基于单片机的篮球记时记分器.doc
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1、本科毕业论文设计题目基于单片机的篮球记时记分器30 / 35摘 要篮球比赛计时计分器是为了解决篮球比赛时计分与计时准确的问题。此装置利用单片机AT89S52AT89C51完成了计时和计分的功能。本文详细地介绍了系统硬件与软件的设计过程,设计由AT89S52编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置,赛程时间暂停,及时刷新甲、乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉,性能稳定,操作方便并且易于携带等特点。广泛适合各类学校或者小型团体作为赛程计时计分。关键词:单片机 ;篮球赛计时 ;篮球赛计分 ABSTRACTTime scoring basketball
2、game is to solve the game of basketball with the time points when the issue of accuracy. This device is completed using AT89S52AT89C51 single- chip timing and scoring functions. This article describes in detail the system hardware and software design process, design by AT89S52AT89C512 programming co
3、ntrol for LED Seven-Segment LED display subsystem of the game time. The system is set up with the schedule from time to time, schedule time to pause, refresh in time A, B, and after the two sides achieved a temporary success functions. It is inexpensive, stable performance, easy to operate and easy
4、to carry and so on. A wide range suitable for all types of schools or small groups as time-points race.Key words: MCU Basketball ;Time Basketball Scoreboard目 录摘要Abstract第一章 前言 1第二章 系统总体方案设计22.1 系统总体方框图 22.2 系统基本功能介绍32.2.1赛程时间设置32.2.2赛程时间启动32.2.3比分交换控制32.2.4比分刷新控制32.2.5计时计分显示32.2.6赛程结束报警3第三章硬件电路的设计43
5、.1 系统主要器件43.1.1单片机43.1.2七段数码显示器 73.1.3芯片74ls15483.1.4芯片74ls573 93.1.5芯片 24C02 103.2 硬件电路设计103.2.1振荡电路103.2.2计时电路103.2.3计分电路113.2.4按键电路123.2.5报警电路13第四章 软件设计144.1 软件设计流程144.1.1软件设计简介144.1.2软件设计编程工具介绍15参考文献 16致17附录A C语言程序18附录B 原理图27附录C PCB图18附录D 实物图27第1章 前言 1.1 背景知识介绍单片机是单片微型计算机的简称,它是在一片半导体芯片上集成微型计算机的基
6、本功能部件,包括CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM以及输入/输出接口电路等。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、结构简单、控制功能强,为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择1。1.2 设计意义单片机的应用是具有高度现实意义的。单片机极高的可靠性,微型性和智能性我们只要编写不同的程序后就能够完成不同的控制工作,单片机已成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具,已经深深地渗入到我们的日常生活当中。通过此次基于单片机设计的篮球计时计分系统,我们可以更清楚详细的了解单片机程序设计的基本指令功能、编程步骤和技巧来讲述
7、单片机编程,并对MCS-52单片机的结构和原理进行讲述,以及基于单片机开发应用的相关芯片的工作原理,并且可以在将来的工作和学习中加以应用。1.3 设计目的随着单片机在各个领域的广泛应用,许多用单片机做控制的球赛计时计分系统也应运而产生,如用单片机控制LCD液晶显示器计时计分器,用单片机控制LED七段显示器计时计分器等。本次设计用由AT89S52编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置,赛程时间暂停,及时刷新甲、乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉,性能稳定,操作方便并且易于携带等特点。广泛适合各类学校或者小型团体作为赛程计时计分5。通过本次基于S5
8、2系列篮球计时计分器的设计,可以了解、熟悉有关单片机开发设计的过程,并加深对单片机的理解和应用以及掌握单片机与外围接口的一些方法和技巧。第2章 系统总体方案设计2.1 系统总体方框图 图2.1 系统总体方框图体育比赛计时计分系统是对体育比赛过程中所产生的时间,比分等数据信息进行快速采集记录、加工处理、传递和利用的系统。根据运动项目的不同,比赛规则要求也不同,体育比赛的计时计分系统包括测量类、评分类、命中类、制胜类和得分类等多种类型。 篮球比赛是根据运动队员在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统。篮球比赛的计时计分系统由计时器、计分器等多种电子设
9、备组成的,同时,根据目前高水平篮球比赛要求,完善的篮球比赛计时计分系统设备应能与现场成绩处理、现场大屏幕、电视转播车等多种设备相联,以便实现激烈的比赛现场感和表演娱乐等功能目标。现在,根据设计要求,介绍一下设计方案。本系统采用单片机AT89S52作为本设计的核心元件。利用7段共阴LED作为显示器件。在本次设计中,共接入十二个七段共阴LED显示器,其中6个用于记录 甲、乙两队的分数,每队3个LED显示器分数围可达到0999分,足够满足赛程需要。另外6个LED显示器则用于记录赛程的时间,其中两个用于显示分钟;2个用于显示秒钟;2个用于24秒计时。赛程计时采用倒计时方式。即比赛前将时间设置好,比赛开
10、始时启动计时,直至计时到零为止。根据设计,计时围可达099分钟,也完全满足赛程的需要。其次,为了配合计时器和计分器校正、调整时间和比分,特在本设计中设立了8个按键。其中4个用于输入甲、乙两队的分数;另外4个则用于完成设置、调整、启动和暂停赛程时间等功能。2.2 系统基本功能介绍本设计要实现的基本功能有:赛程时间设置,赛程时间启停设置,比分交换控制,比分刷新控制,计时计分显示,赛程结束报警。以下对个功能进行介绍。2.2.1赛程时间设置在计时电路中,按键开关K16、K11、K12、K13、K14用来设置赛程时间。比如:比赛时间上半场时间20分钟,则通过按键K16键,然后按K11或K12调节使分钟数
11、码管20;再按K13或K14键,设置比赛时间的秒钟数码管显示0即可。一般比赛时间为40分钟,所以只需要按K5键使数码管1显示4,按K6使数码管2显示0即可。时间设置好后,等待比赛开始。当比赛结束时,如果由于一些特殊原因需要增加比赛时间,这时增加比赛时间同样由按键K16、K11、K12、K13、K14来设置,并且设置方法与上面所述一样。2.2.2赛程时间启动暂停设置当时间设置完成后,比如设置赛程时间为45分钟,则在LED显示器上显示为4460,45表示分钟,00表示秒钟。这时,如果裁判吹响开始的哨声时,则应立即按下按键K18,表示赛程开始,计时显示则由4460变成4459,4458一直计时直到计
12、为0000时表示赛程结束。按键K18为赛程启动和暂停控制。2.2.3比分交换控制比分交换控制由K15键完成。我们知道,因为比分交换是在上半场赛程结束后进行的,也就是说比分交换要受赛程时间控制,只有当上半场计时器指示为0000时,按K15键,则会自动交换甲、乙两队的比分。2.2.4比分刷新控制由于在比赛中,甲、乙两队的比分是不断在变化的,所以需要设置比分刷新控制装置;此部分功能按键开关K11K14来完成的:K11键:完成甲队加1分操作K12键:完成甲队减1分操作K13键:完成乙队加1分操作K14键:完成乙队减1分操作2.2.5计时计分显示计时计分显示器是采用七段共阴极LED显示器来显示的。其中计
13、分是用6个LED显示器。计时采用6个LED显示器;显示格式为000000和0000 00。2.2.6赛程结束报警当比赛结束时,系统会自动发出10秒钟报警声,提示赛程结束。第三章 硬件电路的设计3.1 系统主要器件3.1.1 单片机本课题中用到的芯片就是AT系列中的AT89S52单片机芯片。AT89S52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器RAM,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,置功能强大的微型计算机的AT89S52提供了高性价比的解决方案。
14、AT89C52具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。它是一个低功耗高性能单片机,40个引脚,32个外部双向输入/输出I/O端口,同时含2个外中断口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,AT89S52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本2。如图所示图2-1为AT89S52单片机基本构造,其基本性能介绍如图3.1:图3.1 AT89C52引脚图AT89S52本身含40个引脚,32个外部双向输入/输出I/O端口,同时含2个外中端口,2个1
15、6位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,AT89S52 可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本1。 1主要特性AT89C51的主要特性如表3.1所示:表3.1AT89S52主要功能描述兼容MCS51指令系统4k可反复擦写1000次Flash ROM32个双向I/O口可编程UARL通道两个16位可编程定时/计数器全静态操作0-24MHz1个串行中断128x8bit部RAM两个外部中断源共6个中断源可直接驱动LED3级加密位 低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能 2 管脚说明 VCC
16、:供电电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高1。P1口:P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收1。P2口:P2口为一个部上拉电
17、阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写1时,其管脚被部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址1时,它利用部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号1。P3口:P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后,它们被部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下
18、拉为低电平,P3口将输出电流ILL这是由于上拉的缘故1。P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口,如表3.2所示:表3.2 AT89S52特殊功能表端口引脚第二功能P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2/INT0外部中断0P3.3/INT1外部中断1P3.4T0记时器0外部输入P3.5 T1记时器1外部输入P3.6/WR外部数据存储器写选通P3.7 /RD外部数据存储器读选通P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的
19、地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效2。/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP
20、:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH,不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间部程序存储器1。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源VPP。XTAL1:反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。3芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中,代码阵列全被写1且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。此外,AT89S52设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静
21、态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU停止工作。但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM的容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止1。 4 掉电模式在掉电模式下,振荡器停止工作,进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令,片RAM和特殊功能寄存器的容在终止掉电模式前被冻结。推出掉电模式的唯一方法是硬件复位。复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的容,在VCC恢复到正常工作电平前,复位应无效,且必须保持一定时间以使振荡器重新启动并且稳定的工作。表3.3 外部引脚状态表模式空闲模式空闲模式掉电模式掉电模式程序存储器
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