时序逻辑电路的设计(二) -- 篮球比赛24秒倒计时电路（附Multisim）

一、实验任务及要求

1. 设计要求

        篮球比赛中，进攻一方取得球权后双方开始比赛，若24秒到，该进攻一方仍然没有投球时，需要交换发球权。本实验要求设计一个24秒违例计时器（倒计时方式），当计时24秒时间到，用一个红色指示灯亮表示，指示灯持续点亮5秒。

        要求电路设置一个启动开关，当该开关断开时，数码管显示24秒，当开关闭合后，电路开始运行，期间断开该开关，数码管又重新显示24秒。 

二、思考题

1. 设计过程中遇到过哪些问题？是如何解决的？

2. 通过此次时序逻辑电路实验，总结任意进制计数器的设计方法。

三、篮球比赛24秒倒计时器设计

实验电路仿真如下 

（1）此次实验主要用到的芯片有74192N计数器和JK触发器。

（2）24秒计数（绿色）是用到74192的down端，当个位借位信号BO来临的时候，十位会相当于一个脉冲输入down端，即十位减1（20->19）。另外当24秒计数结束后，24秒的时钟（接在JK触发器输出端）也就被停了，故显示00。

（3）十位借位端BO跟开关(空格)与是为了实现当该开关断开时，数码管显示24秒，当开关闭合后，电路开始运行，期间断开该开关，数码管又重新显示24秒。

（4）5秒计数器，当24计数结束时，十位借位信号BO作为JK触发器（开关断开时出态已置1）的时钟信号，利用了输出Q端跟普通的时钟信号与产生的时钟信号送到右边的5秒计数器up端，同时十位借位信号BO也传到右边的5秒计数器异步清零端。

（5）红灯，当下端的JK触发器Q端信号来临时，跟5秒计数器的0101信号或作为上面JK触发器的时钟信号，同样这个JK触发器也是开关断开时出态已置1，但此时红灯接到Q ‘ 端。

（6）这样操作后，当24秒计数结束时，信号传到下面的JK触发器使其为0,上面JK触发器翻转，红灯亮起。同时右边5秒计数器开始工作，当右端计数到5秒时，上面JK触发器翻转，红灯熄灭，5秒计数器的脉冲时钟接在JK触发器输出非端）也被停了。故功能全部实现。

总结

        由于仿真器材完善，所以此次两个小实验均无悬空的无用输入端，基本上都是现有芯片和门电路构成。

        1.要达到只来一个脉冲后才开始工作的要求，可以使其跟正常的时钟信号与运算作为下一个时钟信号，即此实验的5秒计数器原理。  

        2.或门可实现来两个信号，只要一个信号来临时，JK触发器就翻转

        3.计数器可以用普通的脉冲时钟来实现，也可以用借位信号来实现计数。

Multisim仿真文件（仅供学习参考）：

链接：https://pan.baidu.com/s/1K3Olw3wvS5R4SjzK_7y0lQ?pwd=6666 
提取码：6666