劉億騰 劉永金 馮磊 羅釩

摘要：隨著科技發(fā)展，籃球計時器不僅應用于NBA，CBA這樣專業(yè)的籃球賽場上，也廣泛應用于民用的普通賽場上，方便于每場比賽的公平公正。本設計是對脈沖數(shù)字電路的簡單應用，設計了籃球競賽24秒和12分鐘倒計時器。此計時器功能齊全，可以直接清零、啟動、暫停和連續(xù)以及具有報警功能，同時應用了七段數(shù)碼管來顯示時間。利用軟件和硬件的結(jié)合實現(xiàn)開機自動置節(jié)計數(shù)器為第一節(jié)，節(jié)計時器為12分00秒，24秒違例為24秒。用數(shù)字顯示籃球比賽當時節(jié)數(shù)，每節(jié)時間及24秒的倒計時。

關鍵詞 ：籃球比賽計時器;計數(shù)器;74LS192

一、引言

眾所周知，籃球是世界上最受歡迎的運動之一。特別是從姚明進入NBA以來，中國對籃球的關注度更上了一個檔次。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們物質(zhì)生活逐漸豐富，對精神文明的追求也同樣不斷提高，人們都希望擁有好的心態(tài)以及強健的體魄。于是人們通過體育運動來鍛煉自己，青少年對籃球的熱情也是日漸高漲。為此，在充分理解籃球比賽規(guī)則的基礎上，設計出簡易的籃球比賽計時器，此籃球計時器簡單，精度高。

二、總體方案設計，基本原理

（一）總體設計框圖

圖2.1總體設計框圖

總體電路說明：

根據(jù)框圖總體來說設計的核心部分是要設計一個十二進制的分倒計時、？一個六十進制的秒倒計時及一個四進制的節(jié)計數(shù)器，并且對計數(shù)結(jié)果進行實時的顯示，同時要實現(xiàn)設計任務中提到的各種控制要求。設計方案如下框圖所示，系統(tǒng)分別實現(xiàn)12進制、60？進制遞減計數(shù)器，4進制加法計數(shù)器，同時實現(xiàn)了置數(shù)、啟動計數(shù)、清零、暫停/連續(xù)、顯示、閃燈報警等控制。

（二）設計思路

籃球比賽計時器的主要功能包括：12分鐘倒計時、進攻方24秒倒計時計時暫停開始、結(jié)束警報提示及24秒進攻轉(zhuǎn)換。該計時系統(tǒng)由以下五個電路模塊組成：秒脈沖的設計：這部分利用555定時器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8腳結(jié)構(gòu)，體積很小，使用起來方便。只要在外部配上幾個適當?shù)淖枞菰?，就可以?gòu)成史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及自激多諧振蕩器等脈沖信號產(chǎn)生與變換電路來實現(xiàn)。12分鐘倒計時：這部分電路完成12分鐘倒計時的功能，比賽準備開始時，屏幕上顯示12：00字樣。當比賽開始時，倒計時從12：00開始逐秒遞減到00：00。這一模塊主要利用雙向計數(shù)器74LS192的減計數(shù)功能來實現(xiàn)。攻方24秒倒計時：這部分電路與12分鐘倒計時功能類似，當比賽準備開始時，屏幕上顯示24秒字樣，當比賽開始后，倒計時從24逐秒倒數(shù)到00。這一模塊主要也是利用雙向計數(shù)器74LS192來實現(xiàn)。節(jié)數(shù)記次：這部分電路時通過12分鐘倒計時到零后，給出信號遞增，比賽開始屏幕顯示數(shù)1遞增為2。這一模塊用同步可預置計數(shù)器74LS160實現(xiàn)。警報提示：當兩個倒計時計數(shù)器中任一個計時到零時，BO端都出現(xiàn)低電平。此計時器的模塊化結(jié)構(gòu)，主要有以下3個部分組成，即倒計時模塊、控制模塊、以及脈沖信號模塊。

（三）基本原理

倒計時模塊：包括12分鐘、24秒倒計時及節(jié)次的遞增。12分鐘倒計時的基本原理：比賽處于準備開始階段，扳動啟動開關SW3使倒計時計數(shù)器相應的置數(shù)或清零端有效，顯示設定的時間12：00、24秒，開關自動復位，當主裁判拋起球，比賽開始，扳動SW1，倒數(shù)計時器開始工作，計時器逐秒進行倒計顯示。當有球員犯規(guī)，裁判吹哨，整個計時系統(tǒng)的倒計時暫停，這個功能通過暫停開關SW1截斷時鐘脈沖的傳輸來實現(xiàn)。當?shù)箶?shù)計時器計數(shù)到零時，選取“00：00”這個狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截斷信號，讓其與時鐘脈沖在與非門中將時鐘脈沖截斷，從而計時器在計數(shù)到零時停住。24秒計數(shù)芯片的置數(shù)端和12分的置數(shù)、清零端共用一個開關，比賽開始后，24秒可以單獨置數(shù)端不影響12分鐘倒計時，24秒的倒數(shù)計時器與12分的倒數(shù)計時器同時開始進行倒計時，逐秒倒計到零。同樣也是選取“00”這個狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截斷信號，讓該信號與時鐘脈沖在與非門中將時鐘截斷，使計時器在計數(shù)到零時停住。？脈沖信號模塊：555定時器主要是通過外接電阻R和電容器C構(gòu)成充、放電電路，并由兩個比較器來檢測電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關管的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分鐘的延時電路、以及多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器等脈沖波形產(chǎn)生和整形電路?？刂颇K：通過一個類似與非組成的SR鎖存器來控制整個電路中的時鐘脈沖輸入。警報提示：為了給出警報提示，可在計數(shù)器的輸出端用一個普通二極管和LED二極管。當計數(shù)為0時，LED燈亮起。

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