华南理工大学广州学院。
数字电路课程设计报告。
篮球比赛30秒计时器。
专业： 通信工程
班级： 10级通信一班
姓名陈锡敏。
学号： 201038795050
序号42011 年 12 月。
注：为了更好的和广大数电爱好者进行交流，本人在此文档中特意留下，如有对此篮球30秒倒计时器不明白之处可和我本人交流，因为此课程设计是我亲自做的，所以对这个设计可能熟悉点吧，还有如果哪位朋友需要该设计的proteus软件**电路，可与我qq联系，我可以给你们提高**电路，谢谢！）
1. 设计目的。
1 掌握篮球比赛30秒计时器电路的设计、组装与调试方法。
2 熟悉数字集成电路的设计与使用方法。
2. 设计要求。
1 具有显示30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 计时器为30秒递减计时器，其计时间隔为1秒。
4 计时器递减计时到0时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。
3. 总体框图设计。
30秒计时器系统设计框图。
4. 篮球比赛30秒计时器原理及设计。
脉冲产生电路。
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集成电路产生脉冲。
555定时器主要是通过外接电阻r和电容器c构成充、放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。下图是ne555的内部功能原理框图和内部管脚图：
用555定时器构成多谐振荡器电路如图1.4(a)所示。电路没有稳态，只有两个暂稳态，也不需要外加触发信号，利用电源vcc通过r1和r2向电容器c充电，使uc逐渐升高，升到2vcc/3时，uo跳变到低电平，放电端d导通，这时，电容器c通过电阻r2和d端放电，使uc下降，降到vcc/3时，uo跳变到高电平，d端截止，电源vcc又通过r1和r2向电容器c充电。
如此循环，振荡不停， 电容器c在vcc/3和2vcc/3之间充电和放电，输出连续的矩形脉冲，其波形如图1.4(b)所示。
图1.4 555构成的振荡电路及即波形。
输出信号uo的脉宽tw1、tw2、周期t的计算公式如下：
tw1＝0.7(r1＋r2)c
tw2＝0.7r2c
t＝tw1＋tw2＝0.7(r1＋2r2)c
根据要求，该系统中要使555构成的多谐振荡电路产生10hz的脉冲，因此我们可以令r1= 51k，r2= 49k，c= 970nf，得到周期t=0.70.101s，即按照下图连接的电路就可以产生10hz的方波脉冲：
8421-bcd码递减计数器模块。
计数器选用汇总规模集成电路74ls192进行设计较为方便，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。
74ls192具有下述功能：
① 异步清零：mr=1，q3q2q1q0=0000 。（此功能可实现计数器的清零）。
② 异步置数：mr=0， =0，q3q2q1q0=d3d2d1d0 。
③ 保持： mr=0， =1，cpu=cpd=1,q3q2q1q0保持原态。
④ 加计数：mr=0, =1，cpu =cp，cpd =1，q3q2q1q0按加法规律计数。
⑤ 减计数：mr=0, =1，cpu =1，cpd =cp，q3q2q1q0按减法规律计数。
按照课程设计任务书要求，需要计时30s，因此该设计中需要用到两个十进制的减法计数器。
计数模块中的两片计数器的加计数器脉冲输入端都要接高电平，且要将低位片的借位信号加到高位片的减计数脉冲输入端。高位片计数器的借位信号控制报警信号，在进行减计数时，借位信号一直为高。下图是74ls192的外部管脚图：
译码显示模块。
本次设计中我们用共阴八管脚数码管来显示数字。这种数码管的每个线段都是一个发光二极管，因此也称led数码管或led七段显示器。因为计算机输出的是bcd码，要想在数码管上显示十进制数，就必须先把bcd码转换成 7 段字型数码管所要求的**。
我们把能够将计算机输出的bcd码换成 7 段字型**，并使数码管显示出十进制数的电路称为“七段字型译码器”，因此在本次的设计中我们采用了常用的74ls48。下图是74ls48的外部管脚图：
七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。 它有3个辅助控制端lt、rbi、bi/rbo,现简要说明如下：
灭灯输入bi/rbo :
bi/rbo是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当bi/rbo作输入使用且bi＝0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入a～g均为0，所以字形熄灭。
试灯输入lt :
当lt＝0时，bi/rbo是输出端，且rbo＝1，此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输出a～g均为1,显示字形8。该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏。
动态灭零输入rbi:
当lt＝1，rbi＝0且输入**dcba＝0000时，各段输出a～g均为低电平，与bcd码相应的字形0熄灭，故称“灭零”。利用lt=1与rbi=0可以实现某一位的“消隐”。此时bi/rbo是输出端，且rbo=0。
动态灭零输出rbo:
bi/rbo作为输出使用时，受控于lt和rbi。当lt＝1且rbi＝0，输入**dcba=0000时，rbo=0；若lt=0或者lt＝1且rbi＝1，则rbo=1。该端主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。
对输入**0000，译码条件是：lt和rbi同时等于1，而对其它输入**则仅要求lt＝1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入bcd码决定的，并且满足显示字形的要求。74ls48的功能表如下：
74ls48功能表。
本次设计的译码显示电路可以按照下图连接电路：
控制模块。
为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。从系统的设计要求可知，控制电路要完成以下四项功能：
操作“直接清零”开关时，要求计数器灭灯。
闭合“启动”开关时，计数器应完成置数功能，显示器显示30秒字样；断开“启动”开关时，计数器开始进行递减计数。
当“暂停/连续”开关处于“暂停”位置时，控制电路封锁时钟脉冲信号cp，计数器暂停计数，显示器上保持原来的数字不变，“暂停/连续”开关处于“连续”位置时，计数器连续累计计数。
当计数器递减计数到零（即定时时间到）时，控制电路应发出报警信号，使计数器保持零状态不变，同时报警电路工作。
当计数到零时，两计数器借位端输出多为低，故本设计将高位片借位，反馈到二极管负极性端，此时+5v电源经1k电阻使发光二极管发出光电报警信号，完成报警功能，而在递减计数时，bo2端输出高电平，二极管不报警。
辅助时序控制电路。
ld接74ls192的预置数控制端，当开关s1合上时，ld=0,74ls192进行置数；当s1断开时，ld=1,74ls192处于计数工作状态，从而实现功能②的要求，当然本设计只要将启动信号直接加到置数端，图2-8是时钟信号cp的控制电路，控制cp的放行与禁止。当定时时间未到时，74ls192的借位端输出信号，bo2=1，则cp信号受“暂停/连续”开关s2的控制，当s2处于“暂停/连续”位置时，门g3输出0，门g2关闭，封锁cp信号，计数器暂停计数；当s2处于“连续”位置时，门g3输出1，门g2打开，放行cp信号，计数器在cp作用下，继续累计计数。
当定时时间到时bo2=0，门g2关闭，封锁cp信号，计数器保持零状态不变。从而实现了功能③④的要求。注意，bo2输出的低电平才能保持不变，至于功能①的要求，可通过控制74ls192的异步清零端cr实现。
5. 总电路图说明。
1、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集成电路产生脉冲。
2、计数器选用汇总规模集成电路74ls192进行设计较为方便，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。
3、译码显示模块由74ls48译码器和共阴极7段led显示器组成，，通过计时器加到译码器，从而实现共阴极7段led显示器从30递减到零的计数功能。
4、为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。当计数器递减计数到零（即定时时间到）时，控制电路应发出报警信号，使计数器保持零状态不变，同时报警电路工作。当计数器到零时，两计数器借位端输出多为低，故本设计将高位片借位反馈到二极管负极性端，此时+5v电源经1k电阻使发光二极管发出光电报警信号，完成报警功能，而在递减计数器时，端输出为，发光二极管。
5、辅助时序控制电路。
暂停/连续可以通过在将借位信号和暂停/连续控制信号和时序脉冲信号加到一起相与之后作用到1/10位计数器减计数脉冲输入端，即实现计数器递减计数到零时，显示器不灭灯。连接电路如总电路图的“暂停”，当开关打到低电平时计时器暂停，当开关打到高电平时计时器正常计时。
启动置位可通过192的异步置数：mr=0 =0时，q3q2q1q0=d3d2d1d0 来使计时器置位启动。lcad（即）端的置位功能连接如总电路图。
清零可以通过192的异步清零：mr=1时，q3q2q1q0=0000 来使计时器清零。clr（即mr）端的清零功能的电路连接如总电路图。
十位调整通过给十位192的加法计数的up端产生脉冲来实现十位的加调整。
个位调整通过给个位192的加法计数的up端产生脉冲来实现个位的加调整。
6. 总结。
1、电路安装。
电路安装要注意几个原则：
1 先装矮后装高，先装小后装大，先装耐焊的等等；
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