篮球倒计时牌 电子设计

电子课程设计报告

题目：篮球倒计时牌 

专业班级：电子信息工程  094    

指导教师：  张 伟 邵 锋  宋长源 

完成日期：2011年06月 13 日

篮球倒计时牌设计任务书 

1．设计目的与要求

设计一个篮球倒计时牌。准确地理解有关要求，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；

（5）PCB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，有总结体会。

4．答辩

在规定时间内，完成叙述并回答问题。

1 引言

2 总体设计方案

2.1 设计思路

2．2总体设计框图

3 设计组成及原理分析

3.1倒计时电路工作原理及分析

3.1．1倒计时电路所用器件

3.1．2 倒计时电路工作原理

3.2  报警提示电路工作原理及分析

4.总电路图PCB工程图

5.总结与体会

参考文献

                   篮球倒计时器

摘要：本系统有倒计时电路，报警电路，和显示器电路组成，系统能够完成20分钟。10分钟，60秒倒计时功能和报警功能。

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，所以对于我们电子的学生来说熟悉的它的原理，能够正确的设计应用尤为重要。

2 总体设计方案

   用四片十进制同步加、减计数器74190实现篮球倒计时牌的分钟和秒钟的倒计时，用两片74190实现60秒的短暂停，用一个开关利用20分钟倒计时电路实现中场10分钟暂停，从而减少芯片的数量，使电路效率提高，中场和暂停时的声音提示。

 2.1  设计思路

1设计思路

篮球比赛计时器的主要功能包括： 20分钟倒计时、60秒暂停，中场十分钟暂停，重新开启和结束警报提示。该计时系统由以下电路模块组成：

20分钟倒计时：这部分电路完成20分钟倒计时的功能，比赛准备开始时，屏幕上显示20：00字样。当比赛开始时，倒计时从20：00开始逐秒递减到00：00。这一模块主要利用双向计数器74LS190的减计数功能来实现。

60秒倒计时要求暂停时，60秒倒计时开始，屏幕上显示60：00字样倒计时从20：00开始逐秒递减到00：00。这一模块主要利用双向计数器74LS190的减计数功能来实现。

10分钟暂停可以利用20分钟倒计时装置来实现。

警报提示：当计数器计时到零和暂停时，给出2、3秒的提示音。这部分通过和二极管作用，发光二极管亮，起到报警作用。

2设计组成及原理分析

   计时部分。包括20分钟和60秒倒计时。20分钟倒计时的基本原理：比赛处于准备开始阶段，扳动启动开关使倒计时计数器相应的置数或清零端有效，显示设定的时间20：00，当主裁判抛起球，比赛开始，扳动开关，倒数计时器开始工作（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，裁判吹哨，整个计时系统的倒计时暂停，这个功能通过暂停开关S截断时钟脉冲的传输来实现。当倒数计时器计数到零时，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。

警报提示：为了给出警报提示，可在计数器的输出端用一个普通二极管和LED二极管。当计数为0时，QO输出为0，LED灯亮起。

3.1倒计时电路功能工作原理及分析

3.1.1 倒计时电路所用器件

四块计数器74LS190，用来实现倒计时功能，四块七段译码器和四个数码管用来实现显示功能，一些逻辑门和发光二极管事先暂停和中场报警。

3.1.2倒计时电路的工作原理

20分钟倒计时秒部分。运用两片可逆计数器74LS190来构成60进制的减计数器。

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190计数器的减计数时钟脉冲输入端down。

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74LS190必须要接成六进制的计数器。这里，我选用反馈置数的方法来实现这个功能。

2分钟倒计时分部分。也是运用两片可逆计数器74LS192来构成减计数器。在两片计数器的连接上，与秒部分一样。也是把低位的借位信号作为高位的时钟脉冲进行连接。而低位计数器的时钟脉冲则是用秒部分高位计数器的借位输出信号来充当的。

运用以上两个计数器组合，就在低位计数器从0变到9或从0变到5的瞬间，在它的借位输出端出现一个电平的上升脉冲沿，从而使高位的计数器倒倒计一个数。实现倒计时功能。

其原理图如下：

其PCB工程图如下：

3.4   报警提示设计

3.4.1  报警提示电路所用的元器件

一些逻辑门和三个LED显示和一个报警装置。

3.4.2 报警提示电路工作原理及分析。

  警报提示就是完成一计时器暂停或计时结束时，系统给出2~3秒的提示音。

其原理图如下：

其PCB工程图如下

由以上可得总原理图如下：

其PCB原理图如下：

总计与体会

课程设计需要的是活学活用所涉及的知识。在两周与小组同学的交流中，我认识到合作的重要性。在本次的课程设计中通过自己选题，找材料，分析、设计等，也掌一些软件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动手能力，培养了我的寻求解决问题的能力和团队精神也增强了我其它方面的能力。在设计中，我充分应用我们所学的知识，例如：集成电路74LS系列、三极管、二极管、整定时器555等元件的应用。这次实践使我受益匪浅，在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了我的实际操作能力。在让我体会到设计电路艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。这次设计所用的的工具是Multisim  10.0.1,由于之前接触过类似的软件，所以画图和仿真就比较方便，使设计的质量得到了保证。

本次课程设计提高了我的综合动手能力和工程设计能力，它使我的理论知识得到了综合应用，培养我综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。

电子技术发展呈现出系统集成化，自动化，设计自动化，用户专业化和测试智能的优势，作为一个大学生。我们必须时代的发展，这使我们必须要扩展自己的知识，并利用计算机来辅助分析和设计，这对我们是有益的。

课程设计的自主设计、学习和研究过程中，通过写课程设计的总结报告，初步训练我的书面表达能力。组织逻辑能力，这些技能应用性强，对我的将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，使我们做到理论和与实际的联系，收获很大。并且我也深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我的自学能力和应对挑战的能力。为今后学习打下了良好的基础，也培养了我们严谨务实的作风。

参考文献

1、《模拟电子技术基础》第三版.北京：高等教育出版社

2、《数字电子技术》,第三版，高等教育出版社2008年6月