篮球计时计分系统设计毕业设计论文.doc
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1、目 录第一部分 设计任务与调研.21、系统基本任务功能介绍.31.1、赛程时间设置.31.2、赛程时间启动暂停设置.31.3、比分刷新控制.41.4、比分交换控制.41.5、程结束报警.42、AT89C51简介.43、本课题的目的及意义.5第二部分 设计说明.91、系统设计方案.92、电路组成.103、本设计特点.19第三部分 设计成果20设计成果图片.20本作品特点.20总设计原理图.20程序.21第四部分 结束语26第五部分 致谢27第六部分 参考文献28第一部分 设计任务与调研1、系统基本任务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,比分刷新控制,比分交换控制,计
2、时计分显示,赛程结束报警。以下对个功能进行介绍。1.1赛程时间设置通过按键K5、K6来设置赛程时间。篮球比赛的一节时间为12分钟,通过按K5按键,使LED数码管1显示“1”即可。在按K6按键,设置比赛时间的个位数,即使数码管2显示“2”。当比赛结束时,如果由于一些特殊原因要增加比赛时间,这时比赛时间的调整同样由K5、K6按键来设置,且方法和上面一样。但一般情况下只需按下K6来设置即可。因为加赛时间只有几分钟。1.2、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4500,45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K7
3、,表示赛程开始,计时显示则由4500变成4459,4458一直计时直到计为0000时表示赛程结束。按键K7为赛程启动和暂停控制。比分刷新控制由于在比赛中,两队的比分在不断变化,所以需要设置比分刷新控制,该功能由按键K1K4完成,具体如下:K1按键:甲队比分加1;K2按键:甲队比分减1;K3按键:乙队比分加1;K4按键:乙队比分减1。1.4、比分交换控制比分交换控制由计时电路图2-5中所示的K7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K7键,则会自动交换甲、乙两队的比分。如果上半场赛程时间没有到0000时,
4、则此时按下K7键,只会暂停比赛,不能交换分数。如果要继续比赛,再按一次K7即可。因此,K7键完成三重功能,即:启动,暂停,比分交换。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。其中计分是用6个LED显示器。计时采用4个LED显示器;显示格式为000000和0000。程结束报警当赛程时间或24s计时结束时,系统会自动发出10s报警声提示。2、AT89C51简介AT89C51是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes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
5、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,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,同时内含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,AT89C51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。如图1.1所示为AT89C51单片机基本构造,其基本性能介绍如下。图1.1 AT89C51引脚图主要特
6、性:与MSC-52兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命:1000写/擦除循环数据保留时间:10年全静态工作:0HZ-24MHZ三级程序存储器锁定128X8位内部RAM32可编程I/O口两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道片内振荡器和时钟电路低功耗空闲和掉电模式AT89C51的主要特性如下表1.1所示。下面介绍各个管脚:VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏极开路双向I/O口,每个引脚可吸收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FIAS
7、H进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的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,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。P2口:P2口为一个内部上拉电阻的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,其管脚被内部上拉电阻拉高,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。这是由于内部上拉的缘故。P2口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
8、时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,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内容,P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带有内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如表1.2所示。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
9、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。/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
10、。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:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA保持高电平时,此间内部程序存储器。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内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。表1.1 AT89C51主要功能描述兼容MCS51指令系统4k可反复擦写(1000次)FlashROM32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
11、作0-24MHz1个串行中断128x8bit内部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表1.2 AT89C51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0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(记时器0外部输入)P3.5T1(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)3、本课题的目的及意义1)目的这次设计可以使我们进一步熟悉和掌握了单片机的内部结构和工作原理,了解了单片机应用系统设计的基本方法和步骤,掌握了
12、单片机仿真软件Proteus的使用方法,键盘和显示器在的单片机控制系统中的应用以及撰写课程设计报告的方法。此次设计很好的将书本上的理论知识和实践有机的联系了起来,是我们对理论知识有了更进一步的掌握,锻炼了我们的动手能力,同时也让我们懂得了理论与实际相结合的意义。为以后的工作和学习提供了宝贵的经验。2)意义 在这个电子信息技术迅速普及的今天,人们对电子电子产品的需求越来越多。二十一世纪的今天,科学技术迅猛发展,时代前进的脚步越迈越宽,应用自动化设备,现代化通讯,计算机处理,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发展。目前单片机在我们生活各个领域无处不在。导弹的导航系统,飞机上的
13、各种仪表的控制,工业自动化实现过程中的实时控制以及数据处理,计算机采用的网络通讯和数据传输,在生活中被广泛使用的智能IC卡,民用轿车的安全系统,录像机、洗衣机、摄像机,以及遥控玩具和一些电子玩具等等,以上这些全都离不了单片机。更不用说那些自动控制机器人、医疗器械、智能仪表了。可见无论是军事还是民用等各个领域都离不开单片机。通过这次篮球计分牌的设计,我可以更清楚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单片机编程,并对AT89C51单片机的原理和结构进行讲述,熟悉了基于单片机开发应用的相关芯片的工作原理,和相关外围电路的设计和调试过程,对我以后工作学习也有帮助。第二部分 设计说明1
14、、系统设计方案 1.1篮球赛计时计分器设计的现状分析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、电视转播车等多种设备相联,以便实现激烈的比赛现场感
15、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。1.2系统总体设计方案根据课题要求,单片机带外围扩展,驱动数码管工作的电路,可提升学生对单片机接口电路的综合运用能力;计时电路主要由按键开关、单片机AT89C51、LED显示器构成。当调时开关(十位)按下时产生一个低电平。调时按键开关每按一次,数字自动加1。直到调到需要设置的时间即可。调时(个位)的操作方法与之相同。时间设置完后,启动定时器。如果比赛中暂停,按一下暂停键即可暂停计时。球赛计时计分器系统图如1-1图所示。图1-1 系统构成图2、电路组成2.1、计时电路1显示器及其接口显示器是最普遍的输出设备,种类繁多,单片机中最常用的是
16、发光二极管显示器(LED)和液晶显示器(LCD)。这两种显示器结构简单,价格便宜,因而得到广泛的应用。下面介绍发光二极管显示器(LED)的结构、工作原理及其接口电路。(1)LED结构与原理图3-1为典型的数码管。 图3-1 7段LED数码管图3-2 共阴极与共阳极LED显示器如图3-1,LED显示器又称为数码管, LED数码管显示器是由若干个发光二极管组成的,当发光二极管导通时,相应的点或线段发光,将这些发光二极管排成一定的图形,控制不同组合的二极管导通,就可以显示出不同的字形和符号。单片机系统中常用的LED显示器为七段显示器,再加上一个小数点,因此也可以把它称之为八段数码管显示器。其机构形式
17、有共阴极和共阳极两种。共阴极是把所有组成八段数码管的发光二极管的阴极连在一起,通常接地,通过控制每一只发光二极管的阳极电平来使其发光或熄灭,阳极为高电平则发光,阳极为低电平则熄灭;共阳极是把组成八段数码管的所有发光二极管的阳极连起来,通常为高电平(如+5V),通过控制每一只发光二极管的阴极电平的高低来使其发光或是熄灭,阴极为低电平发光,为高电平则熄灭。表3-1列出了共阳极与共阴极LED显示器显示数字、字母与显示代码之间的对应关系。表3-1 代码对应表显示字符共阴极段码共阳极段码显示字符共阴极段码共阳极段码03FHC087FH80H106HF996FH90H25BHA4A77H88H34FHB0
18、B7CH83H466H99HC39HC656DH92HD5EHA1H67DH82HE79H86H707HF8F71H8EH(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。在本次设计中,采用的是静态显示。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3-3可以看出,每位LED显示器需要单独占用8根端口线
19、,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。图3-3 静态显示图图3-4 动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。)例如,现在要显示“5678”四个数字,则首先应该将“5”的显示代码(共阴LED显示器的显示代码为6DH,共阳LED显示器的显示代码为92H)由P1.0送出,然后P2.0P2.3输出相应位码(LED为共阴则P2.0P2.3输出1000, LED为共阳则P2.0
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