篮球比赛计时器设计方案比较研究

王瑶 柏宗志 袁锐 白文葑

摘要：本次课程设计的题目是篮球比赛计时器设计，由电源电路、秒脉冲发生电路、倒计时电路、译码显示电路、按键输入电路、报警电路等模块组成。该篮球比赛计时器利用数字逻辑电路，实现了对固定比赛规定时间的倒计时，且在时间到时会发出报警提示，突破了篮球比赛中传统时钟计数不精确和人为吹哨存在时间误差的缺点，具有倒计时精准、报警无时间差、使用方便等优点。主要工作部分是24秒、12分钟同时进行的倒计时，只要24秒或12分钟至少有其中一个倒计时到0，计时器就会停止计时，报警电路立即给出信号使蜂鸣器持续发出声音，直到恢复计时或者关闭才终止报警。

关键词：555定时器;计数器;方案比较

一、设计背景

电子技术应用非常的广泛，随着社会经济的发展它已经深入到人们生活的各个方面。电子技术课程设计是大学生将理论与实际相联系的一个桥梁。课程设计可以让我们在电路调试过程中，更加深刻的理解各种集成器件的功能，培养一种发现问题和解决问题的能力，从而在以后的实际工作中有解决实际问题的能力。

篮球是世界上几大运动之一，也是民众极易上手的一项运动，美国NBA联赛闻名于世界，篮球比赛中，规则很复杂，对于时限方面，一场篮球比赛分为4节，每节12分钟，每回合限时24秒，每次进攻超过24秒视为违例，此次课程设计，设计的篮球计时器可用于篮球竞赛，用于对球员持球时间24秒的限制，一旦球员的持球时间超过24秒，它就会自动报警从而判定违例，每节比赛时间结束，报警器同样会报警。

二、总体方案设计

通过查阅大量相关技术资料，并结合一些实际知识，我们组提出了两种技术方案来实现系统功能。下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行介绍。

（一）方案比较

1、方案一

方案一原理框图如图1所示

该电路系统由六部分电路组成，即电源电路、秒脉冲发生电路、倒计时电路、译码显示电路、按键输入电路、报警电路。倒计时电路部分包括12分钟和24秒倒计时。12分钟倒计时的基本原理：比赛处于准备开始阶段，扳动启动开关SW4使倒计时计数器相应的置数端有效，显示设定的时间12：00，当比赛开始，扳动SW1，倒数计时器开始工作，相应的置数、清零端无效，计时器逐秒进行倒计显示。当有球员犯规，比赛需要暂停时，这个功能通过暂停开关SW2来实现。当倒数计时器计数到零时，选取“00：00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让其与时钟脉冲在与非门中将时钟脉冲截断，从而计时器在计数到零时停住。24秒计数芯片的置數端和12分的置数端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端也无效，24秒的倒数计时器与12分的倒数计时器同时开始进行倒计时，逐秒倒计到零。同样也是选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与非门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。当12分倒计时和24秒倒计时任意一个倒计时到零时，蜂鸣器鸣响发出报警提示。

2、方案二

方案二原理框图如图2所示。

方案二设计的核心是要设计一个十二进制的分倒计时、一个六十进制的秒倒计时及一个四进制的节计数器，并且对计数结果进行实时的显示，同时要实现设计任务中提到的各种控制要求。系统分别实现12进制、60进制递减计数器，4进制加法计数器，同时实现了置数、启动、计数、清零、暂停/连续、显示、闪灯报警等控制。

（1）方案论证

经过以上两个方案的分析，第一种方案的优点是电路原理简单易懂、所使用的器件我们更熟悉、便于理解与设计，能将平时所用的220v交流电转换为其所需电源，但是缺点是电路连线略显繁琐。方案二相比于方案一而言，电路稍微复杂了一点，使用的东西更多，能够记录篮球比赛的节次，但其他功能基本一致，且只能使用相应电压的电池供电，不支持我们平常生活中常用的交流电。

（2）方案选择

由于方案一更加方便简洁，基于能够更全面更好的理解电路结构，能够完整实现整个篮球比赛的计时流程的原因，本设计选择方案一进行设计。

参考文献

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