功能齐全，有显示24秒倒计时的功能，同时系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动、暂停、连续功能。而在直接清零时，数码管显示器灭灯，计时器为24秒递减计时其计时间间隔为1秒，计时器递减计时到零时，数码管显示器不灭灯，同时发出蜂鸣报警信号。
参考文献
[1]康光华.电子技术基础（第五版）北京：高等教育出版社 2006
[2]华成英、童诗白模拟电子学基础（第四版）北京：高等教育出版社 2006
[3]谭博学、苗汇静集成电路原理及应用（第二版）北京：电子工业出版社 2008
[4]黄智伟印制电路板设计技术与实践北京：电子工艺出版社
[5]陈永强、魏金城、吴昌东模拟电子技术北京：人民邮电出版社，2013.1
作者简介：
何潇鹏(2000-)，男，汉，四川省眉山市，本科，研究方向：电气工程及其自动化
邓星宇(2000-)，男，汉，重庆市渝北区，本科，研究方向：电气工程及其自动化
段永强(1998-)，男，汉，四川省广安市，本科，研究方向：电气工程及其自动化
陈子涵(1998-)，男，汉，四川省南充市，本科，研究方向：电气工程及其自动化