单片机的篮球比赛计时计分系统设计
摘 要至今，由于单片机应用技术的迅速发展，在生活和工业控制等领域，普遍存在着以单片机为核心的嵌入式系统。本文设计了一种由单片机AT89S51控制实现的篮球比赛计时计分系统，着重介绍了单片机在控制和测量两方面的作用。 本文主要介绍了利用单片机的计时计分系统，从软件、硬件两个方面的设计，讨论了设计、测试等方面。在篮球比赛中，为了加快比赛节奏，在比赛的倒计时的基础上，还设置了24S进攻违例规则。篮球比赛计时记分系统，可以记录的时间和双方的控球时长。本系统使用按钮操作和八段数码管显示。按钮的功能是符合篮球比赛要求的，包括24秒的攻击时间，总时间显示，成绩显示的两支球队。此外，分数和时间可以修改。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题设计目的 1
1.3 课题设计意义 1
1.4 本文研究的主要内容 1
第二章 系统硬件介绍 3
2.1 AT89C51单片机简介 3
2.1.1 单片机简介 3
2.1.2主要性能 4
2.1.3?芯片擦除 4
2.1.4?掉电模式? 4
2.1.5?程序储存器的加密? 4
2.2?显示器及其接口? 5
2.2.1?显示器介绍? 5
2.2.2?结构与原理?? 5
2.2.3?LED显示器显示方式? 5
2.3?CD4094芯片介绍 6
2.4?74LS21芯片介绍? 7
2.5?CD4511芯片介绍? 7
2.6?报警器 8
2.6.1?报警器的分类? 8
2.6.2?报警器工作原理? 8
第三章 硬件电路设计 9
3.1?系统方案设计? 9
3.1.1?系统构成框图 9
3.1.2?器件选择? 10
3.2 硬件总体设计 10
3.3?计时电路部分 10
3.3.1?计时电路原理图 10
3.3.2?计时电路的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
工作原理 12
3.4?计分电路部分 13
3.4.1?计分电路原理图? 13
3.4.2?计分电路的工作原理 14
第四章 篮球计时计分器软件设计 15
4.1软件开发环境简介 15
4.1.1 Keil uVision4简介 15
4.1.2 Proteus7.10 简介 15
4.1.3 Keil 与Proteus 联合调试仿真 15
4.2?篮球计时计分器的工作过程 15
4.3?篮球计时计分器编程设计 16
4.4?主要模块说明 17
4.4.1?计时部分模块流程? 17
4.4.2?记分部分模块流程 17
4.5系统调试 18
4.5.1软件调试 18
4.5.2仿真调试 19
4.6仿真结果 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附录1： 程序代码： 24
附录2：系统总体电路图 30
附录3：系统PCB图 31
第一章 绪 论
1.1 课题背景
篮球比赛既然是一种比赛，就必然会出现输赢，判断输赢的标准就是在一定的时间内，比较双方分数的高低。在过去，普遍使用的是人工方式。是人就难免会出现错误，因而人工方式不可避免的会有很多问题：第一，既然是人工方式，必然需要安排特定的人员来操作；第二，比赛的公平性要求不能出现问题，而人工操作，这样的问题有很大的可能性会出现，不能保证比赛时长的精确性和比赛分数的准确性；最后，人工操作，难免效率会比较低下，如果比赛队伍较多，效率的高低影响就会很大了。因此，想要高效率的记录比赛的时长和比分，同时保证时间和比分的准确性，就不得不使用到计时计分器了。
1.2 课题设计目的
通过基于单片机的篮球比赛计时计分系统设计，可以逐渐了解和熟悉单片机应用开发设计的过程；进一步的理解单片机的工作原理和加深对单片机的应用，并且掌握单片机与外围接口的连接方法与应用技巧；熟悉和掌握单片机的软件编程和调试方法。具体来说，这次设计要达到的目的为，熟悉和掌握单片机的最小应用系统构成和系统的应用扩展；了解LED显示器的结构和工作原理，并掌握单片机与LED显示器的连接和编程方法；利用单片机接口扩展其它功能。
1.3 课题设计意义
在我们的现实生活中，我们无时无刻不在使用着和单片机相关的东西。因此，单片机的应用有着很重要的现实意义。
通过这次的课题设计，我们将进一步熟悉单片机的工作原理，能够在合适地方运用单片机的工作原理，合理并且正确的使用单片机的基本功能。在此基础上，我们也会逐渐了解和它相关芯片的工作原理。了解了它的原理，方便掌握它的编写方法，使得编写程序变得简单。我们的学习甚至生活中，都需要用到它们。
1.4 本文研究的主要内容
本设计主要核心元件为单片机AT89C51，使用3组数码管作为显示元件，一组用来记录时间，剩下的分别记录A队和B队的比分。用74LS21进行译码并把输出的数据发送到数码管，用按键来控制比赛双方各自得到的分数和比赛所用时间的显示。
此次设计的系统可以即时展现A队和B队的比分，同时可以记录时间。具体功能为：
有两个键，可以分别为A/B队加分，能够加1分、2分和3分，并能够直接显示在数码管上;
2.倘若计分出现错误，可以根据需要，自行增减比分，范围在00009999，同时设计了一个篮球比赛计分屏系统；
3.通过外接一个喇叭控制键，实现鸣笛警示的作用。
第二章 系统硬件介绍
2.1 AT89C51单片机简介
2.1.1 单片机简介
AT89C51是一种8位单片机，它有电压低，性能高的特性。芯片包含能够不停刷新的4k?bytes的ROM和能够不定存取128?bytes的RAM。它是由ATMEL公司制造的，同时兼容标准MCS51指令系统，而且能够为笔记本解决很多问题。
AT89C51具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，可以满足不同产品的需求。单片机AT89C51低功耗、高性能，它的引脚有40个、外部双向输入/输出（I/O）端口有32个、并且包括外中断口2个、16位可编程定时计数器2个和全双工串行通信口2个。AT89C51能够按照常规的方法进行编程，同样在线编程也是可以的。Flash存储器和通用的微处理器可以利用AT89C51很好的结合在一起，并且降低开发成本可以通过其中的可反复擦写的Flash存储器实现。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题设计目的 1
1.3 课题设计意义 1
1.4 本文研究的主要内容 1
第二章 系统硬件介绍 3
2.1 AT89C51单片机简介 3
2.1.1 单片机简介 3
2.1.2主要性能 4
2.1.3?芯片擦除 4
2.1.4?掉电模式? 4
2.1.5?程序储存器的加密? 4
2.2?显示器及其接口? 5
2.2.1?显示器介绍? 5
2.2.2?结构与原理?? 5
2.2.3?LED显示器显示方式? 5
2.3?CD4094芯片介绍 6
2.4?74LS21芯片介绍? 7
2.5?CD4511芯片介绍? 7
2.6?报警器 8
2.6.1?报警器的分类? 8
2.6.2?报警器工作原理? 8
第三章 硬件电路设计 9
3.1?系统方案设计? 9
3.1.1?系统构成框图 9
3.1.2?器件选择? 10
3.2 硬件总体设计 10
3.3?计时电路部分 10
3.3.1?计时电路原理图 10
3.3.2?计时电路的
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工作原理 12
3.4?计分电路部分 13
3.4.1?计分电路原理图? 13
3.4.2?计分电路的工作原理 14
第四章 篮球计时计分器软件设计 15
4.1软件开发环境简介 15
4.1.1 Keil uVision4简介 15
4.1.2 Proteus7.10 简介 15
4.1.3 Keil 与Proteus 联合调试仿真 15
4.2?篮球计时计分器的工作过程 15
4.3?篮球计时计分器编程设计 16
4.4?主要模块说明 17
4.4.1?计时部分模块流程? 17
4.4.2?记分部分模块流程 17
4.5系统调试 18
4.5.1软件调试 18
4.5.2仿真调试 19
4.6仿真结果 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附录1： 程序代码： 24
附录2：系统总体电路图 30
附录3：系统PCB图 31
第一章 绪 论
1.1 课题背景
篮球比赛既然是一种比赛，就必然会出现输赢，判断输赢的标准就是在一定的时间内，比较双方分数的高低。在过去，普遍使用的是人工方式。是人就难免会出现错误，因而人工方式不可避免的会有很多问题：第一，既然是人工方式，必然需要安排特定的人员来操作；第二，比赛的公平性要求不能出现问题，而人工操作，这样的问题有很大的可能性会出现，不能保证比赛时长的精确性和比赛分数的准确性；最后，人工操作，难免效率会比较低下，如果比赛队伍较多，效率的高低影响就会很大了。因此，想要高效率的记录比赛的时长和比分，同时保证时间和比分的准确性，就不得不使用到计时计分器了。
1.2 课题设计目的
通过基于单片机的篮球比赛计时计分系统设计，可以逐渐了解和熟悉单片机应用开发设计的过程；进一步的理解单片机的工作原理和加深对单片机的应用，并且掌握单片机与外围接口的连接方法与应用技巧；熟悉和掌握单片机的软件编程和调试方法。具体来说，这次设计要达到的目的为，熟悉和掌握单片机的最小应用系统构成和系统的应用扩展；了解LED显示器的结构和工作原理，并掌握单片机与LED显示器的连接和编程方法；利用单片机接口扩展其它功能。
1.3 课题设计意义
在我们的现实生活中，我们无时无刻不在使用着和单片机相关的东西。因此，单片机的应用有着很重要的现实意义。
通过这次的课题设计，我们将进一步熟悉单片机的工作原理，能够在合适地方运用单片机的工作原理，合理并且正确的使用单片机的基本功能。在此基础上，我们也会逐渐了解和它相关芯片的工作原理。了解了它的原理，方便掌握它的编写方法，使得编写程序变得简单。我们的学习甚至生活中，都需要用到它们。
1.4 本文研究的主要内容
本设计主要核心元件为单片机AT89C51，使用3组数码管作为显示元件，一组用来记录时间，剩下的分别记录A队和B队的比分。用74LS21进行译码并把输出的数据发送到数码管，用按键来控制比赛双方各自得到的分数和比赛所用时间的显示。
此次设计的系统可以即时展现A队和B队的比分，同时可以记录时间。具体功能为：
有两个键，可以分别为A/B队加分，能够加1分、2分和3分，并能够直接显示在数码管上;
2.倘若计分出现错误，可以根据需要，自行增减比分，范围在00009999，同时设计了一个篮球比赛计分屏系统；
3.通过外接一个喇叭控制键，实现鸣笛警示的作用。
第二章 系统硬件介绍
2.1 AT89C51单片机简介
2.1.1 单片机简介
AT89C51是一种8位单片机，它有电压低，性能高的特性。芯片包含能够不停刷新的4k?bytes的ROM和能够不定存取128?bytes的RAM。它是由ATMEL公司制造的，同时兼容标准MCS51指令系统，而且能够为笔记本解决很多问题。
AT89C51具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，可以满足不同产品的需求。单片机AT89C51低功耗、高性能，它的引脚有40个、外部双向输入/输出（I/O）端口有32个、并且包括外中断口2个、16位可编程定时计数器2个和全双工串行通信口2个。AT89C51能够按照常规的方法进行编程，同样在线编程也是可以的。Flash存储器和通用的微处理器可以利用AT89C51很好的结合在一起，并且降低开发成本可以通过其中的可反复擦写的Flash存储器实现。
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