华南理工大学广州学院。
数字电路课程设计报告。
题目：篮球竞赛30s计时器。
专业： 电气工程及其自动化
班级。姓名。
同组队员。学号。
日期： 2024年06月24日
目录。目录2
一、设计目的3
二、设计要求和设计指标3
三、总体框图设计3
3.1 功能结构示意图3
3.2 总体电路图4
四、功能模块设计和原理说明4
4.1 秒脉冲发生器4
4.2 输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算5
4.3 计数器——完成30秒计时的功能6
4.3.1 引脚图6
4.3.2 74ls192 接线图6
4.3.3 74ls192 功能表7
4.4 单元译码显示电路8
4.4.1 74ls248引脚图8
4.4.2 74ls248 接线图8
4.4.3 74ls248 功能表—七段译码驱动器功能表10
4.5 控制电路10
五、给定条件及器件11
六、总结11
七、 参考文献12
一、 设计目的。
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，运用模拟电子技术和数字电子技术知识设计的电子产品成为社会生活中不可缺少的一部分，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。用篮球竞赛30s计时器来表示，进攻方有30秒进攻时间，在限定的时间内必须投篮且篮球击中篮框，否则当作违例处理。比赛中统计员可根据规则停止、或继续或清零计数器，以规范球场秩序。
二、设计要求和设计指标。
具有30s计时功能，并且能够实时显示计数结果；
设有外部操作开关，控制计数器实现直接清零、启动以及暂停/连续工作等操作；
计时器为30s递减计时计时间隔为1s；
计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。
三、总体框图设计。
3.1 功能结构示意图。
图1 工作原理框图。
3.2 总体电路图。
图2 篮球30秒倒计时计时器电路图。
四、功能模块设计和原理说明。
30秒定时器的总体参考方案框图所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码器、显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个部分。
4.1 秒脉冲发生器。
本设计采用555构成的多谐振荡电路（即脉冲产生电路）。ne555是时基集成电路，它在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。
在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。图4、图5是ne555的内部功能原理框图和内部管脚图。
图3 脉冲产生电路
图4 图5 内部管脚图。
4.2 输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算。
通过计算可以确定参数的取值：r1=51kω，r2=47kω,c2=1.0uf,c1=10nf.
因此产生的脉冲周期为：t=0.7(r1+2r2)c2=0.
1s,之后经过74ls161用异步清零法十分频，使得74ls161输出的脉冲周期为1s.
4.3 计数器——完成30秒计时的功能。
74ls192是一块同步8421bcd码加/减计数器，具有直接清零、置数、加锁计数功能。计数器选用汇总规模集成电路74ls192进行设计比较简便。74ls192是双时钟方式的十进制可逆计数器，cpu为加计数时钟输入端，cpd为减计数时钟输入端，ld为预置输入控制端，异步预置，cr为复位输入端，高电平有效，异步清除，co为进位输出：
1001状态后负脉冲输出，bo为借位输出：0000状态后负脉冲输出。
计数电路由两片74ls192来构成。由于是做30s倒计时电路，所以计数cp脉冲应从cpd端（即down端）输入，并且计数器的预置数（bcd码）应为00110000，其中上片74ls192置为0000，下片74ls192置为0011，即为十进制的30.它的计数原理是：
只有当低位bo端发出借位脉冲时，高位计数器才作递减计数。当高、低位计数器处于全零，且cpd为0时，置数端ld为0，计数器完成并行置数，在cpd端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一次循环减计数。
4.3.1 74ls192 引脚图。
74ls192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。
4.3.2 74ls192接线图。
计数模块图4
4.3.3 74ls192 功能表。
74ls192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
cpu为加计数时钟输入端，cpd为减计数时钟输入端。
ld为预置输入控制端，异步预置。
cr为复位输入端，高电平有效，异步清除。
co为进位输出：1001状态后负脉冲输出。
bo为借位输出：0000状态后负脉冲输出。
其功能表如下：
图5 74ls192功能表。
4.4 单元译码显示电路。
该模块由两片74ls248译码器和共阴极七段数码管led显示器组成，通过计数器的输出加到译码器的输入，从而实现共阴极七段led显示器从30递减到零的计数功能。
4.4.1 74ls48引脚图。
图6 74ls48引脚图。
4.4.2 74ls248 接线图。
图 7 74ls48接线图。
4.4.3 74ls48 功能表—七段译码驱动器功能表。
图8 74ls48功能表。
4.5 控制电路。
完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/继续、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。此控制电路可完成以下功能：
1、设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，启动和暂停/连续功能。
1）开关j2在电路图中起到启动的作用，闭合启动开关j2，计数器完成置数功能，显示器显示30秒字样，计数器开始进行递减计数。
2）开关j1在本设计中起暂停/连续作用，当启动开关闭合后，计数器进行递减计数。若闭合开关j1，则计数暂停，控制电路封锁时钟脉冲信号cp，显示器上保持原来的数不变，当开关j1断开，计数器继续累计计数。
3）开关j3在电路中起到了控制计数器的直接清零，同时数码显示器灭灯的功能。如图4，当开关j3闭合与地连接时，计数器直接清零，同时数码显示器灯灭。当开关j3闭合与高位那片74ls192的借位端连接时，计数器正常计数。
且当计数器递减计数到零时（即定时时间到），控制电路发出报警信号，本设计中采用发光二极管代替报警器，所以发光二极管灯亮代表报警信号。
操作“清零”开关时，计数器清零。闭合“启动”开关时，计数器完成置数，显示器显示30断开“启动”开关，计数器开始进行递减计数。电路图中，当开关j1合上时，ld=1，74ls192进行置数；当j1断开时，ld=0，74ls192处于计数工作状态。
开关j2是时钟脉冲信号cp的控制电路。当定时时间未到时，74ls192的借位输出信号bo2=0，则cp信号受“暂停/连续”开关j2的控制。
图9 控制电路图。
五、给定条件及器件。
1、芯片：lm555 一片 ，74ls161 一片，74ls00 一片，74ls192 两片，74ls248 两片，74ls04 两片。
2、电阻：51kω 一个 ， 47kω 一个，10kω 一个，390ω 一个。
3、电容：1.0uf 一个，10nf一个。
4、开关：单刀单掷开关 2个，单刀双掷开关 1个。
5、发光二极管：1个。
6、共阴数码管：2个。
六、总结。在这次数电课程设计中，运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程，我们通过亲自动手，学到了很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际结合是很重要的，将课本上的知识与实际生活中的应用结合起来。
我们队选择了篮球竞赛30秒计时电路，然后就开始着手查阅资料，根据选择的课题的方向，我们分工去查找资料，然后汇总，最后得出了这份课程设计，同时在实践当中，我认识到书本上的知识是多么的薄弱，基础不扎实，导致实际动手去完成一个任务的时候遇到了很多困难，以后我会更觉注重课本上的知识学习，然后和实际操作互相联系起来。
七、参考文献。
1、康华光 《电子技术基础（数字部分）》，高等教育出版社，北京2024年。
2、余孟尝 《数字电子技术基础简明教程（第二版）》，高等教育出版社北京2024年。
3、杨志忠。数字电子技术（第二版）.北京：高等教育出版社。
4、胡宴如。高频电子线路（第三版）.北京：高等教育出版社。
数电课程设计
两位十进制计数显示器。一 设计内容。本设计主要采用芯片有555定时器 74162计数器 7448七段字形译码器，以及七段led数码管。能过以上元器件的组合，构成一个两位十进制计数显示器，实现循环依序显示0 99的数字。要求每位同学独立设计电路原理图，制作pcb电路板并印制上自己的学号。二 电路原理。...
数电课程设计
数字电子技术基础 课程设计报告。数字万年历。班级 姓名 签字。学号 日期 目录。1.设计任务及要求3 2 设计思路与说明3 2.1电路图及原理说明3 2.1.1年部分计数器3 2.1.2月部分计数器5 2.1.3日期部分计数器6 2.1.4 星期部分计数器7 3 电路调试基本过程遇到的问题及调试结果...
数电课程设计
数字电子课程设计报告。题目 电子生日蜡烛。系班 电气0805 组员 焦雪菲08291140齐龙。杨超08291158 指导老师 王强。电路原理图。一 系统功能概述。如图1所示，这个电路产生了一套基于led的电子生日蜡烛。这种蜡烛与吹灭蜡制蜡烛一样具有相同的乐趣，并且它是可重复利用的，可改进的以及低碳...