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定時間的倒計時，且在時間到時會發出報警提示，突破了籃球比賽中傳統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發出聲音，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，培養一種發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聯賽聞名于世界，籃球比賽中，規則很復雜，對于時限方面，一場籃球比賽分為4節，每節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

該電路系統由六部分電路組成，即電源電路、秒脈沖發生電路、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，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，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，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。

（1）方案論證

經過以上兩個方案的分析，第一種方案的優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

[1] 譚博學.集成電路原理與應用[M].北京電子工業出版社，2003

[2] 陳克安.集成電路速查大全[M].西安電子科技出版社，1996

[3] 王麒翔.籃球規則演變對籃球發展的影響[J].體育科技文獻報，2020，28（07）：153-154.

[4] 陳永強.模擬電子技術[M].北京.人民郵電出版社，2018

[5] 馬楚儀.數字電子技術實驗[M].廣州：華南理工大學出版社，2005

1759501705376