1 计时器概述
1.1计时器概述
随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分，特别是在各种竞技运动中，定时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛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犯规。
本设计主要能完成：显示24秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；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隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。 1.2 设计任务及目标
（1） 根据原理图分析各单元电路的功能；
（2） 熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；
（3） 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求； （4） 写出完整、详细的课程设计报告。 1.3 方案论证
本设计的核心部分是要设计一个24s倒计数器，并且对计数结果进行实时显示，同时要实现设计任务中提到的各种控制要求，因此该系统包括秒脉冲发生电路，计数器电路，译码显示电路，控制电路和电路报警电路5部分。其中，计数器电路和控制电路时系统的主要部分。计数器电路完成24s倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动记数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器显示零。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示24S字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停。连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，出于保持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。系统设计框图如（1）、（2）。
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1.3.1 方案一
秒脉冲发生器 计数器 译码显示 外部操作开关 控制电路 报警电路 图1 整体方框图一
1.3.2 方案二
秒脉冲发生计数器 译码显示 外部操作开关 控制电路 报警电路 图2 整体方框图二
1.3.3 方案确定
方案一的控制电路对每一单元模块实行独立的控制，相对与方案2电路更具有稳定性，所以我们选择方案1。
2 理论设计
2.1 理论电路的设计
2.1.1电路原理图设计
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2.1.2元器件选择及参数计算
555定时器 74LS48 74LS76 74LS192
图2-1 理论电路
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BCD-七段显示数码管（共阴极）
2.2电源部分
电源部分要求能够产生5V电压。主要有以下的电路构成：变压电路，桥式整流电路，滤波电路，稳压电路。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，整流电路的输出波形中含有较大的交流分量，会影响带负载电路的正常工作，为了减小电压的脉动，需要经过低通滤波电路使输出电压平滑。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，因而获得足够高的稳定性。
图2-2 电源电路
2.3 控制电路的设计
篮球竞赛24秒计时器功能控制由外部操作开关控制实现，如图2-8所示。由于开关断开，悬空处于高电平状态，所以置零端与高调平通过反向器连接，开关与反向器并联，按下可将反向器短路，实现置零。置数端通过开关与低电平连接实现，按下则可置数。暂停则通过与非门和非门以及T’触发器的反转控制脉冲信号实现。
显示器的亮灭由外部开关控制；当启动按键闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（脉冲信号），同时完成置数功能，显示器显示24s字样，当启动按键释放时计数器开始减法计数；当暂停/连续开关处于暂停状态时，控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显示器显示原来的数，而且保持字
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符不变，当暂停/连续开关处于连续状态时，计数器正常计数；当计数器递减到0时，控制电路输出报警信号，计数器保持不变；当操作直接清零按键时，要求计数器清零。
通过对BI引脚的控制，实现显示器的亮灭。通过对74LS192的LOAD（11号引脚）控制，实现置数操作。通过对秒脉冲的OUT（3号引脚）控制，实现暂停/连续功能。通过对74LS192的CLR（14号引脚）控制，实现清零操作。
图2-3 控制电路
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