籃球比賽計時器設計方案比較研究

王瑤 柏宗志 袁銳 白文葑

摘要：本次課程設計的題目是籃球比賽計時器設計，由電源電路、秒脈沖發(fā)生電路、倒計時電路、譯碼顯示電路、按鍵輸入電路、報警電路等模塊組成。該籃球比賽計時器利用數字邏輯電路，實現了對固定比賽規(guī)定時間的倒計時，且在時間到時會發(fā)出報警提示，突破了籃球比賽中傳統(tǒng)時鐘計數不精確和人為吹哨存在時間誤差的缺點，具有倒計時精準、報警無時間差、使用方便等優(yōu)點。主要工作部分是24秒、12分鐘同時進行的倒計時，只要24秒或12分鐘至少有其中一個倒計時到0，計時器就會停止計時，報警電路立即給出信號使蜂鳴器持續(xù)發(fā)出聲音，直到恢復計時或者關閉才終止報警。

關鍵詞：555定時器;計數器;方案比較

一、設計背景

電子技術應用非常的廣泛，隨著社會經濟的發(fā)展它已經深入到人們生活的各個方面。電子技術課程設計是大學生將理論與實際相聯(lián)系的一個橋梁。課程設計可以讓我們在電路調試過程中，更加深刻的理解各種集成器件的功能，培養(yǎng)一種發(fā)現問題和解決問題的能力，從而在以后的實際工作中有解決實際問題的能力。

籃球是世界上幾大運動之一，也是民眾極易上手的一項運動，美國NBA聯(lián)賽聞名于世界，籃球比賽中，規(guī)則很復雜，對于時限方面，一場籃球比賽分為4節(jié)，每節(jié)12分鐘，每回合限時24秒，每次進攻超過24秒視為違例，此次課程設計，設計的籃球計時器可用于籃球競賽，用于對球員持球時間24秒的限制，一旦球員的持球時間超過24秒，它就會自動報警從而判定違例，每節(jié)比賽時間結束，報警器同樣會報警。

二、總體方案設計

通過查閱大量相關技術資料，并結合一些實際知識，我們組提出了兩種技術方案來實現系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實現原理分別進行介紹。

（一）方案比較

1、方案一

方案一原理框圖如圖1所示

該電路系統(tǒng)由六部分電路組成，即電源電路、秒脈沖發(fā)生電路、倒計時電路、譯碼顯示電路、按鍵輸入電路、報警電路。倒計時電路部分包括12分鐘和24秒倒計時。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SW4使倒計時計數器相應的置數端有效，顯示設定的時間12：00，當比賽開始，扳動SW1，倒數計時器開始工作，相應的置數、清零端無效，計時器逐秒進行倒計顯示。當有球員犯規(guī)，比賽需要暫停時，這個功能通過暫停開關SW2來實現。當倒數計時器計數到零時，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，從而計時器在計數到零時停住。24秒計數芯片的置數端和12分的置數端共用一個開關，比賽開始后，24秒的置數端也無效，24秒的倒數計時器與12分的倒數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，使計時器在計數到零時停住。當12分倒計時和24秒倒計時任意一個倒計時到零時，蜂鳴器鳴響發(fā)出報警提示。

2、方案二

方案二原理框圖如圖2所示。

方案二設計的核心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)計數器，并且對計數結果進行實時的顯示，同時要實現設計任務中提到的各種控制要求。系統(tǒng)分別實現12進制、60進制遞減計數器，4進制加法計數器，同時實現了置數、啟動、計數、清零、暫停/連續(xù)、顯示、閃燈報警等控制。

（1）方案論證

經過以上兩個方案的分析，第一種方案的優(yōu)點是電路原理簡單易懂、所使用的器件我們更熟悉、便于理解與設計，能將平時所用的220v交流電轉換為其所需電源，但是缺點是電路連線略顯繁瑣。方案二相比于方案一而言，電路稍微復雜了一點，使用的東西更多，能夠記錄籃球比賽的節(jié)次，但其他功能基本一致，且只能使用相應電壓的電池供電，不支持我們平常生活中常用的交流電。

（2）方案選擇

由于方案一更加方便簡潔，基于能夠更全面更好的理解電路結構，能夠完整實現整個籃球比賽的計時流程的原因，本設計選擇方案一進行設計。

參考文獻

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