篮球计时计分系统单片机课程设计文档格式.docx

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三、设计内容及要求

四、单片机AT89S52的功能

五、总体方案的设计

六、单元电路的设计

七、电路组装、调试过程中遇到的问题及解决办法

八、分析与心得

九、致谢

附录

参考文献

一、摘要

篮球比赛计时计分器是为了解决篮球比赛时计分与计时准确方便，灵活适用的问题。

此装置利用单片机AT89S52完成了计时和计分的功能。

本文详细地介绍了系统硬件与软件的设计过程，采用该装置可根据实际情况进行比分修改和时间的准确显示，具有低功耗，可靠性，安全性以及低成本等特点。

关键词：

单片机，篮球赛,LCD

二、背景知识介绍

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、比分等数据进行快速采集记录，加工处理，传递数据的信息系统。

根据不同运动项目的不同比赛规则要求，体育比赛的计时计分系统包括测量类、评分类、命中类、制胜类得分类等多种类型。

篮球比赛是根据参赛队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，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够与现场成绩处理、现场大屏幕、电视转播车等多种设备相联，以便实现高比赛现场感、表演娱乐观众等功能目标。

由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特的优点，使单片机迅速得到了推广应用，目前已经成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部位。

世界各大电气厂家、测控技术企业、机电行业，竞相把单片机应用于产品更新，作为实现数字化、智能化的核心部件。

本篇设计篮球比赛计时计分器就是以单片机为核心的计时计分系统。

三、设计内容及要求

设计内容

本设计是基于AT89S52单片机的篮球比赛计时计分器，利用LCD液晶显示器作为显示装置。

液晶显示器与传统的数码管显示器相比更节省单片机的I/O空间，减少系统设计的复杂程度。

此外，液晶显示具有稳定、功耗小等特点，特别适用与手持设备，而且液晶显示器内部集成的有存储芯片，能够保持当前数据，避免了系统CPU频繁刷新电路所做的无用功，进一步减少系统能量的开销和软件设计时的复杂度。

本系统由软件设计为4节比赛，可设置单节比赛时间，分4节比赛倒计时设定。

可适用于不同比赛时间规格的比赛使用。

另外本设计增加了ISP编程接口，可在硬件固化的情况下通过下载线升级内部程序，以达到更多场合的计时计分应用。

此设计使系统功能更加强大，可以不局限于单一的一种比赛模式的应用。

其次，为了配合计时计分器校正调整比分，我们特定在本设计中设立了4个按键，通过按键的功能复用实现设置时间、调整时间、启动、调整分数和暂停等功能。

采用单片机控制使这个系统按键操作使用简洁，低功耗，安装方便。

设计要求

任务：

设计一个适用于多种规格比赛的篮球比赛计时计分器。

要求：

1、能记录整个赛程的比赛时间，并能随时实现暂停和继续。

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。

5、通过液晶显示数字指示场次。

6、加分有误时可通过按键实现减分调整。

7、可设置比赛时间，使系统能用于不同比赛规则的场合。

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应

主要性能

　　1、与MCS-51单片机产品兼容；

　　2、8K字节在系统可编程Flash存储器；

　　3、1000次擦写周期；

　　4、全静态操作：

0Hz-33MHz；

　　5、三级加密程序存储器；

　　6、32个可编程I/O口线；

　　7、三个16位定时器/计数器；

　　8、六个中断源；

　　9、全双工UART串行通道；

　　10、低功耗空闲和掉电模式；

　　11、掉电后中断可唤醒；

　　12、看门狗定时器；

　　13、双数据指针；

　14、掉电标识符。

实物图

引脚说明

AT89S52引脚图DIP封装

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

　　P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；

在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

　　P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

　　此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

　　引脚号第二功能：

　　P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出

　　P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）

　　P1.5MOSI（在系统编程用）

　　P1.6MISO（在系统编程用）

　　P1.7SCK（在系统编程用）

　　P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动

4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

　　P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

　　端口引脚第二功能：

　　P3.0RXD（串行输入口）

　　P3.1TXD（串行输出口）

　　P3.2INTO（外中断0）

　　P3.3INT1（外中断1）

　　P3.4TO（定时/计数器0）

　　P3.5T1（定时/计数器1）

　　P3.6WR（外部数据存储器写选通）

　　P3.7RD（外部数据存储器读选通）

　　此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。

　　RST：

复位输入。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

　　ALE/PROG：

当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。

一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

要注意的是：

每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。

如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。

该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。

此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。

　　PSEN：

程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

　　EA/VPP：

外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。

需注意的是：

如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。

FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。

　　XTAL1：

振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

　　XTAL2：

振荡器反相放大器的输出端。

五、总体方案的设计

键盘控制模块

系统电源模块

复位电路

单

片

机

液晶显示模块

单节比赛及

终场比赛结

束报警模块

系统框图

篮球比赛计时计分器主要包括单片机控制系统、计时计分显示模块、定时报警、按键控制键盘模块和供电电源模块。

通过这几个模块的协调工作就可以完成相应的计时计分控制和显示功能。

模块框图如图2-1所示。

本设计是基于AT89S52单片机的篮球计时计分器，利用1602液晶显示器作为显示器件。

LCD1602共分两行显示。

首行的第一位用于显示当前比赛的节数，程序初始化并设定单节比赛时间后开始显示。

第一行的其他位用于显示比赛双方所得分数。

分别用A和B来区别两队。

中场时交换双方显示位置。

赛程计时采用倒计时方式，比赛开始时启动计时，直至计时到本节时间为零，结束本节比赛，同时红色发光二极管报警显示，时间刷新为下一节准备，等待开始。

六、单元电路的设计与分析

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