淺析籃球比賽計時器的設計

劉億騰 劉永金 馮磊 羅釩

摘要：隨著科技發展，籃球計時器不僅應用于NBA，CBA這樣專業的籃球賽場上，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、暫停和連續以及具有報警功能，同時應用了七段數碼管來顯示時間。利用軟件和硬件的結合實現開機自動置節計數器為第一節，節計時器為12分00秒，24秒違例為24秒。用數字顯示籃球比賽當時節數，每節時間及24秒的倒計時。

關鍵詞 ：籃球比賽計時器;計數器;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。隨著經濟的發展，人們物質生活逐漸豐富，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。設計方案如下框圖所示，系統分別實現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、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、結束警報提示及24秒進攻轉換。該計時系統由以下五個電路模塊組成：秒脈沖的設計：這部分利用555定時器是一種中規模集成電路，外形為雙列直插8腳結構，體積很小，使用起來方便。只要在外部配上幾個適當的阻容元件，就可以構成史密特觸發器、單穩態觸發器及自激多諧振蕩器等脈沖信號產生與變換電路來實現。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器74LS192的減計數功能來實現。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逐秒倒數到00。這一模塊主要也是利用雙向計數器74LS192來實現。節數記次：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1遞增為2。這一模塊用同步可預置計數器74LS160實現。警報提示：當兩個倒計時計數器中任一個計時到零時，BO端都出現低電平。此計時器的模塊化結構，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使倒計時計數器相應的置數或清零端有效，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，倒數計時器開始工作，計時器逐秒進行倒計顯示。當有球員犯規，裁判吹哨，整個計時系統的倒計時暫停，這個功能通過暫停開關SW1截斷時鐘脈沖的傳輸來實現。當倒數計時器計數到零時，選取“00：00”這個狀態，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、清零端共用一個開關，比賽開始后，24秒可以單獨置數端不影響12分鐘倒計時，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，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。？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。這就很方便地構成從微秒到數十分鐘的延時電路、以及多諧振蕩器、單穩態觸發器、施密特觸發器等脈沖波形產生和整形電路。控制模塊：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，可在計數器的輸出端用一個普通二極管和LED二極管。當計數為0時，LED燈亮起。

參考文獻

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