篮球比赛24秒倒计时器的设计与仿真分析

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1、24秒倒计时器的设计与仿真分析篮球比赛 1电路设计分析为了加快比赛篮球比赛中除了有总时间倒计时外，计时器在许多领域均有普遍的应用， 秒内有一次投篮 动作，否则视为违例。节奏，新的规则还要求进攻方在 24 秒倒计时器”从数字电路角度讨论， 实际上就是一个二十 24 本设计题目的“篮球比赛 四进制递减的计数器。 电路设计技术指标 能完成24秒倒计时功能。完成计数器的复位、启动计数、暂停/继续计数、声光报警等 功能。方案论证秒倒计时电路可由秒脉冲信号发生器、计数器、译码经过对电路功能的分析, 整个24 器、显示电路、报警电路和辅助控制电路组成，如图 4- 38所示。丘;11 1IL1 F届-方案实现

2、(3)秒脉冲发生器。、C构成多谐振荡器。秒脉冲产生电路由555定时器和外接元 件Rl、R21f? o,即Hzl经过计算得到输出脉冲的频率为秒(1 s)所示。4 - 24本例中的秒脉冲发 生器采用应用电路二中的秒脉冲发生器电路即可，如图 因为技术指标是一样的，不用再重新设 计数器。同步十进制可计数器由两片74LS192逆计数器构成。功能简介如下：具有清除和 74LS192其引脚排列及逻辑符号如图置数等功能，PL为加其中为置数端，CP4 - 39所示。uTC 为非同步CP为减计数端，计数端，DuTC为非同步借位输出端，进位输出端，D为MRP3为计数 器输入端，P2P0、Pl、Q3为数据输出端。、清

3、除端，Q0Q1Q24/ 1所示。74LS192的图形符号如图4 - 40仿真软件Multisim 10中为加计UP为置数控制端，CLR 为清零端，C、D为置数输入端，LOAD其中A、B、为非同步进位输出端，CO、QC、 QD为数据输出端，数端，DOWN为减计数端，QA、QB为非同步借位输出端。BO本例为利用 减计数端输入秒脉冲信号，进行减法计数，也就是倒计时。这时计数器按端连接，实现 DOWN74LSl92的842l码递减进行减计数。利用借位输出端BO与下一级 计数器之间的级联。 为低电平时，不管，且LOAD实现异步置数。当CLR = 0LOAD利用置数控制端QQQ时钟 输入端的状态如何，将使

4、计数器的输出等于并行输入数据，即QUP和DOWNA CDBDCBA。 DCBA = 0100。循环的设置为，十位片的DCBA =0010,个位片的24译码及显示电路。译码 驱动器具有以下特74S48和7段共阴数码管组成。有些电路由译码驱动器74LS48点：内部上拉 输出驱动，有效高电平输出，内部有升压电阻而无需外接电阻。这样构成的电路更加简段数码管 进行显示，4线输入的7本例为由74LSl92直接输出给单。控制电路。控制电路用来完成 计数器的复位、启动计数、暂停继续计数、声光报警等功能。，以及声、 24触发器，实现计数 器的复位、计数和保持“”、U9A组成RS与非门U8A光报警的功能。开关功能

5、说明如下。处 于高电平时，当计数器递减计数到零时，控制电路发出声、光：启动开关。A开关A处于低电 平时，计数器开始”状态不变，处于等待状态；当A报警信号，计数器保持“24计数。时，计数器）开关B接低电平开关B：暂停开关。当“暂停/连续”开关处于“暂停”（时， 计数器继续累计）B接高电平暂停计数，显示器保持不变；当此开关处于“连续”（开关计数。 接低电平，不管计数器工作于什么状态，计数器立：手动复位开关。当开关C开关C开始计数。 接高电平时，计数器从24C即复位到预置数值，即“24”当开关 报警电路。发光，同时该 处也可并联蜂鸣器发出LED1RS当触发器输出为低电平时，发光二极管报警声。仿真电路

6、组 成 24/ 2篮球比赛24秒倒计时器仿真电路如图 4- 41 所示。IMJL尊j111丄I*幻.IIISBU3 iyL*J4?；RlTX：LLDI Z?g理4024K 4i -jut比農熹申也讦阿盟側竄门斑KwtFUSA电DJ I :； 丁北 LSCCIa貫也维Im JJLD_HbX所以在仿真电路中凡是由于仿真软件对于悬空的引脚或断开的开关不能认为是高电平，需要开关 的地方都选用的是单刀双掷开关，用来接高、低电平；还有一种解决问题的办法，所以实际电路 中这些就是在单向开关上接上拉电阻。实际电路中芯片引脚的悬空是高电平， 开关可以选用单 向开关。3仿真分析作为减法计数DOWN端，输入到计数器

7、U2的由555定时器输出秒脉冲经 过与门U7A开始U1BO）输出借位脉冲使十位计数器”时，U2的13脚（0脉冲。当计数器计数 计到“”是一个过渡时期， 0024”。由于“计数。当计数器计数到“00”时应使计数器复位并置 数“”99跳变到“当计数器由“00”不会显示出来，所以本电路采用“99作为计数器复位脉冲。 触发器使电路翻转，给去触发RS”即“1001”通过与非门U6A时，利用个位和十位的“9LED1 同时发光二极管24”，输入低电平使计数器置数，74LS192的11脚（LOAD）并保持为“触发器翻 转，RSA到低电平时，亮，若并接有蜂鸣器则发出报警声，即声光报警。扳动开关到低电平时 计数器

8、立即复位，扳动开关C的11脚输入高电平，计数器开始计数。给74LS192到低电平，振 荡器 B 扳动开关 C 到高电平时计数器又开始计数。若需要暂停时，扳动开关脉冲输入端，没有 脉冲信号， 074LSl92 继续振荡，但输出的脉冲经与门运算后为低电平 到高电平后，计数器继 续计数。B从而使计数器保持不变；扳动开关仿真分析总结4秒倒计时计数的方法有很多种， 能实现该功能的计数器芯片也有很多种，24能实现4/ 3 本例仅仅是通过该例子介绍电路设计及仿真的过程，所以不能认为本电路就是最合适的电路。 电路中实现启动、暂停、复位功能的方法也有很多。比如暂停控制，也可以将开关接在振荡器 电路中，通过控制振荡器的工作与否来控制整个电路的暂停。综上所述，不同的人会有不同的设 计思路，实现同一功能的电路绝不是唯一的。 本例在仿真调试中，由于仿真软件提供的振荡器秒脉冲信号太慢，实际上是用信号发生器产生 的100Hz信号进行调试的，调试电路如图442所示。4/ 4A741 7 叭i；1启越純# I :