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篮球三十秒计时器的研究
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2008-12-28
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本课程设计是脉冲数字电路的简单应用,设计了篮球竞赛30秒计时器。此计时器功能齐全,可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能,同时应用了七段数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能,可以方便地实现断点计时功能,当计时器递减到零时,会发出光电报警信号。
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1 计时器概述
本章重点在于描述计时器的特点以及计时器的分类,突出它在当今社会不
同领域的重要作用。
1.1 计时器的特点及应用
随着社会文明的进步和科学技术的发展,先进的电子技术在各个近代学科
门类和技术领域占有不可或缺的核心地位。在我国现代化建设的发展进程中,
数字电子技术在国民经济和科学研究各个领域的应用也越来越广泛。而计时器
恰恰是数字电子技术的一个重要组成部分,计时器是一个用来实现计数功能的
时序部件,它不仅可以用来计脉冲个数,还常用来做数字系统的定时、分频,
执行数字运算,以及其他特定的逻辑功能等等。
1.2 计时器的分类
计时器的种类很多。按构成计时器的各触发器是否使用同一个时钟脉冲源
来分,可以分为同步计时器和异步计时器。根据计时制的不同,可以分为二进
制、十进制和任意进制计时器。根据计时器的增减趋势,又可以分为加法、减
法和可逆计时器。还有可预置数和可编程序功能计时器等等。目前,无论是
TTL 还是 CMOS 集成电路,多有品种较齐全的中规模集成计时器,使用者只要
借助于期间手册提供的功能表和工作波形图及管脚图排列,就能正确地使用这
些器件。
1.3 主要参考器件:NE555 74LS161(1) 74LS192(2)
1
2 电路设计原理与单元模块
2.1 设计原理
30 秒计时器的总体参考方案框图如图 2-1 所示。它包括秒脉冲发生器、
计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路(简称控制电路)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。计数器完成 30 秒计
时功能,而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码
显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。
图 2-1 30 秒计时器系统设计框图
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准,但本设计对此信
号要求并不太高,故电路可采用 555 集成电路或由 TTL 与非门组成的多谐振荡
器构成。
译码显示电路由 74LS48 和共阴极七段 LED 显示器组成。报警电路在实
验中可用发光二极管代替。
2.2 总体电路图
外 部 操
作开关
2
秒脉冲发生器 计数器 译码
显示
控制电路
报警电路
图 2-2
2.3 设计方案
分析设计任务,计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成 30s
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,数码显示器灭灯。
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“30”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,处于保持状态;当暂停
/连续开关拨在连续时,计数器继续递减计数。
系统设计框图如图 2-1 所示。篮球竞赛 30 秒计时器实验电路如图 2-2 所
示。
如果根据实验所提供的参考器件,经计算可求得,脉冲周期直接是 1 秒。
2.4 单元模块
3
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ganleis
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