目录
前言 ......................................................... - 1 - 第一章 计时器 ................................................ - 2 -
1.1篮球竞赛24秒计时器功能................................ - 2 - 1.2 设计任务及要求 ............................................ 2 1.2.1基本要求 ............................................... 2 1.2.2 设计任务及目标..................................... - 2 - 1.2.3 主要参考器件：..................................... - 3 - 第二章 电路设计原理与单元模块 ................................... 3
2．1 设计原理 ................................................. 4 2．2 设计方案 ................................................. 4 2．3 单元模块 ................................................. 4 2.3.1 8421BCD码递减计数器模块 ............................... 5 2.3.2 时钟模块............................................... 7 2.3.3 辅助时序控制模块....................................... 8 第三章 实验体会 ................................................ 10
第一章 计时器概述
1.1篮球竞赛24秒计时器功能
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 设计任务及要求
1.2.1基本要求
1. 具有24秒计时功能。
2. 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。 3. 在直接清零时，要求数码显示器灭灯。 4. 计时器为24秒递减时, 计时间隔为1秒。
5. 计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。
1.2.2 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
1.2.3 主要参考器件
译码器74HC4511
计数器74LS192
LED数码管 扬声器 555 CAP 74LS08
第二章 电路设计原理与单元模块
2．1 设计原理
24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24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。
秒脉冲发生器 计数器 译码显示 控制电路 外部操作开关 报警电路
图2-1 24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集成电路组成的多谐振荡器构成。
译码显示电路由74HC4511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和扬声器代替。
2．2 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24s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“24”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24秒计时器实验电路如图2-2所示。
abcdefg1234567ab+5VU1aaa1a2a3a47126aa34ab5ABCDLTBILE/STB74HC4511QAQBQCQDQEQFQG13121110915141234567a5a6asaaab7126345U2ABCDLTBILE/STB74HC4511QAQBQCQDQEQFQG1312111091514abcdefgSW1SW-SPSTU5NOTLS1abSPEAKERabU3151109D0D1D2D3UPDNPLMR74LS192Q0Q1Q2Q3TCUTCD32671213acaaU4151109541114D0D1D2D3UPDNPLMR74LS192Q0Q1Q2Q3TCUTCD32671213100uaaC633+5VR11kac541114D1+5vLED-YELLOW8U6QDC37R415k+5VSW3SW-SPSTVCC4asRR620k4R8VCC5CV12R368k200QDCRVCCR2SW2SW-SPST37cc50kcc8U7R54U8QDC3733R70.61kU10NOT5CVGND5122TRTH6CVR82.4kGNDC11nF5552GND1TRTH62TRTH6110000nF151109D0D1D2D3UPDNPLMR74LS192Q0Q1Q2Q3TCUTCD3267AND_41213C310nF5551C2U9U11C410000nF555C510nFC7220nFU1233NOT541114U13NOT 图2-2 篮球竞赛24秒计时器
2．3 单元模块
2.3.1 8421BCD码递减计数器模块
计数器选用汇总规模集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加锁计数器，它采用8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。
图2-3是74LS192外引脚及时序波形图。图中UP、DN分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端（上升沿有效）。
PL是异步并行置数控制端（低电平有效）， TCU、TCD分别是进位、借位输出端（低电平有效），MR是异步清零端，D3-D0是并行数据输入殿，Q3-Q0是输出端。
74192的功能表见下表2-1所示。其工作原理是：当PL=1，MR=0时，若时钟
脉
冲
加
到
UP
端
，
且
DN=1
U9151109541114D0D1D2D3UPDNPLMR74LS192
图2-3 74LS192外引脚及时序波形图
Q0Q1Q2Q3TCUTCD32671213