篮球竞赛 24s 定时电路设计 （ 安 庆 师 范 学 院 物 理 与 电 气 工 程 学 院 荣 波 ） 摘要：定时电路是数字系统中的基本单元电路，它主要是由计数器和振荡器组 成。而本课程设计主要是由时钟脉冲产生电路、计数译码显示电路和控制电路 三部分组成。 关键词：时钟脉冲、计数译码 一、 系统方案 （一）系统总方案：系统总体方案框图如图 1 所示。本系统的工作原理是由时 钟脉冲产生电路产生标准的 1Hz 计时信号，用可预置初值的递减计数器 对 1Hz 的时钟信号进行计数，每 1s 计数器减 1，显示器上显示剩余的时 间，当减到 0 时，定时时间到，报警电路工作，输出报警信号。对于定 时器的启动、暂停/连续计时等功能可由控制电路来完成。 秒十位译码器 秒个位译码器 报警 电路 二十四进制递减计数器 分频器 振荡器 控制电路 启 动 开 关 / 暂 停 连 续 开 关 图 1 

二、各部分方案: 1、二十四进制递减计数器 计数器选用中规模集成电路 CC40192 进行设计较为简便，CC40192 是十进制可编 程同步加/减计数器，它采用 8421BCD 码二-十进制编码，并具有直接清零、置 数、加/减计数功能。 2、秒脉冲发生器 因本设计对信号要求并不太高，所以可以采用 555 集成电路或由 TTL 与非门组 成的多谐振荡器构成。考虑到电路设计的规模大小，所以采用 555 集成电路 3、控制电路 控制电路应完成以下三个功能：1、当启动开关闭合时，计数器完成置数功能， 译码显示 24 字样；当启动开关断开时，计数器开始计数。2、当暂停/连续开关 拨在暂停位置上，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停/连续开关拨在连续 时，计数器继续累计计数。3、外部操作开关都应采取去抖动措施，以防止机械 抖动造成电路工作不稳定。 三、各部分方案电路设计： 1、二十四进制递减计数器设计 电路图如图 2 所示。电路采用串行进位方式级联，其计数原理是：当 PSE 的反 =1，RST=0，且 Cpu=1 时，在 CPd 时钟脉冲上升沿的作用下，计数器在预置数 24 的基础进行递减数。每当个位计数器计数到 0 时，其 BRW1 发出一个负脉冲作十 位计数器减计数的时钟信号，使十位计数器减 1 计数。当高、低位计数器处于 全 0，同时在 CPd=0 期间，高位计数器 PSE2 的反等于 BRW2 的反=0，计数器重新 进行异步置数，之后高位计数器 PSE2 的反等于 BRW2 的反=1，计数器在 CPd 时 钟脉冲作用下，进入下一轮计数。 图 2 

2、秒脉冲发生器设计 多谐震荡器电路图如图 3 所示。电源接通后，Vcc 通过电阻 R1、R2 向电容 C 充 电。电容上的电压按指数规律上升，当 Vc 上升至 2Vcc/3 时，因 Vc 与阈值输入 端相连，所以两者电压相等，使比较器 C1 输出翻转，输出电压 V0 为低电平电 压，同时，放电管 T 导通，电容 C 通过 R2 放电。当电容上电压 Vc 下降至 1Vcc/3 时，比较器 C2 工作，输出电压 V0 变为高电平电压，C 放电终止，Vcc 通过电阻 R1、R2 又开始充电。当 Vc 上升到 2Vcc/3 时，电路又翻转为低电平。如此周而 复始，于是，在电路的输出端就得到了一个周期性的矩形波。 3、控制电路设计 图 3 根据上面的功能要求，设计的控制电路图如图 4 所示。其中，图 4（a）是置数 控制电路，LD 的反接 CC40192 的预置数控制端，当开关 S1 合上时，LD 的反=0， 对 CC40192 进行置数；当 S1 断开时，LD 的反=1，CC40192 处于计数工作状态， 从而实现功能 1 的要求。图 4（b）是时钟脉冲信号 CP 的控制电路，控制 CP 的 放行与禁止。当定时时间未到，CC40192 的借位输出信号 BO2 的反=1，则 CP 信 号受“暂停/连续”开关 S2 的控制，当 S2 处于“暂停”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 的反=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 2、3 的要求。 

(a) （b） 图 4 结论：在新的篮球比赛规则中，队员持球时间不能超过 24s，这样增加了 篮球的观赏度。因此此设计具有客观的发展空间，但是由于未经过实际测试， 所以不知道性能如何。因此，此次设计还有待于改进。 参考文献：陈大钦、罗杰，《电子技术基础实验》，高等教育出版社，2008 年 6 月第三版。 阎石，《数字电子技术基础第四版》，高等教育出版社，2008 年 6 月第四版