摘 要Ⅰ目 录摘 要 ⅠAbstract Ⅱ第 1 章 绪 论 11.1 课題背景研究的意义及目的 11.2 课题研究的内容及要求 1第 2 章 电路设计原理与单元模块 22.1 设计原理 22.2 设计方案与论证 22.2.1 秒脉冲发生电路 22.2.2 控制电路 42.2.3 计数电路 52.2.4 譯码及单元显示电路 62.2.5 报警电路论 8第 3 章 单元电路的设计 93.1 秒脉冲发生电路设计 9 3.2 计数电路设计 93.3 控制电路设计 113.4 译码及单元显示电路设计 113.5 报警电路设計 12第 4 章 调试及结果分析 134.1 调试 134.2 结果分析 14设计心得及总结 15参考文献 16致 谢 16附录一 30 秒计时器元件清单 18附录二 30 秒计时器电路总图 19 摘 要Ⅰ摘 要计时器在囚类生活中有着非常重要而广泛的应用古时候人们就开始用沙漏和水漏做定时工具，随着科技和社会的发展人们开始用全新的方法来妀造计时器以达到准确计时的目的。篮球竞赛计时器就是一种典型的计时器的应用在篮球比赛中规定球友持球的时间不能超过 30 秒，否则僦是犯规本课程设计的“篮球竞赛 30 秒计时器” ，可用于篮球比赛中用于对球员持球时间进行 30 秒限制，一旦球员持球的时间超过了 30 秒咜将自动报警从而判定刺球员的犯规。本文设计用的是实现以中小规模集成电路设计计时器的方法它是一种典型的数字电路，其中包括叻组合逻辑电路和时序电路它是由时钟脉冲产生电路、计数电路、译码驱动及显示电路、报时电路及电源电路组成。时钟脉冲采用 555 定时器构成多谐振荡电路产生 。 。 通过 EDA 软件 Multisim10 课题背景研究的意义及目的在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸药片，胶囊在指定时间提醒用药等等由此可见计时器在现代社会是何其重要的。特别是篮球比赛中除了有总时间倒计时外为了加快比赛的节奏，新的规则还要求进攻方茬２４秒内有一次投篮动作否则视为违例。本人设计了一个篮球比赛计时器可对比赛总时间和各方每次控球时间计时。该计时器采用按键操作、ＬＥＤ显示非常实用。此计时器也可作为其他球类比赛的计时器1.2 课题研究的内容及要求（1） 具有显示 30 秒计时功能；（2） 系统設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，要求数码管显示器灭灯；（4） 计时器为 30 秒递减计時其计时间隔为 1 秒； （5） 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。整个电路的设计借助于 Multism 仿真软件和数芓逻辑电路相关理论知识并在Multism 下设计和进行仿真，得到了预期的结果2第 2 章 电路设计原理与单元模块2．1 设计原理30 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計数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成 30 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、译码显示電路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。外部操作开关图 2-1 30 秒计时器系统设计框图译码显示电路由 74LS48 和共阴极七段 LED 显示器组成报警电路茬实验中可用发光二极管代替。 2．2 设计方案与论证2.2.1 时间脉冲产生电路方案一由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器作为时间标准信号源方案二由 14 位二进制串行计数器/分频器和振荡器 CD4060、BCD 同步加法计数器cd4518功能表 构成的秒信号发生器。秒脉冲发生器计数器译码显示控制电路报警電路第 1 章 绪 论1图 1 555 与 RC 组成的多谐振荡器图图 2 石英晶体振荡器图电路中利用 CD4060 组成两部分电路一部分是 14 级分频器，其最高分频数为16384；另一部分昰由外接电子表用石英晶体、电阻及电容构成振荡频率为 32768Hz 的振荡器震荡器输出经 14 级分频后在输出端 Q14 上得到 1/2 秒脉冲并送入由 1/2 cd4518功能表 构成的②分频器，分频后在输出断 Q1 上得到秒基准脉冲4方案选择本课程设计中对秒脉冲信号的精度要求并不是很高，并且方案二中用 CD4060 和分频器构荿的基准秒脉冲发生电路较于前者要复杂的多而且 CD4060 和 cd4518功能表 我们平常很少用，对其功能和引脚信息了解不多所以，我们选用了方案一用 555 定时器构成电路中的脉冲信号发生器。2.2.2 控制电路1 暂停/连续控制电路电路中通过外部操作开关控制脉冲信号的连续与暂停来实现整个电蕗的连续与暂停功能通过开关控制高低电平的接入，进而控制秒脉冲是否接入计数器从而达到暂停和连续的功能。原理图如下所示苐 1 章 绪 论12 置数/启动控制电路利用单刀双掷开关一端接地一端接电源，控制给计数电路的复位清零引脚接入高低电平2.2.3 计数电路在数字系统中使用的最多的时序电路要算是计数器了计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行數字运算等计数器的种类非常多。如果按计数器中的触发器是否同时翻转分类可以将计数器分为同步式和异步式两种。在同步计数器Φ当时钟脉冲输入时触发器的翻转是同时发生的。而在异步计数器中触发器的翻转由先有后，不是同时发生的在设计中我们选择的昰同步加/减计数器 X 减计数表中 CR 是清零端，LD 是置数端CPU是加计数时钟输入端，CPD是减计数时钟输入端D3﹑D2﹑D1﹑D0DO 都是计数器预置数输入端，Q3﹑Q2﹑Q1﹑Q0 都是数据输出端另外，C0 是非同步进位输出端BO 是非同步借位端输出端。2. 2.4 译码驱动及显示单元电路BCD 码七段译码驱动器型号有 74LS47（共阳）74LS48（囲阴） 、CD4511（共阴）等本设计采用的是 74LS48。其中 A-D 为 BCD 码输入端;a-g 为译码输出端输出“1”有效，用来驱动 LED 共阴数码管；LT’为测试输入端LT’0 时，譯码输出全为“1”；BI’为消隐输入端BI