AT89C51单片机的球赛计时计分系统
AT89C51单片机的球赛计时计分系统[20200131185346]
【摘要】
本文介绍一种由AT89C51编程控制LED七段数码管做显示的球赛计时计分系统。结合译码、转换芯片及数码管、按键等器件完成比赛的计时计分。本系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲、乙队双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉、性能稳定、操作方便且易携带等特点。广泛适合各类学校和小团体作为赛程计时计分。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89C51；译码；转换
一、引言 1
二、总体设计方案 2
三、主要选用芯片介绍 3
（一）AT89C51性能特性 3
（二）CD4511芯片介绍 3
（三）CD4094芯片介绍 4
（四）74LS21芯片介绍 4
四、系统硬件模块设计 4
（一）计时显示电路 4
（二）计分显示电路 6
（三）震荡电路 8
（四）显示模块 8
五、系统软件模块设计 10
（一）仿真软件 10
（二）仿真过程 10
六、调试及总结 12
七、结束语 13
八、附录 14
附录1:元器件清单 14
附录2：实物图 15
附录3：原理图 16
附录4：PCB板 17
附录5：源代码 18
九、参考文献 25
十、致谢 26
一、引 言
（一）设计背景
现在国内各种篮球比赛层出不穷，国际级、国家级、省级、市级等等，都需要计时计分系统，而现在篮球已经融入人们的生活，大街小巷都能看到，只要有块场地就行了。而那些大型的计时计分器价值不菲，虽然功能齐全，但是却不适用于一般的篮球比赛，而我设计的计时计分器有计时计分的一般功能，包括计时、计分、暂停、开始、交换、复位、报警等功能，能适用于一般的篮球比赛。
（二）设计目的
通过设计过程，是我们能了解单片机工作的原理及工作过程，提高对单片机系统设计的认知与能力，掌握电子设计的方法及步骤，培养我们的兴趣爱好。
（三）设计要求
1．器件选择
AT89C15单片机
CD4511译码芯片
CD4094串/并行转换芯片
74LS21四输入与门
数码管
按键等
2．实现功能及过程
比赛计时、计分、暂停计时等；
时间到时能正常报警；
绘制流程图、原理图、PCB板等；
二、总体设计方案
本系统使用单片机AT89C51作为的核心部件。结合按键模块、报警模块、计时模块、计时模块完成比赛的需要。在此方案中一共使用8个数码管，其中4个用于计分模块对甲、乙两队分数的计数，每队2个，显示的范围从00—99分。另外4个数码管则用于计时模块，2个是用来用于显示比赛分钟，2个用于显示比赛秒钟。系统还设置了按键模块，即对2队比分的加减以及比赛过程中的暂停、开始等即时做出调整。而当比赛结束的时候，蜂鸣器则会发出响声提醒比赛结束。
程序设计框如图2-1所示：
此硬件框图是51单片机控制系统，通过按键的操作来实现系统的计时计分，包括计时的开始、暂停，计分的加减、交换等，而当计时时间结束时又通过蜂鸣器提醒比赛结束。
三、主要选用芯片介绍
（一）AT89C51芯片介绍
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器 （FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器 ，俗称单片机 。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统 提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚 排列如图3-1所示：
1．主要特性：
? 8051 CPU与MCS-51 兼容
? 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)
? 全静态工作：0Hz-24KHz
? 三级程序存储器保密锁定
? 128*8位内部RAM
? 32条可编程I/O线 ? 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
（二）CD4511芯片介绍
CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。
CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，引脚排列如图 3-2 所示。其中a b c d 为 BCD 码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1端应加高电平。
外形及引脚排列如下图3-2所示：
（三）CD4094芯片介绍
1．在本次设计的计分电路中，我们使用集成电路CD4094。CD4094是8位移位寄存器，它主要完成串行输入，并行输出8位数据的功能，所以又叫8位串/并转换器。图3-3为CD4094的引脚图
特点：
电源电压范围：3.0V-15V
高的噪声容限：VDD的45%（典型值）
输出电平和驱动电流可满足TTL接口的要求（VDD=5V）
三态输出并联信号
封装形式：DIP16
2．CD4094引脚介绍
(1)脚为锁存端
(2)脚为串行数据输入端
(3)脚为串行时钟端
(1)脚为高电平时，8位并行输出口Q1～Q8在时钟的上升沿随串行输入而变化
(1)脚为低电平时，输出锁定。利用锁存端可方便地进行片选和级联输出控制
（四）74LS21芯片介绍
此电路采用了74LS21芯片，用于矫正电路。21为两组4输入端与门（正逻辑），共有54/74H21、54/74LS21两种线路结构型式。
图3-4为74LS21逻辑图
引出端符号
1A－1D 输入端
2A－2D 输入端
1Y，2Y 输出端
四、系统各模块电路设计
（一）计时显示电路
1．计时电路工作原理
计时电路主要由51单片机、4个CD4511译码芯片和4是个共阴数码管组成。其工作过程如下：当调时开关K5按下时，产生一个低电平；立即数00H取出，同时对应调分控制端P2.0的LE输出高电平，表示此时可以向调分的CD4511发出数据，但CD4511的输出端a～g不会有输出，因为LE=1时，CD4511锁存。这时只要将要显示数据的代码经P1口的P1.0~P1.3送到CD4511的输入端A～D端，送完后，将LE清零。这时便可以将要显示数据的代码经CD4511译码后，从输出端a～g 输出，送LED显示器显示。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即可。设置25分钟，则数码管上显示为25 00,60秒为一个中断，60秒过后继续下一个60秒，直到数码管变为“0000”，表示比赛结束。如果比赛过程中有叫暂停的，只需按K7键，比赛就会暂停，当暂停时间到时，再按一下K7键，比赛继续进行。电路图如图4-1所示。
【摘要】
本文介绍一种由AT89C51编程控制LED七段数码管做显示的球赛计时计分系统。结合译码、转换芯片及数码管、按键等器件完成比赛的计时计分。本系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲、乙队双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉、性能稳定、操作方便且易携带等特点。广泛适合各类学校和小团体作为赛程计时计分。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89C51；译码；转换
一、引言 1
二、总体设计方案 2
三、主要选用芯片介绍 3
（一）AT89C51性能特性 3
（二）CD4511芯片介绍 3
（三）CD4094芯片介绍 4
（四）74LS21芯片介绍 4
四、系统硬件模块设计 4
（一）计时显示电路 4
（二）计分显示电路 6
（三）震荡电路 8
（四）显示模块 8
五、系统软件模块设计 10
（一）仿真软件 10
（二）仿真过程 10
六、调试及总结 12
七、结束语 13
八、附录 14
附录1:元器件清单 14
附录2：实物图 15
附录3：原理图 16
附录4：PCB板 17
附录5：源代码 18
九、参考文献 25
十、致谢 26
一、引 言
（一）设计背景
现在国内各种篮球比赛层出不穷，国际级、国家级、省级、市级等等，都需要计时计分系统，而现在篮球已经融入人们的生活，大街小巷都能看到，只要有块场地就行了。而那些大型的计时计分器价值不菲，虽然功能齐全，但是却不适用于一般的篮球比赛，而我设计的计时计分器有计时计分的一般功能，包括计时、计分、暂停、开始、交换、复位、报警等功能，能适用于一般的篮球比赛。
（二）设计目的
通过设计过程，是我们能了解单片机工作的原理及工作过程，提高对单片机系统设计的认知与能力，掌握电子设计的方法及步骤，培养我们的兴趣爱好。
（三）设计要求
1．器件选择
AT89C15单片机
CD4511译码芯片
CD4094串/并行转换芯片
74LS21四输入与门
数码管
按键等
2．实现功能及过程
比赛计时、计分、暂停计时等；
时间到时能正常报警；
绘制流程图、原理图、PCB板等；
二、总体设计方案
本系统使用单片机AT89C51作为的核心部件。结合按键模块、报警模块、计时模块、计时模块完成比赛的需要。在此方案中一共使用8个数码管，其中4个用于计分模块对甲、乙两队分数的计数，每队2个，显示的范围从00—99分。另外4个数码管则用于计时模块，2个是用来用于显示比赛分钟，2个用于显示比赛秒钟。系统还设置了按键模块，即对2队比分的加减以及比赛过程中的暂停、开始等即时做出调整。而当比赛结束的时候，蜂鸣器则会发出响声提醒比赛结束。
程序设计框如图2-1所示：
此硬件框图是51单片机控制系统，通过按键的操作来实现系统的计时计分，包括计时的开始、暂停，计分的加减、交换等，而当计时时间结束时又通过蜂鸣器提醒比赛结束。
三、主要选用芯片介绍
（一）AT89C51芯片介绍
AT89C51是一种带4K字节
1．主要特性：
? 8051 CPU与MCS-51 兼容
? 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)
? 全静态工作：0Hz-24KHz
? 三级程序存储器保密锁定
? 128*8位内部RAM
? 32条可编程I/O线 ? 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
（二）CD4511芯片介绍
CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器
CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，引脚排列如图 3-2 所示。其中a b c d 为 BCD 码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1端应加高电平。
外形及引脚排列如下图3-2所示：
（三）CD4094芯片介绍
1．在本次设计的计分电路中，我们使用集成电路CD4094。CD4094是8位移位寄存器，它主要完成串行输入，并行输出8位数据的功能，所以又叫8位串/并转换器。图3-3为CD4094的引脚图
特点：
电源电压范围：3.0V-15V
高的噪声容限：VDD的45%（典型值）
输出电平和驱动电流可满足TTL接口的要求（VDD=5V）
三态输出并联信号
封装形式：DIP16
2．CD4094引脚介绍
(1)脚为锁存端
(2)脚为串行数据输入端
(3)脚为串行时钟端
(1)脚为高电平时，8位并行输出口Q1～Q8在时钟的上升沿随串行输入而变化
(1)脚为低电平时，输出锁定。利用锁存端可方便地进行片选和级联输出控制
（四）74LS21芯片介绍
此电路采用了74LS21芯片，用于矫正电路。21为两组4输入端与门（正逻辑），共有54/74H21、54/74LS21两种线路结构型式。
图3-4为74LS21逻辑图
引出端符号
1A－1D 输入端
2A－2D 输入端
1Y，2Y 输出端
四、系统各模块电路设计
（一）计时显示电路
1．计时电路工作原理
计时电路主要由51单片机、4个CD4511译码芯片和4是个共阴数码管组成。其工作过程如下：当调时开关K5按下时，产生一个低电平；立即数00H取出，同时对应调分控制端P2.0的LE输出高电平，表示此时可以向调分的CD4511发出数据，但CD4511的输出端a～g不会有输出，因为LE=1时，CD4511锁存。这时只要将要显示数据的代码经P1口的P1.0~P1.3送到CD4511的输入端A～D端，送完后，将LE清零。这时便可以将要显示数据的代码经CD4511译码后，从输出端a～g 输出，送LED显示器显示。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即可。设置25分钟，则数码管上显示为25 00,60秒为一个中断，60秒过后继续下一个60秒，直到数码管变为“0000”，表示比赛结束。如果比赛过程中有叫暂停的，只需按K7键，比赛就会暂停，当暂停时间到时，再按一下K7键，比赛继续进行。电路图如图4-1所示。
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