单片机的篮球计时记分器的设计
【】篮球运动是一项广受大家喜爱的竞技运动，大到国际上的比赛，小到日常的体育锻炼，篮球比赛过程中两队在设定的时间内哪对得分高则哪对获胜，因此计时和记分成了篮球运动中必要的两个记录信息。因此本文设计了一款自动的篮球比赛计时记分系统，系统设定好比赛时间，比赛开始后显示屏自动显示比赛时间倒计时，能够使选手和观众更直观的了解比赛的剩余时间，另外数码管显示屏显示两队当前的比赛得分。改变了以往完全靠人工进行比赛计时和记分的方式，因为比赛计时和记分完全靠系统自动显示，因此使比赛变得更为公平。AT89S52型单片机是系统的核心控制，实现系统的总体控制功能。显示器件使用的是常用的可见度好的数码管显示方式。另外设置了报警器件，当比赛结束时通过声光报警的形式进行提醒。
目 录
一、引言 1
二、总体设计 1
三、硬件设计 2
（一）单片机控制模块 2
（二）数据显示 4
（三）键盘电路 6
（四）报警电路 7
四、软件设计 8
（一）总体设计思想 8
（二）子程序介绍 8
五、系统调试 11
总结 13
参考文献 14
致谢 14
附录 15
附录一 电路原理图 16
附录二PCB图 17
附录三 实物图 17
附录四 源程序 18
一、引言
单片机技术的应用越来越广泛，已经走进了各行各业，实现各行各业系统的自动化控制，大大的解放了人类的双手，实现了系统的自动控制，改变了传统的完全人工操作的控制方式。本文所设计的基于单片机的篮球计时记分器，实现了篮球比赛过程中比赛时间和参赛队得分的自动计时和显示。原来我们常见的篮球比赛都是靠人工的方式对比赛时间进行计时，这样就出现了不可避免的人为因素，有失比赛的公平性，而且比赛得分通过人工的方式进行记录，比赛选手和观众无法直观的了解当前比赛的剩余时间和比赛队的得分情况。该系统利用较少的成本解决了上面的问题，实现了系统的自动计时和比赛得分通过数码管显示的功能。
系统使用的是现在应用非常广泛的51单片机技术，核心控制器件为AT89S52，使用了
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单片机内部定时器功能，比赛开始前，相关人员先对比赛时间进行设定，并使两队比分归零。设定比赛开始/暂停按键，比赛开始后按下开始比赛按键，则数码管自动显示比赛时间倒计时，当有选手得分时，工作人员通过按键输入该队的得分，该得分通过数码管进行直观的显示。比赛中场两队需要进行换场，则此时工作人员按键比赛换场按键后则比赛得分自动进行交换。另外系统设计了比赛结束报警功能，当比赛快结束时，为了提醒参赛队员以及观众，系统进行声光报警。该系统基本时间了篮球比赛所需要了计时和记分功能。
二、总体设计
本系统的核心控制器件为AT89S52型单片机，所以核心模块自然是单片机的最小系统，其次就是显示部分，因为系统需要直观的对比赛剩余时间和两队比分进行显示，所以系统使用了数码管作为信息的显示器件，因为数码管具有较强的可视性。然后就是键盘电路了，通过键盘可以实现比赛时间的设定，比赛开始/暂停的控制，比赛中场比赛得分的交换，以及两队比赛得分的输入。另外系统设定了比赛快结束时的声光报警功能，所以在模块设计上设计了报警模块，报警器采用常用的蜂鸣器。总体设计图如图1所示。
图1 硬件总体框图
三、硬件设计
（一）单片机控制模块
1.AT89S52单片机组成
如图2所示。
图2 AT89S52单片机的组成图
AT89S52单片机与我们课本上所学的AT89C51单片机完全兼容，属于51单片机系列，它是一种高性能，高集成芯片，兼容性很高，和51系列的单片机在运行功能上完全可以互换。而且51单片机问世比较早，技术成熟，性价比很高。在大学课程的安排中，51单片机是必选科目，所以，我对51单片机有一定的了解，因此在本次设计中，我选择用我相对比较熟悉的51单片机作为主控芯片，来实现系统的整体功能。单片机内部的存储空间为4K，对于一般的程序和初学者这个容量是足够的。这个单片机有4个数据通讯端口，能够满足一般产品的设计要求。
这个单片机的引脚定义与AT89C51单片机是完全兼容的，具体的引脚功能如图3所示。
为了使大家更清楚的了解这个单片机的性能，总结它的主要功能如下：
与我们所学的C51指令是完全能够融合的；
单片机内部的程序存储器的空间为8Kb；
它的工作稳定性好；
它的供电范围比较广，一般我们给单片机的供电电压为5V；
为了避免有些不法分子盗窃程序代码，程序写入后能够自动加密；
另外这个芯片的耗电量是比较少的，比较适合一些电池供电的低功耗的产品。
2．控制引脚
AT89S52单片机的管脚分布如图3所示。
图3 AT89S52单片机管脚分布
RST（9引脚）：复位信号的输入端，用于实现单片机系统的开机复位和手动复位。当给该引脚加载时长大于两个机器周期的高电平时，复位操作有效。
ALE/PROG（30引脚）：该引脚有两个功能，当连接外部程序存储器时，用来对低8位的地址进行锁存，同时也可作为外部编程器的时钟信号输入。
PSEN（29引脚）：当单片机连接外部程序存储器时，该信号作为外部程序存储器选通信号的控制端口，当单片机执行外部存储器内的程序时，该引脚则在每个机器周期内发出两次激活信号。
EA/VPP（31引脚）：用于对外部存储器进行访问控制，当需要访问外部存储器时，该引脚必须接地，当执行单片机内部存储器指令时，该引脚必须接高电平。
XTAL1（19引脚）：时钟信号的输入端。
XTAL2（18引脚）：时钟信号的输入端。
3．AT89S52单片机的最小系统
图4 单片机最小系统连接图
单片机系统运行必不可少的几部分包括：时钟电路提供程序运行的时序，复位电路保证设备的上电运行和程序运行过程中的复位操作，还有最重要的就是单片机控制部分，这个设计使用的单片机型号为AT89S52。在本次设计中，我选择的是外部时钟提供程序运行时序的方式，选择晶体频率为12MHz，同时为了保证时序运行正确，去除杂波干扰，此处在晶体振荡器的每个引脚处分别并联了一只22pF的瓷片电容，起到滤波的作用。系统设计中，要求系统能够实现上电自动复位，单片机的RST引脚处如果持续出现大于10us的高电平，单片机就会自动复位，根据单片机的这一特性，此处我设计了系统上电自动复位和手动复位两种复位方式，具体电路如图4所示。在上电初始，电解电容C1处于快速充电状态，此时单片机的RST引脚处呈现高电平，为了保证该高电平的保持时长，经过试验，此处C1选择的是10uF的电解电容，当该电容充电完毕后，单片机RST引脚恢复到低电平，这样就实现了上电自动复位的功能。在程序运行过程中，如果出现程序运行错误，或者需要系统复位的情况，也可以通过手动复位的方式使系统运行回复到初始状态，此功能的实现方法是在单片机的RST引脚与VCC间串联一个微动按键，当按下此按键时，单片机的RST引脚处呈现高电平，当按键按下时长大于10us时，实现系统复位。
目 录
一、引言 1
二、总体设计 1
三、硬件设计 2
（一）单片机控制模块 2
（二）数据显示 4
（三）键盘电路 6
（四）报警电路 7
四、软件设计 8
（一）总体设计思想 8
（二）子程序介绍 8
五、系统调试 11
总结 13
参考文献 14
致谢 14
附录 15
附录一 电路原理图 16
附录二PCB图 17
附录三 实物图 17
附录四 源程序 18
一、引言
单片机技术的应用越来越广泛，已经走进了各行各业，实现各行各业系统的自动化控制，大大的解放了人类的双手，实现了系统的自动控制，改变了传统的完全人工操作的控制方式。本文所设计的基于单片机的篮球计时记分器，实现了篮球比赛过程中比赛时间和参赛队得分的自动计时和显示。原来我们常见的篮球比赛都是靠人工的方式对比赛时间进行计时，这样就出现了不可避免的人为因素，有失比赛的公平性，而且比赛得分通过人工的方式进行记录，比赛选手和观众无法直观的了解当前比赛的剩余时间和比赛队的得分情况。该系统利用较少的成本解决了上面的问题，实现了系统的自动计时和比赛得分通过数码管显示的功能。
系统使用的是现在应用非常广泛的51单片机技术，核心控制器件为AT89S52，使用了
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
单片机内部定时器功能，比赛开始前，相关人员先对比赛时间进行设定，并使两队比分归零。设定比赛开始/暂停按键，比赛开始后按下开始比赛按键，则数码管自动显示比赛时间倒计时，当有选手得分时，工作人员通过按键输入该队的得分，该得分通过数码管进行直观的显示。比赛中场两队需要进行换场，则此时工作人员按键比赛换场按键后则比赛得分自动进行交换。另外系统设计了比赛结束报警功能，当比赛快结束时，为了提醒参赛队员以及观众，系统进行声光报警。该系统基本时间了篮球比赛所需要了计时和记分功能。
二、总体设计
本系统的核心控制器件为AT89S52型单片机，所以核心模块自然是单片机的最小系统，其次就是显示部分，因为系统需要直观的对比赛剩余时间和两队比分进行显示，所以系统使用了数码管作为信息的显示器件，因为数码管具有较强的可视性。然后就是键盘电路了，通过键盘可以实现比赛时间的设定，比赛开始/暂停的控制，比赛中场比赛得分的交换，以及两队比赛得分的输入。另外系统设定了比赛快结束时的声光报警功能，所以在模块设计上设计了报警模块，报警器采用常用的蜂鸣器。总体设计图如图1所示。
图1 硬件总体框图
三、硬件设计
（一）单片机控制模块
1.AT89S52单片机组成
如图2所示。
图2 AT89S52单片机的组成图
AT89S52单片机与我们课本上所学的AT89C51单片机完全兼容，属于51单片机系列，它是一种高性能，高集成芯片，兼容性很高，和51系列的单片机在运行功能上完全可以互换。而且51单片机问世比较早，技术成熟，性价比很高。在大学课程的安排中，51单片机是必选科目，所以，我对51单片机有一定的了解，因此在本次设计中，我选择用我相对比较熟悉的51单片机作为主控芯片，来实现系统的整体功能。单片机内部的存储空间为4K，对于一般的程序和初学者这个容量是足够的。这个单片机有4个数据通讯端口，能够满足一般产品的设计要求。
这个单片机的引脚定义与AT89C51单片机是完全兼容的，具体的引脚功能如图3所示。
为了使大家更清楚的了解这个单片机的性能，总结它的主要功能如下：
与我们所学的C51指令是完全能够融合的；
单片机内部的程序存储器的空间为8Kb；
它的工作稳定性好；
它的供电范围比较广，一般我们给单片机的供电电压为5V；
为了避免有些不法分子盗窃程序代码，程序写入后能够自动加密；
另外这个芯片的耗电量是比较少的，比较适合一些电池供电的低功耗的产品。
2．控制引脚
AT89S52单片机的管脚分布如图3所示。
图3 AT89S52单片机管脚分布
RST（9引脚）：复位信号的输入端，用于实现单片机系统的开机复位和手动复位。当给该引脚加载时长大于两个机器周期的高电平时，复位操作有效。
ALE/PROG（30引脚）：该引脚有两个功能，当连接外部程序存储器时，用来对低8位的地址进行锁存，同时也可作为外部编程器的时钟信号输入。
PSEN（29引脚）：当单片机连接外部程序存储器时，该信号作为外部程序存储器选通信号的控制端口，当单片机执行外部存储器内的程序时，该引脚则在每个机器周期内发出两次激活信号。
EA/VPP（31引脚）：用于对外部存储器进行访问控制，当需要访问外部存储器时，该引脚必须接地，当执行单片机内部存储器指令时，该引脚必须接高电平。
XTAL1（19引脚）：时钟信号的输入端。
XTAL2（18引脚）：时钟信号的输入端。
3．AT89S52单片机的最小系统
图4 单片机最小系统连接图
单片机系统运行必不可少的几部分包括：时钟电路提供程序运行的时序，复位电路保证设备的上电运行和程序运行过程中的复位操作，还有最重要的就是单片机控制部分，这个设计使用的单片机型号为AT89S52。在本次设计中，我选择的是外部时钟提供程序运行时序的方式，选择晶体频率为12MHz，同时为了保证时序运行正确，去除杂波干扰，此处在晶体振荡器的每个引脚处分别并联了一只22pF的瓷片电容，起到滤波的作用。系统设计中，要求系统能够实现上电自动复位，单片机的RST引脚处如果持续出现大于10us的高电平，单片机就会自动复位，根据单片机的这一特性，此处我设计了系统上电自动复位和手动复位两种复位方式，具体电路如图4所示。在上电初始，电解电容C1处于快速充电状态，此时单片机的RST引脚处呈现高电平，为了保证该高电平的保持时长，经过试验，此处C1选择的是10uF的电解电容，当该电容充电完毕后，单片机RST引脚恢复到低电平，这样就实现了上电自动复位的功能。在程序运行过程中，如果出现程序运行错误，或者需要系统复位的情况，也可以通过手动复位的方式使系统运行回复到初始状态，此功能的实现方法是在单片机的RST引脚与VCC间串联一个微动按键，当按下此按键时，单片机的RST引脚处呈现高电平，当按键按下时长大于10us时，实现系统复位。
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