基于单片机的篮球记分计时器的系统设计.docx

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基于单片机的篮球记分计时器的系统设计

学士学位毕业设计（论文）

基于单片机的篮球记分计时器的系统设计

学生姓名：

学生学号：

指导教师：

所在学院：

专业：

2013年5月

东北大学

本科毕业设计（论文）任务书

学生姓名

所在班级

导师姓名

导师职称

论文题目

基于单片机的篮球计分记时器的系统设计

题目

分类

1．应用与非应用类：

〇工程〇科研〇教学建设〇理论分析〇模拟

2．软件与软硬结合类：

〇软件〇硬件〇软硬结合〇非软硬件

（1、2类中必须各选一项适合自己题目的类型在〇内打√）

主要研究内容及指标：

内容：

此设计中共接入了2个四位一体7段共阴LED显示器，一个显示器显示记时，另一个显示器显示分数，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，当记时为0时，指示灯亮，蜂鸣器响。

指标：

芯片：

全静态操作：

0Hz-33MHz；工作电压：

+5V，晶振：

12MHz

二极管工作电压：

0.7V左右

主要参考文献：

[1]余发山，单片机原理及应用技术：

中国矿业大学出社.2003

[2]河南理工大学电气学院：

单片机实验报告指导册.2008

[3]Vizimuller.RFdesignguide-systems,circuits,andequations[M].Boston：

ArtechHouse.1995

[4]AtmelMicrocontrollerHandbook.2001

阶段规划：

2013年2月25日-3月12日：

收集和本设计有关的资料，熟悉课题任务何要求

2013年3月13日-25日：

硬件电路设计

2013年3月26日-4月11日：

软件设计

2013年4月12日-28日：

系统仿真及调试

2013年4月29日-5月17日：

整理论文

2013年5月18日：

准备答辩

开题时间

2013年2月25日

完成论文时间

2013年5月17日

专家审定意见：

系主任签字：

年月日

注：

1．任务书由指导教师填写后交给学生，要求学生妥善保存。

2．此任务书夹于论文扉页与论文一并装订，作为论文评分依据之。

摘要

本设计是基于单片机AT89S52的篮球计分计时器，利用七段共阴LED作为显示器件。

在此设计中共接入了2个四位一体7段共阴LED显示器，1个四位一体七段共阴LED显示器，用来记录赛程时间，另一个显示器的前两位和后两位分别记录两队的分数，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，当记时为0时，指示灯亮，蜂鸣器响。

关键词：

AT89S52控制电路报警电路数码显示器

ABSTRACT

ThedesignisbasedonmicrocontrollerAT89S52timebasketballscoring,usingseven-segmentcommoncathodeLEDdisplaydevice.Inthisdesign,accesstotwofourinoneseven-segmentcommoncathodeLEDdisplay,afourinonecommoncathodeseven-segmentLEDdisplayisusedtorecordracetime,anotherdisplaytwobeforeandafterthetwowererecordedscoresofthetwoteams,thedisplayrangeofzerotoNinety-Nine.Racetimingcountdownstarttime,thestartofthegame,whenthechronographis0,theindicatorlightandbuzzer.

Keywords:

AT89S52controlcircuitalarmcircuitdigitaldisplay

前言

随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用单片机知识设计的电子产品成为了社会生活不可缺少的一部分，特别是在各种竞技运动中，计时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。

在许多领域中，计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。

单片机[1]，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的微型计算机。

本设计是单片机的简单应用[2]，设计了基于单片机的篮球记时计分器的系统设计。

此设计功能齐全，包括记时、计分系统以及报警系统，是应用了七段共阴极数码管来显示。

控制系统有启动、暂停、加分、减分以及时间的快进与回表功能，可以方便地实现蓝去比赛的记时计分功能，当计时递减到零时，记时数码管会显示00，同时上下半场的二极管发光、蜂鸣器响。

本设计完成的中途计时功能，为了实现在许多的特定场合进行记时计分的应用做了坚实的基础，在社会生活中具有广泛的应用价值。

　　此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下4个组成，即最小系统模块、控制模块、报警模块以及记时、计分数码管显示模块。

因而采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。

1绪论

1.1背景知识

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，传递利用的信息系统。

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[21]，评分类，命中类，制胜类得分类等多种类型。

篮球比赛是根据运动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。

篮球计时计分器就是以单片机为核心的计时计分系统，由计时器，计分器，综合控制器和24秒控制器等组成。

1.2设计内容

本设计是基于AT89S52单片机的篮球计分计时器的设计，利用7段共阴极LED作为显示器件。

在此设计中共接入了2个四位一体7段共阴极LED显示器，其中一个四位一体7段共阴极LED显示器的前2位用于显示分钟，后2位用于显示秒钟，另一个四位一体7段共阴极LED显示器的前两位和后两位分别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。

其次，为了配合计时器和计分器校正调整时间和比分，我们特定在本设计中设立了7个按键，用于设置，调整时间，启动，调整分数和暂停等功能。

采用单片机控制是这个系统按键操作使用简洁，LED显示，安装方便。

1.3设计任务和要求

任务：

设计一个用于赛场的篮球计时计分器系统。

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。

1.4设计意义

本设计使我进一步熟悉和掌握了单片机的内部结构和工作原理，了解了单片机应用系统设计的基本方法和步骤，掌握了单片机仿真软件Proteus[4]的使用方法，键盘和显示器在的单片机控制系统中的应用以及撰写课程设计报告的方法。

此次设计很好的将书本上的理论知识和实践有机的联系了起来，是我们对理论知识有了更进一步的掌握，锻炼了我们的动手能力，同时也让我们懂得了理论与实际相结合的意义。

为以后的工作和学习提供了宝贵的经验。

2.系统总体方案及硬件设计

2.1系统总体方案设计

篮球计时计分器系统主要包括单片机控制系统[5]、计时显示模块、计分显示模块、定时报警，按键控制键盘模块。

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。

这四个模块的相互连接如图1所示：

图1系统总体方案设计

本设计是基于AT89S52单片机[6]的篮球计时计分器，利用7段共阴极LED数码管作为显示器。

在此设计中共接入了2个四位一体7段共阴极LED显示器，其中一个四位一体7段共阴极LED显示器的前2位用于显示分钟，后2位用于显示秒钟，另一个四位一体7段共阴极LED显示器的前两位和后两位分别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。

2.2硬件电路系统设计

2.2.1单片机AT89S52简介

AT89S52[8]是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL[15]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ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

  AT89S52如图2所示，具有如下特点：

40个引脚，8kBytesFlash片内

图2AT89S52单片机引脚图

程序存储器256bytes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.此模块电路包括时钟电路模块，复位电路模块及报警显示模块。

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、低功耗空闲和掉电模式；

10、掉电后中断可唤醒；

11、看门狗定时器；

引脚说明

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AT89S52引脚图DIP封装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