門球比賽計(jì)時(shí)器

1、    門球比賽計(jì)時(shí)器    門球比賽計(jì)時(shí)器    類別：電子綜合      本例介紹的門球比賽計(jì)時(shí)器具有以下功能：用一組發(fā)光二極管組成二位數(shù)碼的每一個(gè)筆段，顯示的比賽時(shí)間可視范圍大。比賽開始后的前29min用分計(jì)時(shí)，最后1 min自動(dòng)切換為秒計(jì)時(shí)，這種設(shè)計(jì)滿足了激烈比賽對(duì)時(shí)間顯示精度的要求。比賽開始后的15, 20, 25,30min（即比賽時(shí)間到）分別發(fā)出不同的提示聲響。有比賽暫停開關(guān)，可滿足比賽過(guò)程中特殊情況的

2、需要。采用干電池供電，門球場(chǎng)即使無(wú)交流電源也能使用。 工作原理 該門球比賽計(jì)時(shí)器電路如圖所示。IC1是帶振蕩器的14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器CD4060，外接32768 Hz晶體及R2、C2、C3等元件，與內(nèi)部電路一起構(gòu)成頻率為32768Hz的精密振蕩器，振蕩信號(hào)經(jīng)內(nèi)部14級(jí)分頻后，從3腳輸出頻率為2 Hz的振蕩信號(hào)，為IC2提供時(shí)鐘脈沖。 IC2是12位二進(jìn)制串行計(jì)時(shí)器CD4040，其CP端在IC 1送來(lái)的2 Hz的脈沖作用下，經(jīng)過(guò)60min,輸出端Q7-Q1的狀態(tài)便為1111000（相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)120），這時(shí)由VD1 - VD4及R3構(gòu)成的與門電路的輸出端為高電平，此高電平加到IC10D1、I

3、CIOD3（IC10是四或非門D4001)組成的RS觸發(fā)器的8腳，其3腳輸出高電平，經(jīng)VD5對(duì)IC2進(jìn)行清零，使其重新從零開始計(jì)數(shù)。此后，IC10因1腳受2Hz脈沖的作用，其3腳恢復(fù)低電平，因此IC10的3腳每隔I min輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。 IC3是四雙向模擬開關(guān)CD4066，用以控制8Hz和4Hz調(diào)制信號(hào)的切換以及分信號(hào)脈沖和秒信號(hào)脈沖的切換。 IC4是雙BCD二一十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CD4518,其前級(jí)的最高位輸出端Q4與后級(jí)的時(shí)鐘輸入端EN連接，用Q4輸出脈沖的下降沿觸發(fā)后級(jí)計(jì)數(shù)器。Q4一Q1為8421碼輸出端，與譯碼器輸入端相接。 IC5、IC6是BCD鎖存七段譯碼驅(qū)動(dòng)器CD4543，6腳

4、DFI為數(shù)碼管共陽(yáng)共陰顯示選擇端，7腳BI為消隱控制端，接高電平時(shí)消隱，接低電平時(shí)顯示。本例電路中的七段數(shù)碼顯示器的各筆段由此mm的紅色高亮度發(fā)光二極管經(jīng)過(guò)適當(dāng)串并聯(lián)以后組成。本例電路采用8只發(fā)光二極管，先將4只并聯(lián)成一組，然后2組串聯(lián)的辦法組成一個(gè)筆段，數(shù)碼顯示器接成共陽(yáng)形式。 IC7, IC8是十進(jìn)制計(jì)數(shù)脈沖分頻藉CD4017，由IC10第3腳輸出的分脈沖信號(hào)加到IC7的CP端，經(jīng)過(guò)5min，Y5變?yōu)楦唠娖?，這一高電平經(jīng)VD18送入IC7的Cr端使之清零，計(jì)數(shù)又從零開始，于是在Y5端便得到周期為5 min的脈沖信號(hào)。這一脈沖加到IC8的CP端，于是經(jīng)過(guò)3, 4、5、6個(gè)5 min，即15、

5、20、25、30min時(shí)，IC8的Y3、Y4、Y5、Y6依次先后出現(xiàn)高電平Y(jié)3、Y4、Y5、Y6分別經(jīng)過(guò)電容器C12、C13、C10、C11和二極管VD12, VD14,VD9、VD11共同接至IC9D1（IC9為四與非門CD4011）的輸人端，高電平經(jīng)IC9D1反相后變?yōu)榈碗娖健C9D2和IC9D3接成單穩(wěn)電路，單穩(wěn)電路的輸人端（IC9的5腳）平時(shí)為高電平，處于穩(wěn)態(tài)，輸出端（IC9的10腳）為高電平。這一高電平送人IC10D2的輸人端（IC10的5腳），使由IC10D2和IC l OD4組成的受控振蕩器停振。當(dāng)時(shí)間到達(dá)15, 20, 25, 30min時(shí)，IC9D1的輸出端3腳，即單穩(wěn)電路

6、的輸人端變?yōu)榈碗娖剑娐繁挥|發(fā)，進(jìn)人暫穩(wěn)態(tài)，輸出端10腳變?yōu)榈碗娖?，使IC10D2和IC10D4組成的振蕩器立即起振，產(chǎn)生音頻振蕩信號(hào)。暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，單穩(wěn)電路又恢復(fù)輸出高電平，音頻振蕩器停止振蕩。本電路中，暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間設(shè)定為2s，所以每次觸發(fā)，揚(yáng)聲器只發(fā)出2s的提示聲響。為使揚(yáng)聲器發(fā)出斷續(xù)的“嘀嘀”聲，音頻振蕩電路中引人了8 Hz或4Hz的調(diào)制信號(hào)。其過(guò)程為：當(dāng)Y3、Y4、Y5各輸出端出現(xiàn)高電平時(shí)，分別經(jīng)過(guò)二極管VD13、VD15、VD10接至IC3的13腳。這樣，在15、20, 25min時(shí)間到時(shí)，13腳均為高電平，IC3內(nèi)的模擬開關(guān)Dl接通，ICl的1腳輸出的8 Hz振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)D1送至IC

7、10的13腳，對(duì)音頻振蕩信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使之輸出斷續(xù)的音頻信號(hào)。音頻信號(hào)經(jīng)VTl、VT2放大，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出急促的“嘀嘀”聲，表明比賽已經(jīng)進(jìn)行了15, 20, 25 min。 在前29min，晶閘管VS因無(wú)觸發(fā)信號(hào)而處于關(guān)斷狀態(tài)，所以R5下端為高電平。這一高電平一路加在IC9D4的輸人端，經(jīng)反相后輸出（IC9的11腳）為低電平，IC3內(nèi)的模擬開關(guān)D4斷開，切斷由IC2的Ql端來(lái)的秒信號(hào)的輸人；另一路加在IC3的12腳，模擬開關(guān)D3接通，由IC3的3腳來(lái)的分信號(hào)送至IC4的9腳CP端，經(jīng)IC4計(jì)數(shù)，IC5、IC6譯碼，VT3VT16驅(qū)動(dòng)，R32 - R45限流，由數(shù)碼顯示屏顯示出比賽時(shí)間的分鐘數(shù)。

8、 當(dāng)比賽進(jìn)行到25min時(shí)，IC8的Y5輸出高電平，再過(guò)4min，即29min時(shí)，IC7的Y4輸出高電平，這時(shí)IC8的Y5仍然為高電平，二者經(jīng)VD16、VD17、R17構(gòu)成的與門電路相與后，R17下端變?yōu)楦唠娖?，這一高電平經(jīng)過(guò)R6觸發(fā)VS導(dǎo)通，R5下端變?yōu)榈碗娖?，模擬開關(guān)D3斷開，切斷分信號(hào)的輸入；與此同時(shí)，這一低電平經(jīng)IC9 D4反相后變?yōu)楦唠娖剑宦方?jīng)C5,R7微分后再經(jīng)VD7送入IC4的兩個(gè)Cr端，使計(jì)數(shù)器清零；一路使模擬開關(guān)D4接通，由IC2的9腳來(lái)的秒信號(hào)經(jīng)過(guò)D4送至IC4的9腳CP端，于是IC4由零開始進(jìn)行秒計(jì)時(shí)，數(shù)碼顯示器顯示出最后1 min的秒數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)至60時(shí)，比賽正好進(jìn)行了

9、30min，IC8的Y6端輸出高電平，經(jīng)VD6加在IC4的兩個(gè)Cr端，使計(jì)數(shù)器清零，并禁止脈沖的繼續(xù)輸人，顯示屏顯示為1100”，比賽結(jié)束。 當(dāng)30min時(shí)間到時(shí)，IC8的Y6端輸出的高電平還加在IC3的5腳，使模擬開關(guān)D2接通，由IC1的2腳輸出的4Hz振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)D2送至IC 10的13腳（這時(shí)D1已斷開，8 Hz信號(hào)通路已切斷），對(duì)音頻振蕩信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使揚(yáng)聲器發(fā)出舒緩的“嘀嘀”聲，表明比賽時(shí)間到，提示主裁判不再喊號(hào)。 電路中的C1、R1，C4、R4，C6、R8，C14、R15，C15、R16分別構(gòu)成各對(duì)應(yīng).IC的開機(jī)清零電路。SA2為顯示屏的消隱控制開關(guān)。SA2擲向"2;位時(shí)

10、，IC5、IC6的BI端接高電平，數(shù)碼顯示消隱，以節(jié)約電能，但計(jì)數(shù)和音響電路仍在工作。S3為比賽暫停開關(guān)，平時(shí)處于接通狀態(tài)，斷開時(shí)計(jì)數(shù)脈沖不能進(jìn)人IC2，各部分保持原態(tài)，接通時(shí)計(jì)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行。VD19為工作指示發(fā)光二極管。SA1為電源開關(guān)。 元器件選擇 本例主要元器件是數(shù)字集成電路，其中IC 1選用帶振蕩器的14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器CD4060；IC2選用12位二進(jìn)制串行計(jì)時(shí)器CD4040; IC3選用四雙向模擬開關(guān)CD4066：IC4選用雙BCD二一十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CD4518：IC5、IC6選用BCD鎖存七段譯碼驅(qū)動(dòng)器CD4543；IC7, IC8選用十進(jìn)制計(jì)數(shù)脈沖分頻器CD4017；IC9選用4一2輸入與非門CD4011；IC 10選用4一2輸入或非門CD4001。 R32一R45的功率應(yīng)不小于0。5Wa。 其他元器件無(wú)特殊要求，按圖所標(biāo)型號(hào)及參數(shù)進(jìn)行選擇。 制作與調(diào)試 根據(jù)圖自行設(shè)計(jì)電路板。將所有電子元器件安裝在自制的印制電路板上，并將其裝入大小合適的塑料或木制盒內(nèi)，在盒面上固定好顯示屏。調(diào)試時(shí)，適當(dāng)選擇R32一R45的阻值，使流過(guò)每只發(fā)光二極管的電流在10一15mA。調(diào)整R9的阻值，使單穩(wěn)電路的暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間為2s，這