基于51单片机的篮球计分器论文.doc

1、XXXX 学院毕业论文篮球赛时计分器淘宝搜店铺：7921194姓 名： 刘 X X 指导教师： 史 XX 专 业： 应用电子技术 班 级： XXX 学院机电工程系毕业论文2014 年 11 月 20 日目 录淘宝搜店铺：7921194引 言 .21.系统方案说明 .31.1 方案选择 .31.1.1 篮球计时计分器设计的现状 .31.1.2 系统总体设计方案 .31.2 系统基本功能介绍 .32.系统硬件电路设计 .42.1 篮球计时计分器电路原理图 .42.2 篮球计时计分器电路工作过程 .42.3 系统硬件电路组成 .52.3.1 计时电路 .52.3.2 计分电路 .72.4 器件选择及

2、介绍 .82.4.1 AT89C51 .83.软件的编程与调试 .113.1 系统设计流程图 .113.2 C 语言程序设计 .12结 论 .16参考文献 .17致 谢 .18附录 1 原理图 .19XXX 学院机电工程系毕业论文0淘宝搜店铺：7921194篮球赛计时计分器摘 要：单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小、重量轻、能耗低、价格便宜、可靠性高、抗干扰能力强和使用方便等独特的优点，使单片机迅速得到了推广应用。目前已经成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的

3、关键部位，许多用单片机做控制的球赛计时计分系统也应运而生，如：用单片机控制液晶显示(LCD)计时计分器，用单片机控制 LED 七段显示器计时计分器等。篮球计时计分器以单片机为核心，由计时器、计分器、综合控制器等组成。系统采用模块化设计，主体分为计时显示模块、计分显示模块、定时报警、按键控制键盘模块。每个模块的程序结构简单、任务明确，易于编写、调试和修改。程序可读性好，对程序的修改可局部进行，其他部分可保持不变。编程后利用 Keil C51 软件来进行编译，再将生成的 HEX 文件装入芯片中，采用 Proteus 软件仿真，检验功能是否能够正常实现，随后可用Protel99 画出硬件电路图。本设

4、计中系统硬件电路主要由以下几个部分组成：单片机AT89C51、计时电路、计分电路、报警电路和按键开关。本次设计用由 AT89C51 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，计时，计分，显示器，接口XXX 学院机电工程系毕业论文1前 言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生，如用单片机控制 LCD 液晶显示器1计时计分器，用单片机控制 LED 七段显示器计时计分

5、器等。根据此次课题要求，这里介绍一种篮球赛计时计分器的设计方法，即单片机带外围扩展来驱动数码管工作的电路。采用这种方法可提升学生对单片机接口电路的综合运用能力。电路采用单片机作为核心元件，利用两个供阴的三位一体数码管来显示两队的分数，一个四位一体数码管显示时间的计时。显示分数范围可达 0999 分，足够赛程计分的需要。四位一体数码管中2 个用于显示分钟，2 个用于显示秒钟。比赛前，将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至倒计时到零为止。计时范围达到 099 分钟，能满足实际赛程计时的需要。为了配合计时器调整时间和计分器校正比分，设计了 6 个按键，4 个用于输入甲、乙两队的分数，另 2 个用于启

6、动和暂停赛程时间。另外，还设计了定时报警系统，即比赛时间到时，扬声器发出报警声提示赛程结束。该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩等功能。设计分为软件设计和硬件设计两部分。主控芯片采用 AT89C51，使用 C 语言编写软件程序，主体分为计时显示模块、计分显示模块、定时报警、按键控制模块。编程后利用 Keil C513软件来进行编译，再将生成的 HEX 文件装入芯片中，检验功能是否能够正常实现。通过本次基于单片机的篮球赛计时计分器的设计，可以了解、熟悉有关单片机开发设计实例的过程，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。淘宝搜店铺：79211

7、94XXX 学院机电工程系毕业论文21.系统方案说明1.1 方案选择1.1.1 篮球计时计分器设计的现状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、

8、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。1.1.2 系统总体设计方案1、能记录整个赛程的比赛时间，并能修改时间，暂停比赛时间。2、能随时刷新甲、乙两队在整个赛程中的比分。3、场中交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置。4、比赛时间结束时，能发出报警指令。图 1 系统构成图1.2 系统基本功能介绍1、一个四位一体数码管显示比赛时间，时间格式如：15：00，两个三位一体数码管显示甲乙两对的比分，比分格式如：008。2、比赛时间采用倒计时方式，以一秒的频率减时，上电时默认初值为 15：00，在没有开始XXX 学院机电工程系毕业

9、论文3比赛时，可以修改时间，比赛开始后不能修改。3、甲乙队比分采用三位数，上电初值为 000，最大值为 999，满足常理要求，未开始比赛以及比赛结束后比分无法加减，4、比赛未开始之前，可以通过 ADD1、DEC1 键对比较时间的分钟进调时，通过 ADD2、DEC2键对比较时间的秒进行调时。5、可随时暂停/启动比赛时间。6、比赛进行时，可以通过 ADD1、DEC1 键对甲队比分加、减，可以通过 ADD2、DEC2 对乙队比分加、减。每按一次键，加/减 1 分。7、当一节比赛完后，可以通过（EXCHANGE）换场键换场，换场后，比分交换显示，交换后，下一节比赛开始时，相应的比分加减键也随之交换。8

10、、当比赛结束时，发出报警。图 2 按键定义图如图示：键盘对应名称如下：ADD1，DEC1，EXCHANGE，ADD2，DEC2，RUN/STOP其中，ADD1 为甲队比分加 1 键， （比赛开始前为调整时间加 1）DEC1 为甲队比分减 1 键， （比赛开始前为调整时间减 1）EXCHANGE 为换场键，一节比赛结束后才可换场。ADD2 为乙队比分加 1 键， （比赛开始前为调整时间加 1）DEC2 为乙队比分减 1 键， （比赛开始前为调整时间减 1）RUN/STOP 为启动暂停键，比赛开始前按下启动计时，比赛开始，比赛开始后，按下为暂停计时，比赛暂停。2.系统硬件电路设计2.1 篮球计时计

11、分器电路原理图用 Protel99 SE 设计的电路原理图见附录 1。2.2 篮球计时计分器电路工作过程1.调整比赛时间：插上电源后，系列默认比赛时间为 15：00，甲乙队比分默认 000，此时按下 ADD1 键，可以对比赛时间分钟加 1，按下 DEC1 键，可以对比赛时间的分钟减 1，按下 ADD2键，可以对比赛时间秒加 1，按下 DEC2 键，可以对比赛时间秒减 1。启动比赛：按下 RUN/STOP 键，计时开始，比赛时间以 1 秒的频率倒计时。XXX 学院机电工程系毕业论文4暂停比赛：比赛运行的状态下，按 RUN/STOP 键，比赛暂停，计时暂停。比分加减，在比赛进行的状态下按 ADD1

12、，DEC1 键，可以对甲队比分加、减 1，按ADD2、DEC2 键，可以对乙队比分加、减 1.交换场地：在一节比赛时间结束后，按下 EXCHANGE 键，比赛时间重新预置为 15：00，同时左右两边数码管的比分交换显示。此时按下启动键可以开始新一节的比赛。报警提示：在一节比赛时间倒计时到 00：00 时，蜂鸣器发出报警提示。2.3系统硬件电路组成2.3.1 计时电路1显示器及其接口显示器是最常用的输出设备，其种类繁多，但在单片机系统设计中最常用的是发光二极管显示器（LED）和液晶显示器（LCD）两种。由于这两种显示器结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛的应用。下面介绍发光二极管显示器

13、（LED）的结构、工作原理及其接口电路。（1）LED 结构与原理图 3 为典型的数码管。图 3 7 段 LED 数码管如图 3，LED 显示器又称为数码管，LED 显示器由 8 个发光二极管组成。中 7 个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。LED 显示器有两种不同的形式：一种是 8 个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极 LED 显示器；另一种是 8 个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极 LED 显示器。（2）LED 显示器显示方式点亮 LED 显示器有两种方式：一是静态显示；二是动态显示。在本次设

14、计中，采用的是静态显示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的 I/O 接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中 CPU 的开销小。这种电路的优点在于：在同一时间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端口资源较多。从图 3 以看出，每位 LED 显示器需要单独占用 8 根端口线，因此，在数据较多的时候，往往不采用这种设计，而是采用动态显示方式。本设计采用的便是此种显示方式。XXX 学院机电工程系毕业论文5图 4 静态显示图由于所有的段选码连在一起，所以同一瞬间只能显示

15、同一种字符。但如果要显示不同字符，则要由位选码来控制。 （如果 LED 为共阴极则 P2.0P2.3 输出为高电平，如果 LED 为共阳极则P2.0P2.3 输出为低电平。 ）2报警器（1）报警器的工作原理报警器的种类很多，比如：扬声器，蜂鸣器等，本次设计采用的是电磁式蜂鸣器作为报警器。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、震动膜片以及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号通过电磁线圈，使得电磁线圈产生了一个磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性的振动发声。3计时电路的工作原理图 EA/VPX98RSTD7W6IN0LCGUFYMHZ+K?.B图 5 计时电路原理图XXX 学

16、院机电工程系毕业论文64计时电路的工作原理计时电路主要由开关 K6、K7，单片机 AT89C51 以及 LED 显示器构成。其工作过程如下：当比赛准备开始的时候，按下 K6 即可，计时开始，计时采用倒计时，比如：设置的时间为 15 分钟，则在 LED 上显示“1500”四位数。定时 T0 计数 60 秒后中断返回，继续定时计数下一个 60秒；同时则在 4 位 LED 显示器上显示“4459”四位数，表示时间已过去 1 秒钟，即为 14 分 59秒。这样一直持续下去，直到变为“0000”时表示赛程结束。如果比赛中，裁判叫暂停，则只要按一下 K7 键，即可暂停计时。5振荡电路本次设计要使用到 AT

17、89C51 单片机的时钟振荡功能。AT89C51 中有一个用于构成内部震荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是该放大器的输入和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或者陶瓷谐振器一同构成自激振荡器。振荡电路如图 6 所示。如图 6，外接石英晶体或者陶瓷谐振器以及电容 C1，C2 接在放大器的反馈电路中构成并联谐振电路。谐振器本身对外接电容 C1、C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度以及温度的稳定性，如果使用石英晶体，使用 30pF。P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1

18、.56P1.67 P1.78RST9 P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11 P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13 P3.4(T0)14P3.5(T1)15 P3.6(WR)16P3.7(RD)17 XTAL218XTAL119 GND20 (A8)P2.0 21(A9)P2.1 22(A10)P2.223(A11)P2.3 24(A12)P2.4 25(A13)P2.526(A14)P2.6 27(A15)P2.7 28PSEN29ALE/PROG 30EA/VPP 31(AD7)P0.732(AD6)P0.6 33(AD5)P0.5 34(AD4)P0.435(AD3)P

19、0.3 36(AD2)P0.2 37(AD1)P0.138(AD0)P0.0 39VCC 40U1AT89C51Y112MHzC322C422R12k22uCAPACITOR+5V图 6 时钟振荡电路2.3.2 计分电路本次设计使用的是石英晶体谐振器，因此采用 30pF 的电容，频率大小采用 12MHZ 与 6MHZ均可，这里采用的是 12MHZ 晶振。计分电路8051 系列单片机除了有 4 个 8 位并行口外，还有一个能同时进行串行发送和接收的全双工XXX 学院机电工程系毕业论文7串行通信口。它能同时发送和接收数据，还能作为同步移位寄存器使用。球赛计分电路正是利用了 8051 单片机串行口可

20、以外接串行输入并行输出移位寄存作用为输出口来实现球赛比分刷新显示的。2计分电路原理图计分电路原理图如图 7 所示。图 7 计分电路原理图3计分电路的工作原理计分电路主要由单片机 AT89C51， LED 显示器以及按键开关组成。其工作过程如下：按键开关 K2、K3、K5 、K6 组成甲、乙两队加减分控制。按键一端接地，另一端输入与单片机AT89C51 的 P3.5，P3.4，P0.2，P0.1。例如：现在先在以甲队加分为例，来说明整个过程。假设比赛刚开始，双方比分为 000 ：000，当某一时刻之后，当甲队加分时，则按下 K2 键，这时 K2=0（低电平） ，其余 K3K5K6=111（为高电

21、平）K2K3K5K6 相与之后的结果为低电平，这时的低电平输出到 AT89C51 的 P3.2 脚，使其外部中断 INT016发生中断，从而调用中断服务程序，将要显示的数据从程序中定义的 LED 显示常数表 TAB 中取出数据 06H（因为 LED 显示常数表 TAB 的偏移地址为 36H，36H 首先是指向 LED 显示常数表 TAB 中第一个数据 3FH 的，当 K5 按下时，相当于将 33H 地址加 1，这时便指向第二数据 06H，即对应字母代码关系表中的加 1） 。2.4器件选择及介绍本系统在设计的过程中主要选取了以下一些器件：单片机：AT89C51显示器件：7 段共阴极 LED 显示器2.4.1 AT89C51AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的Flash17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，内置功能强大的微型计算机的AT89C51 提供了高性价比的解决方案。AT89C51 具有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三种封装形式18，以适应不同产品的需求。它