基于单片机计时器设计

毕霖

摘 要：本文主要是介绍一款基于单片机的篮球比赛的计时器的设计。本次设计系统主要以74LS192单片机作为主控设备，从而就能够实现精确的篮球比赛24秒计时。这样不仅在正规的篮球比赛中使用，而且还可以在学校、企业的篮球比赛中使用，而且设计成本价格低廉，也能够充分的发挥起作用，提升篮球比赛的严谨性和规范性。

关键词：单片机 篮球比赛 计时器 74LS192

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）11-0-01

一、基于单片机计时器的设计思路以及工作原理的分析

1.设计思路

本次设计的计数器的功能在于能够实现24秒计时的作用。而设计的计数器的控制电路则能够实现计数器的自动清零、启动设备以及暂停、定时、警报灯功能。在本次设计中，使用了在篮球比赛中广泛使用的七段数码管来作为输出显示屏，从而显示时间。并且计时器可以启动、暂停以及连续等功能。能够非常便捷的实现断点计时的功能。如果计时器从24逐渐减到零，那么就会自动发出光电警报。在本次设计的计时器中还有中途计时的功能，从而对于篮球比赛的时间追踪也有很好的实现，在很多正规的篮球比赛中广泛的应用。

对于篮球比赛的计时器的常规功能包括了：当进攻方开始进攻，计时器开始24秒倒数，当到零时，就会发出警报。那么裁判就需要判罚进攻球队24秒违例。当然，在实现这一功能时，也是基于使用单片机计数器74LS192从而实现。而对于警报提示，当计数器从24逐渐降低到零时，则会自动发出警报音，而这部分功能就是基于位移寄存器以及门电路实现生成的。

2.基本原理

本次单片机计时器的结构包括了脉冲发生器、计数器、译码器以及输出/输入电路以及警报电路和控制电路构成的。即时电路是基于递减计时实现的，也就是每隔1秒，计时器就自动减1，并且计数器和控制电路就是本次系统的主要部分。而且计数器和控制电路也是本次系统的主要模块部分。如果计时器工作后，从24数字开始递减，并且最终递减到零后，那么显示器就会输出00，并且也会发出光电警报型号。而74LS192单片机以及共阴极七段LED显示器就共同构成了译码现实线路。此外，报警电路在工作中就可以使用发光二极管来实现。

系统的主体电路主要是24秒倒计时。该芯片的置数端的清零端实际上设计有一个开关。那么在篮球比赛开始后，这时的24秒置数端实际上是常开的状态，而且24秒倒数计时器开始工作后，并且逐渐过渡到零，从而就出现“00”状态，那么线路的逻辑线路就发出了截断信号，从而就使得信号和时钟脉冲就将时钟自动终止，这样计时器到零时，停止工作。

二、单元电路设计

1.24进制计数器设计

本次设计基于单片机路74LS192设计，对于单片机路74LS192完全是基于十进制可编程的加法计数器实现的，当然在编码上也是利用了简单的8421码来实现的，功能包括了清零和实现加法、减法技术的能力。

PL的作用是异步并行置数的控制端，此时的TCU和TCD是表示进位、借位的输出端，而MR的意思代表的是异步清零端，而Q3--Q0的意思则是输出端的意思。

在运行时，如果PL=0时，那么MR必然就等于0，这时时钟脉冲就作用到CU上，这时CU的值就等于1，从而实现了计数功能。如果计数到达了9，这时的TCU端就实现了进位，并且下跳实现脉冲作用。而如果时钟脉冲作用到CD端，并且CU的值为1时，那么此时的计数器在预置位的基础上就实现了减数的功能，并且当减数为0时，那么TCD端就实现了借位下跳变脉冲的作用。

2.秒脉冲的设计

NE555是本次设计的定时器的集成电路，它也是一种规模比较大的电路，基于双列直插的8脚结构设计，它的特点是体积非常小，并且使用非常方便，而且在外部也是基于数量不等的阻容元件，从而就性成果了触发器以及单稳态触发器以及多谐振荡器的脉冲型信号和变换电路。作用是可以在波形形态下和信号实现自由切換。所以具备了能够测量和控制的作用。因此在目前很多电器元件、乐器以及小型控制设备中广泛使用。

3.控制开关的设计

在本次设计的定时器中，实现了计数器的暂停、复位以及启动的功能。要想实现这些功能是非常简单的，仅仅需要设计一个开关就可以完成控制和复位的功能。而且启动复位开关仅仅将74192的11根管脚连接就可以实现完成。

4.报警电路的设计

在本次设计中，必须要具有警报的效果，所以本文就选用了7个或门电路组件成了选择电路，从而实现了发光二极管能够发光，并且蜂鸣器能够实现报警的功能。

5.整套设计的计时器的工作原理

篮球竞赛的计时器主要是基于秒脉冲发生器、计数器以及译码电路和主控制电路以及报警电路构成。而控制电路实际上能够控制计数器的启动计数、暂停/继续计数的功能。此外也能通过译码显示数字的功能。为了能够实现这些功能，本文基于SW1和SW2两个开关。其中SW2的作用是置数的作用，而SW1的功能是暂停。这样SW2一旦闭合，那么74LS192就开始工作，屏幕上就显示24这一数字。当完成置数后，自动断开SW2。开始启动计数。这时如果秒脉冲电路的SW1的状态为断开，那么就会出现连续秒脉冲信号输入到计数器上，此时的数码管的数字就会开始倒计时。从而就闭合了SW11，这样秒脉冲暂停，计数就暂停，断开SW3又恢复计数再开始递减，从而实现了暂停/连续的功能。而且在计数递减的同时，74LS192单片机的8个输出端也会出现不同的高低电平来控制报警电路的7个或门高低电平的变化。这时7个或门的排列也是基于74LS1928个输出状态都为低电平，这样当计数为零时，或门电路最后的输出就是低电平，从而触发二极管发光以及蜂鸣器报警，产生报警信号和亮光，最终实现了光点报警的作用。

参考文献

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