篮球竞赛24秒计时器设计-(2)

来源：网络收集时间：2026-07-17

导读：主体电路： 24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。选� �00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号

主体电路： 24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让

该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

第3章单元电路的设计

3.1 24进制计数器的设计

计数器选用集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加法计数器，它采用8421码十进制编码，并具有直接清零、置数、加减计数功能。

图3-1是74LS192引脚排列。图中CU、CD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和TCD是进位、借位输出端（低电平有效），MR是异步清零端，P3-P0是并行数据输入端，Q3-Q0是输出端。

图3-1 74LS192的引脚排列

74LS192的功能表见表3-1所示。

表 3-1 74LS192功能表

当PL=1，MR=0时，若时钟脉冲加到端CU，且CD =1则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时，TCU端发出进位下跳变脉冲；若时

钟脉冲加到CD端，且CU=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，TCD 端发出借位下跳变脉冲。

由74LS192构成的二十四进制递减计数器如下图3-2所示。

图3-2 8421BCD二十四递减计数器

其预置数为N=（00100100）= (24)10。在CD端的输入时钟脉冲作用下，开始递减。只有当低位 TCD 端发出借位脉冲时 , 高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零 , 完成一个计数周期，然后手动置数PL=0, 计数器完成置数 ,再次进入下一循环减计数。

3.2 数码显示电路的设计

根据设计的要求采用74LS48译码器来驱动共阴极数码显示管。74LS48芯片是一种常用的七段数码管驱动器，常用在各种数字电路和系统的显示系统中。74LS48和共阴极七段LED显示器如图3-3连接。这样连接74LS48可直接驱动共阴极LED数码管而不需像CC4511外接限流电阻。

图3-3 显示电路

74LS48输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线，另有3条控制线。LT为测试端，低电平有效，当LT=0时，无论输入端A、B、C、D为何值，a～g输出全为高电平，使7段显示器件显示“8”字型，此功能用于测试器件。RBI为灭零输入端,低电平有效。在LT=1，RBI =0，且译码输入为0时，该位输出不显示，即0字被熄灭。但当译码输入不全为0时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。BI\RBI是一个特殊的端口，有时作用于输入，有时作用于输出，在这里不多做介绍。74LS48功能表见表3-2。

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表3-2 74LS48的功能表

七短数码管的引脚图如图3-4所示，在使用时要注意是共阳还是共阴，其中3脚和8脚相连为公共端，因为此次设计是使用的共阴极数码管，所以在电路中接地，6脚为小数点引脚，在设计中没要求不需要对其处理。

图3-4 七短数码显示管的引脚图

3.3 秒脉冲的设计

根据设计要求，电路需要产生间隔为一秒的时间脉冲，完成正确的计数功能。所以选择NE555定时器来设计此电路。从而产生标准的秒脉冲。

NE555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。

引脚功能： TH：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，TR低电平触发端，简称低触发端， CVO：控制电压端，OUT：输出端。DIS：放电端，RES：复位端。工作原理见表3-3

表3-3 555定时器控制功能表

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用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供脉冲，如图3-5 所示。

R1、R2和C1为外接定时元件，高、低电平触发输入端项链并接到定时电容C1上，R1和

R2的节点与放电端相连，电压控制端不用，通常接0.01uF电容C2。

接通电源后，VCC通过R1，R2对C1充电，DIS上升。开始时DIS<VCC，

——12

即高电平触发端TH<VCC，低电平触发TR<VCC，定时器置位，放电管截止。

随后DIS越充越高，当DIS>VCC，高电平触发端TH>VCC，低电平触发端

——11TR>VCC，定时器复位，放电管饱和导通，C1通过R5放电，DIS下降。当DIS<

VCC时，又回到高电平触发端TH< VCC，定时器又置位，放电管截止，C1停止

3放电而重新充电。如此反复，形成振荡波形提供脉冲。

公式：Tw1=0.7 (R2 +R5) C1 Tw2=0.7R2 C1 振荡周期计算公式：T=0.7 (R2 +2R5) C1≈1s

图 3-5

3.4 控制开关电路的设计

在本次设计中需实现计数器的暂停、复位和启动控制，为了简单，我们只需用一个开关来控制启动和复位功能。启动复位开关和74192的11脚相连即可。在这里，主要介绍暂停/连续开关的设计，因为555产生秒脉冲全靠给C1充放电产生，所以只需中断C1的充放电即可，所以在C1的另一端用一个开关控制接地，这就形成了暂停/连续开关。

3.5 报警电路的设计

根据设计要求，要产生光电报警，我们采用5个或门组成一个选择电路，一个发光二极管产生光亮，一个蜂鸣器发出报警。如图3-6所示

图 3-6报警电路设计

或门OR1的输入与高位74LS192的低两位输出端相连，OR2、OR3与低位74LS192输出端相连。当输出端全部为低电平时OR5的输出才为低电平，此时导通发光二极管和蜂鸣器，产生光电报警信号。

3.6 整机工作原理

篮球竞赛24秒计时器主要是由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路组成。控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。由附录1可见图中有SW2和SW3两个开关，SW2为置数，SW3为暂停。SW2闭合，74LS192被置数，显示电路出现数字24。完成置数后断开SW2，启动计时。若此时秒脉冲电路的SW3为断开，则产生连续秒脉信号输入到计数器，数码管上的数字就会自动减1，闭合SW3，秒脉冲暂停，计数递减暂停，断开SW3又恢复计数递减，这就实现了暂停/连续功能。在计数递减的同时，74LS192的8个输出端也随之产生高低电平变化来控制报警电路5个或门的高低电平的变化。由附录1可见，5个或门的排列必须当74LS192的8个输出全为低电平时，换而言之，就是计数到零时，或门最后一个输出的才是低电平，从而触发发光二极管和蜂鸣器，产生亮光和警报声，达到了光电报警的。

第4章电路仿真

本次设计采用的是protues软件仿真，它是一种功能强大的电子设计自动化软件，提供智能原理图设计系统、SPICE模拟电路、数字电路及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。其不仅可以仿真传统的电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验等，而且可以仿真嵌入式系统的实验。Proteus提供了大量的元件库 v拜拜吧，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等。在编译方面，它也支持Keil和MPLAB等多种编译器。

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