课程设计（论文）篮球竞赛30秒计时器.doc

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1、一设计目的： 1.掌握计时器的设计方法。 2.掌握计时器、译码器的用法。 3.学会设计脉冲发生电路、控制电路、报警电路二. 设计要求：1 确定总体设计方案画出总方框图，明确各单元电路的功能，进行单元电路的设计，画出逻辑图。2 选择单元器件确定型号。3 画出总逻辑图和装配图，并在实验板上组装电路。4 进行电路调试，使其达到设计要求。5 写出总结报告。三总体设计思想：发生器，计数器，译码显示电路，辅助时序控制电路和报警器等5个部分构成。其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30S计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数，暂停/连续计数，译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统

2、的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示30S字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停/连续开关拨在暂停位置上时。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，计数器继续递减计数。另外，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。各单元完成的功能：1、秒脉冲发生器产生的信号是电路的时序脉冲和定时标准，但本设计对此信号的要求并不是太高，电路可以采用555集成电路构成。2、计数器完成30秒计时的功

3、能。3、单元译码显示电路可以用74LS48和共阴极七段LED显示器组成。4、控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/继续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。5、电路报警电路可以用发光二极管组成。系统设计框图：11译码 显 示计数器秒脉冲发生器外部操作开关控制电路报警电路啊啊四单元电路的设计： CMOS型四位二进制同步计数器CC40161功能介绍 本次实验选用CMOS型四位二进制同步计数器CC40161。它的主要功能有：1) 异步清零：当=0时Q0Q1Q2Q3=0000。2) 同步置数：当=1,=0时在CP上升沿作用下，Q0Q1Q2Q3=D0D1D2D3。3) 计数：=1

4、,=1当使能端ETP=ETT=1时，对CP脉冲实现同步计数。4) 锁存：当使能端ETP=0或ETT=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。其外引线排列图见图2-47所示，CC40161的功能表详见表2-27。 状态功能输入 输出 ETP ETT CP D3 D2 D1 D0D3 D2 D1 D0 清零 0 0 0 0 0 置数 1 0 D3 D2 D1 D0 D3 D2 D1 D0计 数 1 1 1 1 计 数保 持 1 1 0 保 持 1 1 0 74LS192是同步可逆双时钟计数器，它是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位CO端接到下一级的CP+端，BO端接到下一级的CP

5、端即可。 Vcc D0 R BO CO LD D2 D316 15 14 13 12 11 10 9 74LS192/1931 2 3 4 5 6 7 8 D1 Q1 Q0 CP- CP+ Q2 Q3 GND74LS48 该器件输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g共七线，另有三条控制线LT、RBI、BI/RBO。LE端为测试端。在BI端接高电平的条件下，当LT=0时，无论输入端A、B、C、D为何值，ag输出为高电平，使7段显示器显示“8”字型，此功能用于测试器件。RBI端为灭零输入端。在LT=1，BI=1条件下，当输入A、B、C、D=0000时，输出ag全为低电平，可使共阴L

6、ED显示器熄灭。但当输入A、B、C、D不全为零时，仍能正常译码输出，但显示器正常显示。BI端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权，当该端为低电平时，不管其他输入为何值，输出端ag为低电平，这可使共阴显示器熄灭。另外，该端还有第二个功能命令信号输出端，记为RBO。当该位输入的A、B、C、D=0000且RBI=0时，此时RBO输出低电平；若改为输入的A、B、C、D不等于零，则RBO输出高电平。若将RBO与RBI配合使用，很容易实现多位数码显示时的灭零控制。 74LS48可直接驱动共阴极LED数码管儿而不需外接限流电阻。 Vcc f g a b c d e16 15 14 13 12 11 1

7、0 9 74LS481 2 3 4 5 6 7 81 8 B C LT BI/RBO RBI D A GND译码和数码显示电路： 译码和数码显示电路是将数字钟和计时状态直观清晰地反映出来，被人们的视觉器官所接受。显示器件选用LED七段数码管。在译码显示电路输出的驱动下，显示出清晰、直观的数字符号。本设计所选用的是半导体数码管，是用发光二极管（简称LED）组成的字形来显示数字，七个条形发光二极管排列成七段组合字形，便构成了半导体数码管。半导体数码管有共阳极和共阴极两种类型。共阳极数码管的七个发光二极管的阳极接在一起，而七个阴极则是独立的。共阴极数码管与共阳极数码管相反，七个发光二极管的阴极接在一

8、起，而阳极是独立的。 当共阳极数码管的某一阴极接低电平时，相应的二极管发光，可根据字形使某几段二极管发光，所以共阳极数码管需要输出低电平有效的译码器去驱动。共阴极数码管则需输出高电平有效的译码器去驱动。报警电路： 由555芯片和二极管构成的报警电路如图所示。其中555芯片构成多谐振荡器，振荡频率f0=1.43/(R1=2R2)*C1,其输出信号经二极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡工作，反之电路停振。 单元电路 8421BCD码30进制递减计数器的预置数为N=（00110000）8421BCD=(30)D.。它的计数原理是：每当低位计数器BD端发出负跳变借位脉冲时，离位

9、计数器减1计数。当高低位计数器处于全零，同时在CP=0期间，离位计数器BO=LD=0,计数器完成异步置数之后BO=LD=1,计数器在CPD时钟脉冲作用下，进入下一轮减法计数。参数计算：脉冲产生电路：用555组成的脉冲产生电路: R1=15*103 R2=68*103 C=10F 则555所产生的脉冲的频率为:f=1.43/(R1+2*R2)*103*10*106=0.947Hz,而设计要求为1Hz,因此其误差为5.3%,在精度要求不是很高的时候可以使用. 输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、uC () =VCC、 t1=(Ra+ Rb)C、

10、当t= tw1时，uC (tw1) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出tw1=0.7(Ra+ Rb)Ctw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 t1= RBC、当t= tw2时，uC (tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出t w2=0.7RbC振荡周期T = tw1+tw2=0.7 ( Ra + 2Rb) C =1 (s)五总路设计图：工作原理：30秒计时器的总体参考方案框图如图11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。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成30秒计时

11、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、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。 秒脉冲发生器部分。用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1.R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1。R2又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。译码显示电路由

12、74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管代替。原器件清单：计数器74LS192，CC40161，译码器74LS48，显示器，触发器，555定时器及一些门电路等。六安装与调试： 统调主电路的方法是将已调试好的若干单元电路连接起来，然后跟踪信号流向，由输入到输出，由简单到复杂，依次测试，直至正常工作。因此时控制电路尚未安装，需人为地给受控电路加以特定信号使其正常工作。 调试控制电路分为两步：第一步单独调试控制电路本身，施加于控制电路的各个信号可以人为设定为某种状态，直至正常工作。第二步将控制电路与系统主电路中各个功能部件联接起来，进行电路统调。性能测试与分析（1）、

13、根据设计的电路图在面包板上按各个模块组装接好实际电路，检查电路接线正确， 然后对各个模块进行功能检测校正：1、对7448芯片的译码显示通过一系列输入测试是否与其功能表相同2、对74192的逻辑功能通过万用表进行测试，验证其功能状态；3、对各芯片组成的触发器的逻辑功能测试，验证其功能状态；（2）、当检测出问题后分析出原因，是元器件本身原因还是接线错误，更换元件或重新正确接线，保证电路的正确运行。（3）、检测正确把各个模块整体连接，联调校正，检测电路是否能满足系统的设计要求。（4）、经检测校正各个模块正确实现其功能，整体电路满足系统的设计要求。七设计电路的特点,及其优点: 主要由以下3个组成，即计

14、时模块、控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是由555定时器作为触发源,顺时计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。关键字 计时器 光电报警 模块化 脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛30秒计时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广

15、泛的应用价值。缺点:容易出现接触不良,导线的裸线部分如果露在板的上方,可能会出现短路芯片的控制和引脚接触可能不好,出输入与输出信号可能分辨的不是很清楚.八总结与体会：做课程设计是为了让我们对平时学习的理论知识与实际操作相结合，在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。.经过近三天的努力,在老师和同学的帮助下,我基本上完成了设计任务。我充分认识到了自学的重要性,以及学以致用的道理.我在图书馆借书和上网查阅了大量的资料,同时也认识到了图书馆看书和上网阅览应用多媒体的重要作用.在今后的学习过程中,应该多到图书馆看一些专

16、业方面的书籍，多上网查询有关的资料,以丰富自己的知识.也使我加深了对发生器，计数器，译码显示电路的理解和应用.由于知识水平的局限,设计中可能会存在着一些不足,我真诚的接受老师和同学的批评和指正. 在做课程设计的过程中，我深深地感受到了自己所学到知识的有限，明白了只学好课本上的知识是不够的，要通过图书馆和互联网等各种渠道来扩充自己的知识。在实验过程中我们曾经遇到过问题。一个是在电路接好之后计数的显示结果不正确,经分析，检察后我们请老师帮我们检察了电路，知道了是电路导线坏了，于是改正了错误。我们遇到的第二个问题是有一个芯片忘记了接地。由于有好几十条连线，所以我们没有一时检察出问题，但是我们没有沮丧

17、。在使用万用表测量各个接点电压后我们找到了原因。，但是从中我们学习到了如何对待遇到的困难，进一步培养了我们一丝不苟的科学态度和不厌其烦的耐心。在实验的过程中我和我们组的成员始终在一起，我们互相讨论互相合作，使得我们的实验得以顺利完成，体会到了合作的力量，感受到了1+12。所有的这些心得会对我以后的学习和工作有帮助作用，忠心感谢老师在实验过程中给我们的谆谆教导；忠心感谢学校给我们提供这次实验机会。 九.参考文献: 1刁节涛主编,电子技术基础及其应用,北京航天航空大学出版社,1994 2康华光.电子技术基础.高等教育出版社 2006.13 数字电子技术基础高等教育出版社收稿日期：2008-06-2

18、9作者简介：潘益玲（1980-），女，湖南人，研究方向为电子与通信技术。基于Proteus 的篮球竞赛30 秒计时器的设计与仿真潘益玲（河源职业技术学院 电子与信息工程系，广东 河源 517000）摘 要：Proteus 是一个电子设计的教学平台、实验平台和创新平台，本文介绍了一种基于Proteus 仿真平台，使用基本的数字单元电路和通用型集成数字电路，进行篮球竞赛30s 电路的设计与仿真的方法。通过仿真运行，可在三位LED 数码管中显示“倒计时30s”，当计时器递减计数到7s 以及到零时，分别发出高音和低音光电报警信号。关键词：Proteus；篮球竞赛；30s；设计与仿真中图分类号：TP39

19、1.9 文献标识码：A 文章编号：1672-0318（2008）04-0027-05随着社会对职业教育要求的不断提高，教学手段的不断多样化以及计算机应用技术的快速发展，各种电路仿真软件如Pspice，EWB，Proteus等被应用到教学与实际电路开发之中。Pspice 和EWB 软件兼容，都是采用图形方式创建电路，图形界面直观，操作方便、易学易用，但元件库受到限制，仅可进行直流、交流、瞬态、参数扫描等数十种仿真分析，实现模拟电路仿真、数字电路仿真及模数混合仿真，对凡是涉及单片机的电路设计无法仿真。而Proteus 是英国Labcenter 公司开发的具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外

20、围电路组成的系统的仿真等仿真软件，具备如下主要特点1：1）可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，其最大特点是可以支持许多型号的单片机仿真，该软件的单片机仿真库里有51 系列，PIC 系列，AVR 系列等，Proteus 的仿真是基于SPICE3F5 的，因此它也能像其他的EDA 软件那样进行电路分析，如：模拟分析、数字分析、混合信号分析、频率分析等等。2）提供了虚拟示波器，逻辑分析仪、信号发生器、计数器、电表、Virtual Terminal（使用电脑的键盘和显示器通过串口与外部的单片机系统通讯）等虚拟仪器供选择用。3）能够进行SCH（原理图）与PCB（印刷版）的设计。它的电路仿真是互动的，针

21、对模/数电子技术的应用，可以直接基于Proteus 虚拟平面对原理图进行仿真、电路分析及实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果。与Pspice，EWB 相比，Proteus 的元件库更强大，元件与实际元件更接近，仿真界面可视性更好。借助此强大而又完美的设计平台不需要任何真实的元器件与仪器就可以对多种电子电路进行电路分析与设计，且能为后续学习单片机课程及单片机仿真打下很好的基础。本文用Proteus 组合各种数字芯片，设计“篮球竞赛30s”计时电路。1 硬件电路设计1.1 设计要求（1）用数字集成芯片设计一个30s 倒计时电路，并可在130s 内任意预置数；（2）30s 计时器是

22、递减计时器，间隔为1s。能用LED 数码管显示剩余工作时间，还能显示到0.1s。即当计时开始时显示出所设定的总时间，每当计时10 个0.1s，显示器的2008 年第4 期 Journal of Shenzhen Polytechnic No.4, 2008深圳职业技术学院学报28 深圳职业技术学院学报 第7 卷数字立即减1；（3）递减计时到7s 时，发出一声低音预告信号；（4）递减计时到零时(工作时间到)，发出高声报警，并自动停止计时，数码管显示零；（5）具有暂停/继续工作、清零复位和启动计时功能。1.2 电路设计分析555 定时器用来产生周期为0.1s 的脉冲信号，供计数器进行倒计数，以便将

23、计数器所输出的数据传送给译码器，译码器再译码驱动七段数码管显示输出；控制电路实现“篮球竞赛30s”的暂停/继续工作、清零复位、置数/工作；报警电路实现30s 计数器减至7s 时，发出一声低音报警，减至0 时，报警电路发出高音报警。计数和控制电路是该设计的核心，设计框图见参考文献 2。1.2.1 0.1 秒脉冲信号的产生555 与电容、电阻适当组合可构成多谐振荡器，产生周期为0.1s 的脉冲信号。根据振荡器输出脉冲Q 的工作周期为：T0.7(R1+2R2) C6，f=1/T=1/0.7(R1+2R2)C=10 来计算，结合实际经验及考虑元器件成本，选择电阻R1=5.1k，而R2=4.7k，C6=

24、10uF3。1.2.2 计数电路计数与译码显示电路选用三片中规模集成电路74LS192 和74LS48 进行设计，两片74LS192构成可预置数的三十进制递减计数器，计数器十位接成三进制，计数器个位接成十进制，置数端A、B、C、D 通过开关接低电平，若接高电平可进行其他置数；1 片74LS192 构成0.1s 减计数电路。74LS192 的引脚功能图可参考文献4。它的计数原理是：使加计数脉冲信号引脚CPU=1，计数脉冲加入0.1s74LS192 引脚CPD 脚，当减计数到零时，0.1s74LS192 的TCd 端发出借位脉冲，使个位计数器减计数；当个位计数器减计数至零时，个位74LS192 的

25、TCd 端发出借位脉冲，使十位计数器减计数，当高、低位计数器处于全零时，CPd（DN）为0，使置数PL 端=0，计数器完成并进行重新置数。在0.1s 74LS192CPd（DN）端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数，计数信号经译码后送数码管显示，电路如图1 所示。图1 计数译码显示电路1.2.3 控制电路控制电路是30S 倒计时设计的核心，电路如图2（a）（b）（c）所示。图（a）中，用2 个与非门组成基本RS 触发器，开关SW1 控制计数器的置数，当SW1 闭合时，触发器置低电平，送至74LS192的PL 端和UP 端，计数器的PL=0，计数器预置数，反之，计数器启动处于计数

26、工作状态；图（b）开关SW2 控制计数器的暂停/计数。当SW2 为“1”时（下合），触发器输出低电平，与十位74LS192 的13 脚TCD 端输出的高电平和555 定时器输出的时钟脉冲一起通过三与门，使得三与门输出低电平，送至0.1s 74LS192 的4 脚DN 端，令计数器停止工作，显示器上保持原来的数不变；当SW2 为“0”时（上合），74LS11 门电路打开，脉冲信号送入计数器的减脉冲输入端，计数器继续累计计数；图（c）中，开关SW3 控制计数器清零，SW3=“1”（上合）时，接高电平输出送至74LS192 集成电路MR 端，计数器清零，反之，正常计数。1.2.4 报警电路低音预告信

27、号电路，采用2 个输出频率为4HZ和10KHZ 的脉冲发生器，并与74LS08 送来的高电平相与后，经74LS11 三与门输出跳变信号，促使蜂鸣器发出一声低音。高音告警的电路原理与低音相同，低音告警电路图3 所示。第4 期 潘益玲：基于Proteus 的篮球竞赛30 秒计时器的设计与仿真 29（a） 置数/工作电路（b） 暂停/继续工作电路（c） 清零/工作电路图2 控制电路图图3 低音预告信号电路1.3 整机电路设计在Proteus 中绘制原理图都要先从器件库里取出所需的元件并在绘图区布局好，编辑元件的参数，然后进行连线，添加必要的网络标识。运行Proteus 的ISIS 后出现程序主窗口界

28、面，鼠标单击窗口左侧的元器件工具栏的component 按钮，接着再点击窗口左侧的元器件选择区的PickDevices 按钮，弹出Pick Devices 窗口5，再在Category 栏里点击TTL74LS series 项后，在Results 栏里会出现各种类型的CPU 器件，找到74LS192 后双击，74LS192 就被添加到当前窗口左侧的元器件列表区了。用同样的方法依次把74LS48，555，LED，74LS11，74LS00，电阻，LS 扬声器，多个SWITCH开关也添加到列表区里。然后再依次点击列表区里的器件，单击左键把它们放到绘图区，右键选中元件，并编辑其属性，合理布局后，进行

29、连线。连线时当鼠标的指针靠近一个对象的引脚时，跟着鼠标的指针就会出现一个“”提示符号，点击鼠标左键即可画线了，需要拐弯时点击一下即可，在终点再点击确认一下就画出了一段导线，所有导线画完后，点击工具栏Inter-sheet Terminal 按钮，添加上电源和接地符号，原理图的绘制就完成了5。如图4 所示。图4 整机电路图1.4 开关设置为了模拟真实的运行环境，方便控制操作，灵活更改预置数范围，本设计使用了几个开关，其实际效用见表1 所示。表 开关设置一览表开关名称实际效用SW1 置数/启动切换开关SW2 清零/工作切换开关SW3 暂停/继续切换开关SW4、SW5 十位置数切换开关SW6SW9

30、个位置数开关SW10倒计时至零时声音与光电报警停止开关2 仿真分析使用Proteus 仿真，可以解决布线，焊接，制作的麻烦，提高效率及准确性。电路设计完成后，就30 深圳职业技术学院学报 第7 卷可以进行30S 倒计时器的仿真了。2.1 仿真流程图本设计的仿真主要包括脉冲信号的仿真、控制电路仿真、报警电路仿真及整体电路仿真。脉冲信号仿真可用来检查555 线路连接是否良好，555 定时器构成的多谐振荡器是否起振。在Proteus 软件工作界面里，点击仿真开关。用模拟示波器测输出电压波形图并计算其频率，仿真可见输出矩形波频率为10Hz。如图5 所示。图5 模拟示波器波形图整体电路仿真流程图如图6

31、所示：图6 仿真流程图2.2 仿真结果在Proteus 软件ISIS 电路图中，点击左下角仿真开关。此时计数器不工作，数码管显示“0 00”；点击SW1 开关，可对计数器预先置数，置数时点击十位置数切换开关SW4、SW5 及个位置数切换开关SW6SW9 可进行39-00 之间的任意值置数，这里预置数为30；再次点击SW1 按钮开关，则计数器便开始实现30s 倒计时，此时若按下SW2 清零或SW3 暂停开关，计数器将清零或暂停，清零后需重按SW1 预置数后重新计数，暂停后按下SW3，计数器继续计数。当计数器倒计时到7s时发出一声低音告警； 当计数器倒计时到0 时，发出高音告警及光电报警，可借助计

32、算机外部扬声器可听取嘟嘟嘟的报警声，直至点击SW10，停止告警，数码显示000，进入下一个循环；图7所示为在Proteus 界面截取的仿真图。图7 “篮球竞赛30S 设计”的整体仿真图基于Proteus 设计的 “篮球竞赛30s”计时器，仿真时计数器在计数过程中，功能相当稳定，不会出现乱码或不显示的现象，且显示清晰，并能听到清脆的告警声音。Proteus 里各元器件选择范围广，参数修改方便，不会同实际操作那样因元器件参数不对或规格不对，而多次地拆换元器件，造成毁坏元器件和印刷电路板，从而极大的简化在目标硬件上的调试工作，大幅度节省制作电路板的时间，也为开发电路板奠定了的基础。参考文献：1 代启

33、化Proteus 在单片机电路系统设计中的应用J自动化与仪器仪表，2006（6）：84-872 王香婷基于EWB 的篮球竞赛30s 计时器的设计J实验技术与管理，2005，22（7）3 肖景和CMOS 数字电路应用300 例M北京：中国电力出版社，2006第4 期 潘益玲：基于Proteus 的篮球竞赛30 秒计时器的设计与仿真 31（上接第14 页）4 谢自美电子线路设计.实验.测试M华中理工大学出版社，20035 曹洪奎基于Proteus 的单片机系统设计与仿真J辽宁学院学报2007，27（4）篮球比赛计时器的设计与实现作者：vison电子信息毕业设计来源：本站原创点击数： 3190更新时

34、间：2009-3-17 热 类别：电子摘要本文主要介绍：篮球比赛计时器。本文首先介绍单片机的相关知识，对单片机进行相应的研究，并将其与74HC595串行显示电路配合使用。本电路主要核心是AT89S51，利用软件和硬件的结合实现开机自动置节计数器为第一节，节计时器为12分00秒，24秒违例为24秒。用数字显示篮球比赛当时节数，每节时间及24秒的倒计时，采用单片机串行显示。最后，本文会详细叙述此电路的安装与调试，并对调试过程中出现的问题做简要说明。关键词 AT89S52单片机；74HC595；XXX课题背景在电子技术飞速发展的今天，电子产品的人性化和智能化已经非常成熟，其发展前景仍然不可估量。如今

35、的人们需求的是一种能给自己带来方便的电子产品，当然最好是人性化和智能化的，如何能做到智能化呢？单片机的引入就是一个很好的例子。单片机又称单片微型计算机，也称为微控制器，是微型计算机的一个重要分支，单片机是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是集CPU，RAM，ROM，I/O接口和中断系统于同一硅片上的器件。单片机的诞生标志着计算机正式形成了通过计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。在我们身边，由单片机作为主控制器的全自动洗衣机、高档电风扇、电子厨具、变频空调、遥控彩电、录像机、VCD/DVD机、组合音

36、响、电子琴等。单片机已在广阔的计算机应用领域中表现得淋漓尽致，出尽了风头。从家用消费类电器到复印机、打印机、扫描仪、传真机等办公自动化产品；从智能仪表、工业测控装置到CT、MRI、刀等医疗设备；从数码相机、摄录一体机到航天技术、导航设备、现代军事装备；从形形色色的电子货币如电话卡、水电气卡到身份识别卡、门禁控制卡、档案管理卡及相关读/写卡机等等都有单片机在里面扮演重要角色。因此，单片机已成为电子类工作者必须掌握的专业技术之一。单片机就是一个微型中央处理器，通过编程即能完成很多智能化的工作 ，因此它的出现给电子技术智能化和微型化起到了很大的推动作用。随着人们生活水平的提高，社会经济的发展，人们开

37、始考虑精神生活的享受，并开始注重身体素质的提高。开始举办一些小型的篮球比赛。这就需要裁判有一个公正的判罚，以保证比赛的顺利进行。这就需要有一个专门计时的工具。所以我就设计了一个篮球比赛计时器。设计简单，耗费少，容易制作。可用于街头篮球比赛和校园篮球比赛。花很少的钱就可以得到一个实用的篮球比赛计时器。本次设计注重对单片机工作原理以及键盘控制及显示原理的理解，以便今后自己在单片机领域的学习和开发打下基础，提高自己的动手能力和设计能力，培养创新能力，丰富自己的理论知识，做到理论和实践相结合。本次设计的重要意义还在于对单片机的内部结构和工作状态做更进一步的了解，同时还对单片机的接口技术，中断技术，存储

38、方式和控制方式作更深层次的了解。此次设计更进一步了解基本电路的设计流程，提高自己的设计理念，丰富自己的理论知识，巩固所学知识，使自己的动手动脑能力有更进一步提高，为自己今后的学习和工作打好基础，为自己的专业技能打好基础。设计简介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在24秒内有一次投篮动作，否则视为违例。根据要求，以AT89S52单片机为核心，设计篮球比赛计时控制器。篮球比赛上下半场四节制，每节12分钟，要求能随时暂停，启动后继续计时，一节比赛结束后可清零。按篮球比赛规则，进攻方有24秒为例计时。分秒显示用LED数码管。用开关控制计时器的启动/暂停。该篮球比赛

39、计时器的设计，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。此计时器在程序参数稍加修改后也可作为其他球类比赛的计时器。主控芯片为AT89S52，采用12MHz晶振，P0.0-P0.7作键盘输入。A1为12分钟暂停键；A2为启动12分钟计时键，24秒计时开始；A3为24S复位开启键（投篮或交换控球时按下此键）； A4为24秒计时停止键（没有违例）；A5为总计时和24秒计时同时启动键；A6为总计时和24S计时同时停止键。 电路采用静态显示，一起点亮各位数码管，同时显示不同的字符。点亮各位数码管锁存输出。显示器的第一位显示计时节数，3至6位显示计时的分，最后2位显

40、示24秒。用T0定时器中断进行24秒处理，12分钟计时用T1定时器中断计时。同时电路通过键盘扫描，根据键值转相应键处理。系统电路的设计方案系统设计方案的提出本设计是基于89S52单片机的键盘控制及显示电路设计，从系统的设计功能上看，系统可分为两大部分，即键盘输入控制部分和显示部分，对于每一个部分都有不同的设计方案，起初我拟订了下面两种方案：第一种方案：键盘控制采用矩阵扫描键盘，可以用普通按键构成44矩阵键盘，直接接到89S52单片机的P0口，高四位作为行，低四位作为列，通过软件完成键盘的扫描和定位。显示部分采用动态显示，采用移位寄存器74LS164和译码器74LS138通过显示驱动程序驱动七段

41、数码管显示。此方案成本低，所用到的两个外围芯片价格都很低廉，而且单片机的I/O口占用较少，可以节约单片机接口资源。第二种方案：键盘控制采用独立是式键盘，每个按键的接零端均接地，每个按键的测试端各接一条输入线，通过检测输入线的电平状态就可以很容易地判断哪个键被按下了，这种方法操作速度高而且软件结构很简单。这种方法比较适合按键较少或操作速度较高的场合。显示部分采用静态显示方法，所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小

42、。方案的确定本设计要求按键较多，且本次设计只是对所学知识的一次实践，设计要求简单，容易实现，成本低。比较以上两中设计方案，第二种成本低，占用单片机资源少，且容易实现，这样的设计比较适合本次设计，故选用第二种设计方案。电路设计原理及芯片介绍键盘控制及显示电路设计的原理及要求电路的设计原理与功能要求本设计采用AT89S52单片机芯片作为中央处理芯片，采用AT89S52的P0口构成独立8键键盘，采用AT89S52串行口静态显示，选用74HC595作为LED驱动芯片。本电路设计有以下功能及要求：（1）篮球比赛计时器全场时间为48分钟，共四节，每节12分钟和24秒违例。要求开机自动置节计数器为第一节，节计时器为12分00秒，24秒违例为24秒。（2）用数字显示篮球比赛当时节数，每节时间及24秒的倒计时，采用单片机串行显示。（3）能随时用按纽开关控制比赛的启动/暂停，启动后开始比赛，暂停期间不计时，重新启动后继续计时。电路的总设计框图根据设计任务与要求，可初步将系统分为五大功能模块：主电路、开关启/停控制电路、显示电路、音响电路和+5V稳压电源。进一步细说，主电路选用89S52作为中央处理器；开关启/停控制电路由八个按键组成；显示电路由八位七段数码管和74HC595组成；音响电路用ULN2003驱动蜂鸣器；+5V稳压电路采用7805稳压块把电源电压稳定在+5V。