1  计数器概述
1.1篮球竞赛24秒计时器功能
数字电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，在生活中有着各种各样的应用。因此课程设计是数字电子技术学习中非常重要的一个环节，它将学生的理论知识和实践能力统一起来，为以后的工作做好准备。
在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间24秒限制。一旦球员的持球时间超过了24秒，它就自动报警从而判定此球员的犯规。
本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛24秒计时器。此计时器功能齐全，有显示24秒倒计时的功能，同时系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动、暂停、连续功能。而在直接清零时，数码管显示器灭灯，计时器为24秒递减计时其计时间间隔为1秒，计时器递减计时到零时，数码管显示器不灭灯，同时发出光电报警信号。
1.2设计任务及要求
1.2.1 基本要求
31省新增24例输入（1）显示24秒计时功能。
（2）设置外部操作开关控制计时器直接清零、启动、暂停/连续功能。
（3）在直接清零时，要求数码显示器灭灯。
（4）计时器为24秒递减计时器，其计时间隔为1秒。
（5）递减计时到零时，显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。
（6）秒脉冲由555多谐振荡器给出。
1.2.2设计任务及目标
（1）根据原理图分析各单元电路的功能；
（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；
（3）进行电路的装接、调试、直到电路能达到规定的设计要求；
（4）写出完整、详细的课程设计报告
1.2.3 主要参考器件
555 晶体定时器               
74 LS74双D触发器                 
74LS47译码器
74192双时钟十进制计数器
2  电路设计原理与单元模块
2.1设计原理
24秒计时器的总体参考方案框图如图2.1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能.而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数;译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到启动报警等功能。
图2.1  24秒计时器系统设计框图
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但是设计对此信号要求并不太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡其构成。
译码显示电路由74LS47(译码器)和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在试验中可用发光二极管与蜂鸣器代替。
2.2 设计方案
分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24s计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停／连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。
当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示“24”字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停／连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停／连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。
2.3 各单元电路的设计
2.3.1 24进制计数器的设计
本设计中计数器是由两片74192的8421BCD码递减计数器构成。如图2.2所示。
图2.2  74192双时钟十进制计数器
74192是十进制同步加/减法计数器，采用8421BCD码编码，具有直接清零、异步制数的功能，且有进位和借位输出端。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的端接到下一级的CP+端，端接到下一级的CP-端即可。详见下面的功能表。
输                入
输      出
R    CP+  CP-  D0  D1  D2  D3
Q0  Q1  Q2  Q3
1  X    X    X    X  X  X  X
0  0    X    X    I0  I1  I2  I3
0  1    ↑    1    X  X  X  X
0  1    1    1    X  X  X  X
0  1    1    1    X  X  X  X
0    0    0    0
I0  I1  I2    I3
加计数
减计数
保持
表2.3  74192的功能表
由功能表可以看出，当=1，CR=0，CPD=1时，如果时钟脉冲加到CPU端，则计数器在预置数的基础上进行加法计数，当计数到9（1001）时，端输出进位下降沿跳变脉冲；当=1，CR
=0，CPD=1时，如果有时钟脉冲加到CPD端，则计数器在预置数的基础上进行减法计数器。只有当低位1端发出借位脉冲，高位计数器才做减计数。当高，低位计数器全为零时，且CPD为0时，置数端 2，计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器进入下一轮循环减计数。 
2.3.2数码显示译码器的设计
在本设计中，根据设计的要求，我使用74LS48译码器来驱动共阴极数码显示管， 74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应用技术等资料。74LS47的引脚图和功能表分别如图2.4和表2.5所示。