单片机的篮球计时计分器设计
单片机的篮球计时计分器设计[20200128191316]
摘要
本设计运用AT89C51单片机实现篮球比赛的计时计分控制。设计中利用7段共阴LED作为显示器件，用于记录赛程倒计时间和比赛得分数。电路中设立了7个按键，用于设置、调整时间，启动，调整分数和暂停等功能。系统功能合理，性能可靠，使用方便。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89C51；LED显示；篮球赛计时；篮球赛计分
一、引言 1
（一）选题背景 1
（二）选题目的 1
（三）设计要求 1
二、总体设计方案 2
（一）系统的构成框图 2
（二）芯片选型 2
三、硬件部分的设计 3
（一）时钟电路模块 3
（二）复位电路模块 4
（三）报警模块 4
（四）按键电路 5
（五）显示电路 6
四、软件设计 6
（一）编程设计 6
（二） 主程序流程框图 7
（三）扫描刷新显示子程序设计 8
（四）计时部分模块流程 9
（五）计分部分模块流程 10
五、系统仿真 10
（一）Proteus简介 10
（二）Proteus仿真过程 11
六、设计小结 11
附录 12
附录(一)原理图 12
附录(二)PCB图 12
附录(三)源程序 13
参考文献 22
致谢 23
正 文
一、引言
（一）选题背景
篮球比赛在中国越来越受到人们的关注，同时也被更多的青少年所喜爱。本设计除了具有赛程时间计时、调整及暂停和比赛计分的功能，还具有倒计时的功能。且造价低廉、操作方便且便于携带，适合于学校和小团体作为比赛赛程的计时计分工具。
从另一方面说，本设计方便了人们比赛时的计时计分工作，在某种程度上也促进了篮球赛的开展，既有利于发展篮球这项体育运动，又有利于增强人们的体质。另外参与篮球运动的人多了，也利于篮球运动员的选拔，对我们国家的篮球事业也具有促进作用。
（二）选题目的
通过设计过程，培养学生分析解决实际问题的能力，使学生对单片机工作原理有更加系统和更深层次的认识，提高单片机系统软硬件设计能力。同时通过设计练习，使学生初步掌握电子系统的设计步骤和设计方法，提高电子技术理论和技能的综合应用水平。
（三）设计要求
1、能记录整个赛程的比赛时间，并能随时实现暂停。
2、能随时刷新甲、乙两队在整个过程中的比分。
3、中场交换比赛场地时，能自动交换甲、乙两队比分的位置。
4、比赛中场和结束时，能发出报警声。
5、通过指示灯指示上下半场。
6、当比赛时间需要回倒时，能通过按键实现回表。
7、加分有误时可通过按键实现减分调整。
二、总体设计方案
（一）系统的构成框图
基于单片机的篮球比赛计时计分系统的构成框图如图1所示
本设计是基于AT89C51单片机的篮球计时计分器，利用7段共阴LED作为显示器件。在此设计中共接入了1个四位一体7段共阴LED显示器，2个两位一体7段共阴LED显示器，前者用来记录赛程时间，其中2位用于显示分钟，2位用于显示秒钟，后者用于记录甲乙队的分数，每队2个LED显示器显示范围可达到0~99分。赛程计时采用倒计时方式，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。
（二）芯片选型
本设计选用单片机AT89C51，AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
??? AT89C51如图2具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器
图 2 AT89C51单片机引脚图
三、硬件部分的设计
（一）时钟电路模块
时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟是保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢。为达到振荡周期是12MHZ的要求，这里要采用12MHZ的晶振，另外有两个22P的电容，两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。具体连接图如图3所示：
（二）复位电路模块
复位是单片微机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片微机从0000H单元开始执行程序。除进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，可以按复位键以重新启动，也可以通过监视定时器来强迫复位。RST引脚是复位信号的输入端。复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，具体连接电路如图4
图4复位电路
（三）报警模块
蜂鸣器通过一NPN三极管进行驱动，如图5触发信号有基极引入。
（四）按键电路
1、在比赛之前，接通电源，系统自动复位，此时计时电路与计分电路中的共阴极数码管全部显示为00：00、和00 : 00；
2、按计时电路中的S5～S7按键来设置比赛时间，例如比赛时间为12分钟，则通过按S5、S6键，使计时数码管显示为“12”即可。
3、设置好时，等待赛程开始，当裁判吹响开始哨声时，立即按S8，启动计时。
4、当暂停比赛计时声器会发出10秒钟声响，通知半场结束。
5、在整个赛程中，我们还要对两队比分及时刷新；S1和S2键完成甲队加分、减分，S3和S4键完成乙队加、减分。
6、如果在赛程过程中，可以暂停计时，我们立即按S7键，继续比赛再按S7键继续计时，直至比赛结束，扬声器会发出10秒响声，上下半场都这样。
当比赛准备开始的时候,当开关S3时间增加,按下时P3.2口产生一个低电平,这时负责显示四位一体数码管最后两位的数值增加1,等显示到60的时候后两位清零,前两位数值加一。同理当按开关S4时时间减少。 需要说明的是每次时间的调整,当调整时间的按键松开时都会产生暂停,因为在单片机程序已经设置好了。需要再按一下(开始/暂停)键才继续产生中断进行。选用独立式键盘，每个按键占用一个I/O口线，每个按键相对独立。I/O口通过按键与地相连，无按键按下时，引脚端为高电平，有按键按下时，引脚为低电平，I/O口内部有上拉电阻外部不可接上拉电阻。
图6按键电路
（五）显示电路
在计时显示电路中用的是一个四位一体的共阴数码管数码管采用动态扫描数码管的4个位选端分别接入单片机的P2.0, P2.1,P2.2,P2.3。当P2.0口为低电平时则选中第一个数码管此时由段选码P0口的8个端口利用逻辑电平给出要显示的段选码然后在程序中可以找到要显示的字符。以此类推动态显示4位。
摘要
本设计运用AT89C51单片机实现篮球比赛的计时计分控制。设计中利用7段共阴LED作为显示器件，用于记录赛程倒计时间和比赛得分数。电路中设立了7个按键，用于设置、调整时间，启动，调整分数和暂停等功能。系统功能合理，性能可靠，使用方便。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89C51；LED显示；篮球赛计时；篮球赛计分
一、引言 1
（一）选题背景 1
（二）选题目的 1
（三）设计要求 1
二、总体设计方案 2
（一）系统的构成框图 2
（二）芯片选型 2
三、硬件部分的设计 3
（一）时钟电路模块 3
（二）复位电路模块 4
（三）报警模块 4
（四）按键电路 5
（五）显示电路 6
四、软件设计 6
（一）编程设计 6
（二） 主程序流程框图 7
（三）扫描刷新显示子程序设计 8
（四）计时部分模块流程 9
（五）计分部分模块流程 10
五、系统仿真 10
（一）Proteus简介 10
（二）Proteus仿真过程 11
六、设计小结 11
附录 12
附录(一)原理图 12
附录(二)PCB图 12
附录(三)源程序 13
参考文献 22
致谢 23
正 文
一、引言
（一）选题背景
篮球比赛在中国越来越受到人们的关注，同时也被更多的青少年所喜爱。本设计除了具有赛程时间计时、调整及暂停和比赛计分的功能，还具有倒计时的功能。且造价低廉、操作方便且便于携带，适合于学校和小团体作为比赛赛程的计时计分工具。
从另一方面说，本设计方便了人们比赛时的计时计分工作，在某种程度上也促进了篮球赛的开展，既有利于发展篮球这项体育运动，又有利于增强人们的体质。另外参与篮球运动的人多了，也利于篮球运动员的选拔，对我们国家的篮球事业也具有促进作用。
（二）选题目的
通过设计过程，培养学生分析解决实际问题的能力，使学生对单片机工作原理有更加系统和更深层次的认识，提高单片机系统软硬件设计能力。同时通过设计练习，使学生初步掌握电子系统的设计步骤和设计方法，提高电子技术理论和技能的综合应用水平。
（三）设计要求
1、能记录整个赛程的比赛时间，并能随时实现暂停。
2、能随时刷新甲、乙两队在整个过程中的比分。
3、中场交换比赛场地时，能自动交换甲、乙两队比分的位置。
4、比赛中场和结束时，能发出报警声。
5、通过指示灯指示上下半场。
6、当比赛时间需要回倒时，能通过按键实现回表。
7、加分有误时可通过按键实现减分调整。
二、总体设计方案
（一）系统的构成框图
基于单片机的篮球比赛计时计分系统的构成框图如图1所示
本设计是基于AT89C51单片机的篮球计时计分器，利用7段共阴LED作为显示器件。在此设计中共接入了1个四位一体7段共阴LED显示器，2个两位一体7段共阴LED显示器，前者用来记录赛程时间，其中2位用于显示分钟，2位用于显示秒钟，后者用于记录甲乙队的分数，每队2个LED显示器显示范围可达到0~99分。赛程计时采用倒计时方式，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。
（二）芯片选型
本设计选用单片机AT89C51，AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
??? AT89C51如图2具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器
图 2 AT89C51单片机引脚图
三、硬件部分的设计
（一）时钟电路模块
时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟是保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢。为达到振荡周期是12MHZ的要求，这里要采用12MHZ的晶振，另外有两个22P的电容，两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。具体连接图如图3所示：
（二）复位电路模块
复位是单片微机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片微机从0000H单元开始执行程序。除进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，可以按复位键以重新启动，也可以通过监视定时器来强迫复位。RST引脚是复位信号的输入端。复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，具体连接电路如图4
图4复位电路
（三）报警模块
蜂鸣器通过一NPN三极管进行驱动，如图5触发信号有基极引入。
（四）按键电路
1、在比赛之前，接通电源，系统自动复位，此时计时电路与计分电路中的共阴极数码管全部显示为00：00、和00 : 00；
2、按计时电路中的S5～S7按键来设置比赛时间，例如比赛时间为12分钟，则通过按S5、S6键，使计时数码管显示为“12”即可。
3、设置好时，等待赛程开始，当裁判吹响开始哨声时，立即按S8，启动计时。
4、当暂停比赛计时声器会发出10秒钟声响，通知半场结束。
5、在整个赛程中，我们还要对两队比分及时刷新；S1和S2键完成甲队加分、减分，S3和S4键完成乙队加、减分。
6、如果在赛程过程中，可以暂停计时，我们立即按S7键，继续比赛再按S7键继续计时，直至比赛结束，扬声器会发出10秒响声，上下半场都这样。
当比赛准备开始的时候,当开关S3时间增加,按下时P3.2口产生一个低电平,这时负责显示四位一体数码管最后两位的数值增加1,等显示到60的时候后两位清零,前两位数值加一。同理当按开关S4时时间减少。 需要说明的是每次时间的调整,当调整时间的按键松开时都会产生暂停,因为在单片机程序已经设置好了。需要再按一下(开始/暂停)键才继续产生中断进行。选用独立式键盘，每个按键占用一个I/O口线，每个按键相对独立。I/O口通过按键与地相连，无按键按下时，引脚端为高电平，有按键按下时，引脚为低电平，I/O口内部有上拉电阻外部不可接上拉电阻。
图6按键电路
（五）显示电路
在计时显示电路中用的是一个四位一体的共阴数码管数码管采用动态扫描数码管的4个位选端分别接入单片机的P2.0, P2.1,P2.2,P2.3。当P2.0口为低电平时则选中第一个数码管此时由段选码P0口的8个端口利用逻辑电平给出要显示的段选码然后在程序中可以找到要显示的字符。以此类推动态显示4位。
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