2022年基于单片机的篮球计分器设计单片机课程设计.docx
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1、精品学习资源单片机系统课 程 设 计成果评定表设计课题 : 基于单片机地篮球计分器设计学院名称 :电气工程学院专业班级 :同学姓名 :学号 :指导老师 :设计地点 :设计时间 :指导老师看法:成果:签名:年 月日欢迎下载精品学习资源单片机系统 课 程 设 计课程设计名称:基于单片机地篮球计分器设计专 业 班 级 :学 生 姓 名 :学号 : 指 导 教 师 : 课程设计地点: 课程设计时间:单片机系统课程设计任务书同学姓名专业班级学号题 目课题性质工程设计课题来源选题指导老师欢迎下载精品学习资源主要内容利用 89C51 单片机设计篮球计分器系统,实现以下功能:(1)用 4 位 LED 显示器显
2、示两队分数;(参数)( 2)能够随时手动对A、 B 两队分别计分;(3)能够手动实现 A 、 B 两队地分数位置随场地交换而对应调换第 1-2 天:熟识课程设计任务及要求,查阅技术资料,确定设计方案.第 3-4 天:依据确定地方案设计单元电路.要求画出单元电路图,元件及元件参数选择要有依据,各单元电路地设计要有具体论述.任务要求第 5-6 天:软件设计,编写程序.(进度)第 7-8 天:试验室调试 .第 9-10 天:撰写课程设计报告.要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确,篇幅合理.1 张迎新单片微型运算机原理、应用及接口技术(第出版社, 20042 版) M 北京:
3、国防工业主要参考资料2 伟福 LAB6000 系列单片机仿真试验系统使用说明书3 阎石数字电路技术基础(第五版)北京:高等训练出版社,2006审查看法系(教研室)主任签字:年 月日目录1、概述41.1 、讨论背景41.2 、基本功能及设计思路42、总体方案设计错误!未定义书签;2.1 、方案选取错误!未定义书签;2.2 、总体设计错误!未定义书签;欢迎下载精品学习资源3、硬件电路设计错误!未定义书签;3.1 、电源电路53.2 、晶振电路53.3 、键盘电路63.4 、复位电路73.5 、显示电路74、系统软件设计错误!未定义书签;4.1 、主程序设计84.2 、加分程序设计94.3 、交换程
4、序设计114.4 、LED 显示程序设计124.5 、共阴极数码管字形表145、总结15参考文献15附录 1:系统原理图17附录 2:源程序18附录 3:系统调试251、概述1.1 、讨论背景在这个电子信息技术快速普及地今日,人们对电子产品地需求越来越多 .二十一世纪地今日,科学技术迅猛进展,时代前进地脚步越迈越宽,应用自动化设备 ,现代化通讯,运算机处理 ,数字化信息 ,现代化显示设备等一些高新技术使人类迈向智能化进展 .在智能化产品中,单片机地应用已经越来越广泛,单片机以它体积小、质量轻、耗电省、牢靠性高、价格低等优点,开头不断进展,并广泛应用于仪器外表、家用电器、医疗设备、航天航空领域、
5、工业专用设备地治理及过程掌握等领域,在很多地大中型地电气设欢迎下载精品学习资源备以及小型地电子产品中也用到了单片机进行掌握.单片机把我们带入了智能化地电子领域,很多繁琐地系统如由单片机进行设计,便能收到电路更简洁、功能更齐全地良好成效.如把经典地电子系统当作一个僵死地电子系统,那么智能化地现代电子系统就是一个具有“生命 ”地电子系统 .本设计就是基于单片机设计篮球计分系统,通过串口通信动态传输数据,使计分系统有了更多更完善地功能.单片机系统地硬件结构赐予了篮球计分器系统“身躯 ”,而单片机地应用程序赐予了其新地 “生命 ”,使其在传统地篮球计分器面前具有电路简洁、成本低、运行牢靠等特色 .1.
6、2 、基本功能及设计思路1、利用 89C51 单片机设计篮球计分器系统,实现以下功能( 1)用 4 位 LED 显示器显示两队分数;( 2)能够随时手动对A 、B 两队分别计分;(3)能够手动实现 A 、B 两队地分数位置随场地交换而对应调换.2、设计思路:以 AT89C51 单片机为核心元件,利用独立式键盘掌握,使4 位共阴极 LED数码管以静态显示方式实时记录A 、B 两队地分数 .独立式键盘由 K1 、K2 、K3 、 K4 、K5 、K6 、K7 、K8 构成 .其功能如下:( 1) K1 、K2 :加 1 分;( 2) K3 、K4 :加 2 分;( 3) K5 、K6 :加 3 分
7、;( 4) K7 :半场换分;( 5) K8 :显示复位 .A 、B 两队分别占用两位LED 显示器,显示范畴为099,能够基本满意一般竞赛需要.2、总体方案设计2.1 、方案选取单片机在各种电子产品中地应用已经越来越广泛,很多地电子产品利用单片机所取得地便利得到了人们地好评,针对基于单片机地篮球计分器地设计要求,实现其功能地方案有多种,现列举如下:欢迎下载精品学习资源方案(一)按键掌握每次各队地加分值为1 分或 2 分,如如进 3 分球,就需两键相加 .并由半场换分按键和复位功能.分数通过 4 位 LED 显示器动态显示;方案(二)系统采纳三个按键掌握每次各队地加分值为1 分、 2 分或 3
8、 分.同样也有半场换分按键和复位功能 .并通过 4 位 LED 显示器静态显示分数 .这二个方案都是基于单片机掌握地,通过按键加分及数码管显示,不同地设计部分在于按键地数量和显示方式地选取上.方案(一)地按键数量较少,加上交换按键和复位按键共需要6 个,但也能完成基本功能 .不过在显示方面,动态方式编程较为复杂.方案(二)地按键虽然较多,但功能齐全,使用便利.并且电路不是太过复杂,编程较为简洁 .最终方案:经过以上比较,方案(一)按键使用不便利,且软件设计复杂.因此选用方案(二),即以 8 位独立式键盘分别实现加1 分、加 2 分、加 3 分、半场换分和显示复位地功能,并用 4 位共阴极 LE
9、D 显示器以静态显示方式显示分数.2.2 、总体设计篮球计分器地设计是基于满意设计要求地前提并且依据理论上地可实现性和硬件上地经济有用性,而进行设计地重要环节.本节从人们对系统功能需求动身,在综合考虑各种因素地情形下,设计出篮球计分器地总体构架.1、加分功能设计:通过显示缓冲区为中间加分媒介.每当按键按下时,第一通过外部中断源实现中断,进入中断后判定键值再进入相应加分子程序,对相应显示缓冲区加分.2、分数调换功能:同样是利用外部中断源实现中断,中断服务程序应能实现中场分数位置调换地功能 .3、分数显示功能:用同步移位寄存器74HC164 实现 4位LED 数码管静态显示 .通过查表指令在字形表
10、中找到与显示缓冲区对应地字形码,然后串行移位输出即可.基于 89C51单片机地篮球计分器总体设计框图如图2所示 .欢迎下载精品学习资源74HC1644位LED数码管欢迎下载精品学习资源+5V电源AT89C51时钟电路欢迎下载精品学习资源8位独立式键盘74LS21图2 篮球计分器总体框图在框图所示地系统构架中, 8位独立式键盘包括 6位加分按键, 1位分数调换按键和 1位复位按键 .其中加分按键通过 7421实现中断扫描,分数调换按键就直接通过外部中断 1入口P3.3实现中断服务 .3、硬件电路设计3.1 、源电路单片机正常工作电压为5V ,因此设计地电源电路主要是供应单片机工作电压.图 3.1
11、 是为单片机供应电压地电源电路,包括变压、整流、稳压、滤波等环节.在这个电路中采纳了三 端集成稳压器 LM7805 ,可以输出 5V 地直流电压以供应单片机.欢迎下载精品学习资源N11VinDD1GT1342C1Vout2LM7805C2VCC+ C3 10uF欢迎下载精品学习资源TRANS1BRIDGE130. 33uF0. 1uF欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3.2 、晶振电路图 3.1 电源电路欢迎下载精品学习资源电路中地晶振即石英晶体震荡器.由于石英晶体震荡器具有特别好地频率稳固性和抗外 界干扰地才能,所以,石英晶体震荡器是用来产生基准频率地.通过基准频率来掌握电路中地频率地
12、精确性 .同时,它仍可以产生振荡电流,向单片机发出时钟信号.欢迎下载精品学习资源图 3.2 是单片机地晶振电路 .片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路,CPU 地全部操作均在时钟脉冲同步下进行.片内振荡器地振荡频率特别接近晶振频率,一般多在1.2MHz 24MHz 之间选取 .C1、C2 是反馈电容,其值在20pF 100pF 之间选取,典型值为欢迎下载精品学习资源30pF.本电路选用地电容为30pF ,晶振频率为12MHz.C 43 0 P欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源X TA L1 X TA L2Y 11 2 M欢迎下载精品学习资源C 53 0 P欢迎下载精品学习资源3.3
13、、键盘电路图 3.2 晶振电路欢迎下载精品学习资源键盘电路在篮球计分器中地主要作用是用于实现加分和交换分数位置. 键盘可分为独立式键盘和行列式键盘 .本设计中由于按键数少于8 个,所以采纳独立式按键电路.另外采纳中断扫描方式扫描键盘地状态,当然也可以直接用编程扫描方式,两者工作思路基本一样.具体电路如图3.3 所示 .AT89C51 单片机地直流输入电流为15mA ,当直流电源电压为+5V时,可挑选 5.1K 地上拉电阻保证单片机地正常工作.+5.7* K1 5欢迎下载精品学习资源K 1K 2K 3K 4K 5K 6+514 3112 1 019 8P0 .0P0 .1P0 .2P0 .3P0
14、 .4P0 .5欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2DCCC BC2N 22A Y2欢迎下载精品学习资源V74 LS2 1 D欢迎下载精品学习资源NA B C C 111D YN1 1G欢迎下载精品学习资源1 2 3 4 5 6 7P3 .2K 7P3 .3图 3.3 键盘电路欢迎下载精品学习资源3.4 、复位电路复位电路地主要功能是使单片机进行初始化,在初始化地过程中需要在复位引脚上加大于 2 个机器周期地高电平 .复位后地单片机地址初始化为 0000H,然后连续从 0000H 单元开头执行程序 .在复位电路中供应复位信号,等到系统电源稳固后,再撤销复位信号 .但是为了在复位按键稳固地
15、前提下,电源稳固后仍要经肯定地延时才撤销复位信号,以防在按键过程中引起地抖动而影响复位 .图 3.4 所示地 RC 复位电路可以实现上述基本功能 .+C 610 uFR STK 610 K+5欢迎下载精品学习资源3.5 、显示电路图 3.4 复位电路欢迎下载精品学习资源显示电路是用于显示分数.采纳 LED 数码管进行显示是由于LED 数码管具有以下几个优点: 1能在低电压、小电流条件下驱动发光,能与CMOS 、ITL 电路兼容 .2 发光响应时间极短 0.1 s, 高频特性好,单色性好,亮度高.3 体积小,重量轻,抗冲击性能好.数码管有共阴极和共阳极两种类型,其公共端主要进行位掌握,笔画端就是
16、进行字符控制,数码管有静态显示和动态显示两种方法.本设计采纳地是4 位共阴极 LED数码管地串行驱动电路来达到显示地目地.驱动器采纳 74HC164 ,由单片机89C51 地 P3.0 和 P3.1 来掌握 LED数码管地显示 .显示电路图如3.5 所示 .由于共阴极数码管可以不用外接电阻,所以原理图中地电阻可去掉.欢迎下载精品学习资源31425364105116127138314253641051161271383142536410511612713831425364105116127138R XD12U 1A B9 146TX D8 CH4C LKC LR7Q 0Q 1Q 2Q 3Q 4Q
17、 5Q 6Q 7D S1a b cdD PYafgbef gdpedc714G NDV CCdp12U 2AQ 0B9 146Q 2Q 18 CC LRD S2a b cdD PYafgbH4C LK7Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7ef gdpedc714G NDV CCdp12U 3AQ 0B9 146Q 2Q 18 CD S3a b cdD PYafgbH47C LR C LKG ND V CCQ 3Q 4Q 5Q 6Q 7ef gdpedc714dp+512U 4A B9 648 C1H47C LRC LKQ 0Q 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7D S4a b cdD PYafg
18、bef gdped714G NDV CCcdp图 3.5 显示电路4、系统软件设计系统软件设计主要由加分中断服务程序,交换中断服务程序,LED 显示程序等几部分构成.本章节系统地介绍了篮球计分器地主程序和各主要功能子程序地设计流程,具体地程序代码见附录 2.4.1 、主程序设计主程序构成无限循环,主要完成单片机初始化,等待加分和交换中断地功能.主程序地流程图如图 4.1所示 .欢迎下载精品学习资源开头单片机初始化等待中断恳求N是否有中断YP3.2 口中断P3.3 口中断判定键值两队分数位置调换对应两队加分图 4.1 主程序流程图主程序流程说明:电路主要分为以下几个部分,分别是电源部分、按键部分
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