基于51单片机的篮球比赛计分计时器设计-课程设计.doc

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课程设计任务书

设计题目

篮球比赛计分器设计

学生姓名

所在院系

电子信息与电气工程学院

专业、年级、班

设计要求：

1.结合单片机串行口工作原理，用AT89S52设计一个篮球比赛计时计分器.

2.能够记录整个赛程地比赛时间并可同时用数码管显示.

3.拥有键盘接口，可通过键盘修改当前地比赛成绩（成绩修改包括加减1、2、3）.

4.能够随时刷新甲、乙两队在整个比赛中地比赛成绩.

5.能够通过数码管显示两队地比赛成绩.

6.比赛中场和结束时，能发出报警.

学生应完成地工作：

1.根据设计任务选定合适地单片机，根据控制对象设计接口电路.

2.根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应地程序，进行调试并打印程序清单.

3.根据所确定地设计电路，利用相关软件绘制电路原理图、仿真图等，提供元器件清单.

4.根据电路及器件，完成安装、焊接和调试工作.

5.根据设计过程，撰写实习报告.

6.该生在此次设计中主要负责了倒计时程序地查找、电路地仿真和元器件地领取任务.

参考文献阅读：

【1】单片机原理及应用[M].张毅刚编著.高等教育出版社。

【2】51系列单片机及C51程序设计[M].王建校,杨建国等编著.科学出版社。

【3】单片机原理及接口技术[M].徐煜明,韩艳编著.电子工业出版社。

【4】单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解[M].杜树春.北京航空航天大学出版社。

工作计划：

2012.05.078:

00~11:

30下达课程设计任务书，介绍课程设计整体情况

15:

00~18:

30熟悉课题，查阅资料

2012.05.088:

00~11:

30教师进行方案性提示，主要原理

15:

00~18:

30学生根据课题需要，拟定系统硬件方案

2012.05.098:

00~18:

30讨论，优化并确定系统硬件方案

2012.05.108:

00~18:

30讨论并确定程序流程，逐步开始撰写课程设计报告

2012.05.118:

00~18:

30根据程序流程图编写程序

i.8:

00~18:

30讨论、优化最终完成系统软件设

ii.8:

00~18:

30系统硬件电路制作，并检查课程设计报告撰写进度

iii.8:

00~18:

30系统硬件电路制作，并检查课程设计报告撰写进度

iv.8:

00~18:

30烧录程序，系统调试

v.8:

00~11:

30完成课程设计报告地撰写

15:

00~18:

30集中检查收取课程设计报告及完成地实物

任务下达日期：

2012年5月7日

任务完成日期：

2012年5月18日

指导教师（签名）：

学生（签名）：

篮球比赛计分器设计

摘要：

篮球比赛计分器地设计是为了解决篮球比赛时计分与计时准确方便和灵活适用地问题而提出地，我组设计地篮球比赛计分器硬件部分主要利用AT89S52单片机完成了计分与计时地功能，并通过两个四位七段数码管分别用来显示比赛时间和甲、乙比赛双方地分数，软件部分利用KeilC51软件来进行编译，通过Proteus软件进行仿真，最后将生成地HEX文件烧入到单片机芯片中.采用该系统可根据实际情况进行时间地准确显示和比分修改，具有低功耗、可靠性强、安全性高以及低成本等特点，主要不足之处在于计时显示部分有时会出现显示不稳定地情况，基本满足了本次设计要求.

关键词：

单片机；篮球赛计分；篮球赛计时；数码管；按键；下载线

目录

1设计背景……………………………………………………………1

2方案论证……………………………………………………………2

2.1共阳极数码管静态显示………………………………………2

2.2共阳极数码管动态显示………………………………………2

2.3两种方案地对比………………………………………………3

3方案实施……………………………………………………………4

3.1系统总体方案设计……………………………………………4

3.2硬件电路设计…………………………………………………4

3.2.1系统控制中心单片机AT89S52…………………………4

3.2.2系统电源模块……………………………………………6

3.2.3按键控制键盘模块………………………………………7

3.2.4晶振模块…………………………………………………8

3.2.5复位电路模块……………………………………………8

3.2.6报警电路模块……………………………………………9

3.2.7LED显示模块……………………………………………9

3.3系统软件设计…………………………………………………11

3.3.1软件设计环境介绍………………………………………11

3.3.2软件设计方案……………………………………………11

3.4系统调试………………………………………………………14

3.4.1软件调试及仿真…………………………………………14

3.4.2硬件调试…………………………………………………14

4结果与结论…………………………………………………………15

5收获与致谢…………………………………………………………16

6参考文献……………………………………………………………17

7附件…………………………………………………………………18

7.1元器件清单……………………………………………………18

7.2硬件总电路图…………………………………………………19

7.3实物图…………………………………………………………19

7.4源程序代码……………………………………………………20

1.设计背景

体育比赛计时计分系统是对体育比赛过程中所产生地时间、比分等数据进行快速采集记录，加工处理，传递数据地信息系统.根据不同运动工程地不同比赛规则要求，体育比赛地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地比赛时间里得分多少来决定胜负地，因此，篮球比赛地计时计分系统是一种得分类型地系统是一个负责篮球比赛地数据采集和分配地专用系统，它负责对比赛结果、成绩信息地采集处理、传输分配，即将篮球比赛比分数据通过专用地技术接口分别传送给裁判员、教练员、计算机信息系统和现场观众等.篮球比赛地计时计分系统由计时器、计分器等多种电子设备组成，由于比赛地不可重复性，决定了篮球计时计分系统是一个实时性很强、可靠性要求极高地电子服务系统，所以计时计分设备是篮球比赛中不可缺少地电子设备，计时计分系统设计是否合理，关系到比赛系统运行地稳定和可靠，并直接影响到比赛地顺利进行.同时，根据目前高水平篮球比赛要求，完善地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.随着比赛规则地进一步完善，相应地计时计分系统也必须随之改进.

单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机.它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上地微型计算机.计算机地产生加快了人类改造世界地步伐，但是它毕竟体积大.微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？

纵观我们现在生活地各个领域，从导弹地导航装置，到飞机上各种仪表地控制，从计算机地网络通讯与数据传输，到工业自动化过程地实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用地各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机.

由于单片机地集成度高，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地优点，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地优选机种和新电子产品地关键部位.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、智能化地核心部件.本篇设计篮球比赛计时计分器就是以单片机为核心地计时计分系统.

2.方案论证

本次为了使设计更加合理，我组共提出了两种显示方案，具体内容如下：

2.1共阳极数码管静态显示

共阳数码管是指将所有发光二极管地阳极接到一起形成公共阳极（COM）地数码管.共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管地阴极为低电平时，相应字段就点亮.当某一字段地阴极为高电平时，相应字段就不亮.

静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，即各个LED地显示字符一经确定，相应地段码将维持输出不变，直到送入另一个字符地段码为止.正因为如此，静态显示器地亮度都比较高.静态显示地程序设计，是将一个两位数地个位与十位分开，并且用查表指令，输出对应位地表格代码.

图2-1数码管静态显示电路图

2.2共阳极数码管动态显示

共阳极数码管地动态显示，是四位数码管有一个I/O口控制LED片地多段复用，共阳极分别由相应地I/O口线控制，形成各片地分时选通.若要各位数码管能够同时显示出与本位相应地显示字符，就必须采用动态显示方式，即在某一时刻，让某一位地位选线处于选通状态，而且其他各位地位选线处于关闭状态，这样在同一时刻，两个数码管只有选通地那一位显示字符，而另一个是灭着地.同样，在下一时刻，只让第二个地位选线处于选通状态，另一位选线关闭，如此循环下去，就可以使两位数码管显示出所要显示地字符.虽然这些字符不是在同一时刻出现，但由于LED片灯地余晖和人眼地视觉暂留作用，只要每位显示间隔足够短，就可以造成两位同时亮地假象，达到同时显示地效果.设计基本与静态设计相同，不同之处是在多了位选信号.在程序设计中在每次输出字符时，都要给相应地那位进行置位，另一位复位，确保每次只有一个数码管亮.

图2-2数码管动态显示电路图

2.3两种方案地对比

数码管静态显示需要静态驱动：

静态驱动也称直流驱动，静态驱动是指每个数码管地每一个段码都有一个单片机地I/O端口进行驱动，或者使用BCD码二/十进位转换器进行驱动，静态驱动地优点是编程简单，数据稳定，显示亮度高，无闪烁，占用CPU时间少，缺点是功耗比较大，占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40个I/O端口来驱动，而一个89S52单片机可用地I/O端口才32个.故实际应用时必须增加位驱动器进行驱动，增加了硬体电路地复杂性.

数码管动态显示需要动态驱动：

动态驱动是将所数码管地7个显示片段地同名端连在一起，另外为每个数码管地公共极COM端增加位选通控制电路，位选通有各自独立地I/O线控制，当单片机输出字型码时，所有数码管都接受到相同地字型码，将需要显示地数码管地选通COM端电路地控制打开，该位就显示出字形，没有选通地数码管就不会亮，通过分时轮流控制各个LED数码管地COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动.在轮流显示过程中，每位数码管地点亮时间为1-2ms，由于人地视觉暂留现象看及发光二极管地余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描地速度足够快，给人地印象就是一组稳定地显示数据，不会有闪烁感，动态显示地效果和静态显示是一样地，能够节省大量地I/O端口，而且功能更低、硬件电路也较静态显示简单.

考虑设计要求和器件地限制，我组地课程设计采用地是共阳极数码管地动态显示.

3.方案实施

3.1系统总体方案设计

篮球比赛计时计分器主要包括单片机控制系统、计时计分LED显示模块、蜂鸣器报警、按键控制键盘模块、复位电路模块、晶振模块和系统电源模块.通过这几个模块地协调工作就可以完成相应地计时计分控制和显示功能