单片机课程设计24秒篮球计数器.docx

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单片机课程设计24秒篮球计数器

1.引言

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒。

数字显示的计时装置,广泛用于比赛,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

2设计要求

1、具有24s计时功能。

2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。

3、计时器为24秒递减时，计时间隔为1秒。

4、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。

5、有直接清零然后恢复到24秒，准备重新开始计数。

学生在教师指导下，综合运用所学知识完成基于单片机的篮球比赛24秒计时器设计。

要求设计一个24秒计时电路，并具有时间显示的功能。

要求：

1、设置外部操作开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时。

2、要求计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。

3、当计时器减到0时，显示器上显示00，同时发出光电报警信号。

3设计思路：

选用AT89C51作为主控芯片，晶振是6KHz，机械周期为1ms，所以循环10次为1s。

P0口作为段码输出，P2.0、P2.1作为位控，高电平有效。

数码管是液晶显示，采用动态显示，两个串行口作为中断入口，高电平有效，启动T0定时器/计数器进行计数，低电平有效。

图2.2.1是系统硬件设计电路图一。

时间设置完后，启动定时器T0开始定时计数。

计时采用倒计时，比如：

设置的时间为24秒钟，则在LED上显示24两位数。

定时T0计数24秒后中断返回，继续定时计数下一个24秒；同时则在2位LED显示器上显示，表示时间已经过去1秒钟，即为23秒。

这样一直持续下去。

知道变为“00”时表示赛程结束。

如果比赛中裁判叫停，则只要按下键，即可暂停计时。

3.1总体设计框图

图1倒计时设计总体框图

4基本原理

24秒计时器的总体参考方案框图如图1所示。

它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。

其中计数器和控制电路是系统的主要模块。

计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。

   秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用单片机定时器。

译码显示电路由共阴极七段LED显示器组成。

报警电路在实验中用发光二极管和鸣蜂器。

主体电路：

24秒倒计时。

24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。

选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

5硬件电路设计

单片机STC89C51简介

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

管脚说明

　　VCC：

供电电压。

AT89C51　　GND：

接地。

　　P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。

　　P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。

　　P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

　　P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

　　P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

　　口管脚备选功能

　　P3.0RXD（串行输入口）

　　P3.1TXD（串行输出口）

　　P3.2/INT0（外部中断0）

　　P3.3/INT1（外部中断1）

　　P3.4T0（计时器0外部输入）

　　P3.5T1（计时器1外部输入）

　　P3.6/WR（外部数据 存储器写选通）

　　P3.7/RD（外部数据 存储器读选通）

　　P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

　　RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

　　ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

　　/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

　　/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

　　XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

　　XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

　　振荡器特性:

　　XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

图2AT89S52单片机引脚图

6硬件电路图

6.1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：

图3晶振电路

6.2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

6.3报警模块

蜂鸣器通过一NPN三极管进行驱动，如图触发信号有基极引入。

（图7）

图五报警电路

7源程序

#include

#include

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

sbitw1=P2^0;

sbitw2=P2^1;

sbitkey1=P3^2;

sbitkey2=P3^3;

sbitkey3=P3^4;

sbitBEEP=P1^1;

uintnum,num1,shi,ge;

ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,};

voiddelay（uintz）

{

uintx,y;

for（x=z;x>0;x--）

for（y=110;y>0;y--）;

}

/*voiddelay1（ucharx）//x*0.14MS

{

uchari;

while（x--）

{

for（i=0;i<13;i++）{}

}

}

voidbeep（void）

{

uchari;

for（i=0;i<50;i++）

{

delay1（4）;

BEEP=!

BEEP;

}

}

/*按键扫描函数*/

voidkeyscan（）

{

if（key1==0）

{

delay（5）;

if（key1==0）

{

while（!

key1）;

TR0=1;

}

}

if（key2==0）

{

delay（5）;

if（key2==0）

{

while（!

key2）;

TR0=0;

while（!

key3）;

num1=24;

TR0=1;

BEEP=1;

}

}

}

voidinit（）

{

num1=24;

TMOD=0x01;

TH0=（65536-50000）/256;

TL0=（65536-50000）%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

voiddisplay（ucharshi,ucharge）

{

P0=table[shi];

w1=1;w2=0;

delay

（2）;

P0=table[ge];

w1=0;w2=1;

delay

（2）;

if（num1==0）