篮球计时计分器的设计与实现毕业论文设计说明.docx

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篮球计时计分器的设计与实现毕业论文设计说明

本科生毕业论文（设计）

题目〔中文〕：

篮球计时计分器的设计与实现

〔英文〕：

TheDesignandImplementationof

BasketballTimingandScoring

本科毕业论文（设计）诚信声明

作者X重声明：

所呈交的本科毕业论文（设计），是在指导教师的指导下，独立进展研究所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

除文中已经注明引用的内容外，论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。

对论文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确的方式标明。

本声明的法律结果由作者承当。

本科毕业论文〔设计〕作者签名：

年月日

篮球计时计分器的设计与实现

摘要

本论文旨在设计一个篮球计时计分器，主要利用单片机AT89C52作为系统的核心元件，二组四位一体共阴极数码管作为显示器件，独立式按键控制整个系统。

主要实现了倒计时、显示A/B队的分数、并加分，减分，比赛完毕鸣笛警示等功能。

以C语言作为编程语言，在Keil开发软件平台上进展C源代码编写和调试。

与传统模拟与数字电路实现的篮球计时计分器相比，该系统包括很多优点，比如本钱低廉、性能稳定、高准确度显示、操作方便且易携带等，广泛适合各类学校和小团体作为赛程计分。

关键词

篮球计分器；AT89C52；七段数码管；独立式键盘

TheDesignandImplementationofBasketballTimingandScoring

Abstract

ThispaperaimstodesignaBasketballTimingScoreIndicator,mainlyusingsinglechipmicroputerAT89C52,whichisthecoreofthesystemponents,andtwogroupsoffourmoncathodeintegrateddigitaltubeasadisplaydevice,andindependenttypebuttonstocontrolthewholesystem.MainlyimplementsthecountdownandA/Bteam'sscore,andcaninAtimelymannerplusandminuspoints,adjustthescore,theendofthegamewhistlingwarnings,andotherfunctions.WithClanguageastheprogramminglanguage,intheKeilsoftwaredevelopmentplatformforwritinganddebugging.Thepletionofthesystemdesignincludesmanyadvantages,suchaslowcost,stableperformance,highaccuracydisplay,easytooperateandeasytocarry,etc.Suitableforallkindsofschoolandsmallgroupsscoreasschedule.

Keywords

Embedded;Basketballscoringscreen;AT89C52;LED;Simulation

1前言

进入21世纪，伴随着电子，信息通信技术的应用与普与开发，人们对电子技术的要求也越来越高，目前嵌入式单片机渗透到我们生活的各个领域。

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术，把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统[1]。

而当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在单片机上。

按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：

“嵌入到对象体系中的专用计算机系统〞，可分软件局部和硬件局部[2]。

所以，以MCU为核心，就是各种各样的单片机，是嵌入式硬件局部的实现方式之一，它主要是因为把处理器和存储器等部件集成在一块芯片上[3]。

在单片机的应用正在不断深入的同时，传统技术日益更新。

几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以与程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

随着单片机的开展，人们对事物的要求越来越高，单片机的应用软件技术也发生了巨大的变化，从最初的汇编语言，开始演变到C语言开发，不但增加了语言的可读性，结构性，而且对于跨平台的移植也提供了方便，另外一些复杂的系统开始在单片机上采用操作系统，一些小的RTOS等，一方面加速了开发人员的开发速度，节约开发本钱，另外也为更复杂的实现提供了可能。

当前比拟流行的RTOS有:

WINCE，uClinux，Linux，uC/OS等等[4]。

单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片计时计分机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。

单片机把我们带入了智能化的电子领域，许多繁琐的系统假如由单片机进展设计，便能收到电路更简单、功能更齐全的良好效果[5]。

假如把经典的电子系统当作一个僵死的电子系统，那么智能化的现代电子系统如此是一个具有“生命〞的电子系统。

随着各式各样的电子产品的问世和开展层出不穷，篮球计分屏是一个无处不在的电子产品，经过多年的开展，技术已经相当成熟了。

根据目前高水平篮球比赛要求，完善的篮球比赛计时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。

随着电子技术的产业结构调整，生产工艺的飞速开展和篮球的广泛推广，市场对篮球计分器的需求也越来越大。

本设计用AT89C52单片机为核心，包括复位模块，按键模块[7]，显示模块[8]等。

单片机控制的两组数码管中，一组是用来显示赛事倒计时的时间，令一组来显示两球队的比分情况[6]。

另外在硬件完成后在Keil软件用C语言进展编程，对单片机进展程序的烧录，最后测试功能的完成。

具有计分准确，体积小，重量轻，能耗低，价格廉价，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特的优点[7]。

2系统设计根本要求与方案论证

2.1系统设计根本要求

〔1〕记录整个赛程的比赛时间，并修改比赛时间;

〔2〕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，交换甲、乙两队比分;

〔4〕比赛完毕时，发出报警声。

2.2系统方案论证

以单片机作为整个系统的核心

采用单片机进展设计，能使许多繁琐的系统电路更简单、功能更齐全的良好效果，这样不但可以降低整个设计的复杂性和本钱，而且也提高了整个系统的稳定性。

由于本系统结构简单，用51单片机就足够实现其功能而且主要用定时器，因此本系统采用51单片机来实现[8]。

由于本设计需要亮度比拟的大的显示因此以七段数码管作为显示器件，为了节约I/O口采用动态扫描的方式。

本系统需要人机互动，因此需要键盘。

在选择键盘时由于单片机的I/O充足，在设计时为了方便选用独立式键盘。

在设计报警局部，由于只要简单的发声器件因此蜂鸣器就足以够本系统的使用。

采用模拟和数字混合电路来实现

采用拟和数字混合电路，例如门电路、触发器、555定时器、集成运算法器等元器件也可以完成此系统的设计。

但是其实现的硬件电路也会相当的复杂，尤其对于缺乏硬件电路实践经验的开发人员来说，其实现起来是相当困难的。

在设计时显示局部可以使用液晶模块或者七段数码管但其硬件实现都比拟复杂。

键盘局部用编码键盘可以简单一些，但其价格比拟昂贵。

但同时使用其他的键盘如独立式键盘、矩阵式键盘，但会增加硬件的复杂性。

报警局部的设计相对来说还是比拟容易实现。

系统的总体方案

通过对方案一与方案二比拟容易看出：

方案一更适合我们的实际要求，而且可以缩短我们的开发周期并且使系统变得简单、易于实现。

利用AT89C52单片机为核心，包括复位模块，按键模块，显示模块等。

单片机控制的两组四位一体的数码管中，一组是用来显示赛事倒计时的时间，例如00—99分的显示，同时根据不同的比赛可以设置不同的倒计时时间，另一组来显示甲乙两球队的比分情况，通过按键根据比赛的实时情况进展加分减分。

即通过按键控制倒计时的设计与甲乙两队的比分情况[9]。

3系统的总体设计

该系统硬件电路包括:

单片机AT89C52、时钟电路、复位电路、电源电路、按键控制电路、计分电路、计时电路、报警电路。

本设计是采用单片机AT89C52作为本设计的核心元件。

利用7段共阴LED作为显示器件。

在此设计中共接入了2组四位一体的数码管，其中1组用于记录AB队的分数，每队2个LED显示器显示X围可达到0-99分，足够满足赛程需要，另外一组LED显示器如此用来记录赛程时间，其中2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟。

其次，为了配合计时器和计分器校正调整时间和比分，我特定在本计中设立了11个按键，其中8个用于比赛分数设置与调整，当比赛队A队得1分时，按下A+1键；得2分时，按下A+2键；得3分时，按下A+3键；当加分出现错误时，可以按A-1键减1分，可以达到调整分数的作用；依照同样的方法可以记录B队的得分。

3.1系统硬件设计

整个硬件系统主要包括单片机电路，电源电路，复位电路，数码管显示电路，报警电路，键盘电路组成。

单片机主要是利用AT89C52，复位电路是利用12M的晶振产生时钟频率，在键盘局部是通过单片机检测I/O口电平的变化来判断哪个按键有按下。

其硬件系统框图如图3.1所示。

图3.1篮球赛计分器的硬件结构框图

时钟以与复位电路

时钟电路：

为整个系统的工作提供一个基准时钟，本设计使用12MHZ的晶振作为时钟源。

电容C1，C2的作用是引起时钟的起振。

复位电路：

采用上电复位，复位使单片机重新执行程序，恢复存放器的默认值[10]。

其原理图如下：

图3.2时钟与复位电路

键盘局部

键盘电路如图3.3所示，主要用于调节人机接口关系，实现对参数。

单片机通过检测I/O口电平的变化来判断哪个按键有按下，当没有按键按下时，I/O被上拉为高电平，有按键按下时被强制拉为低电平。

图3.3键盘电路

报警局部

报警电路如如下图3.4，通过报警电路给人们以警告信息。

由于单片机的I/O口驱动能力有限，在这里用了一个PNP的晶体管起电流放大作用驱动蜂鸣器工作。

电阻限流作用，防止晶体管因电流而发热烧坏。

图3.4报警电路

显示局部

显示局部采用数码管的动态扫描方式，数码管采用共阴极的。

P0发送段码，P2发送位码来控制数码管的选通。

使每个数码管轮回点亮，由于人的视觉停留效应在适当的时间人们会认为所有的数码管是点亮的。

计分局部：

各使用两个数码管来计量两队的分数，分数变化的控制通过按键来控制。

计数X围为00-99。

定时局部：

各使用两个数码管来计量比赛时间，并采用倒计时的计数方式。

其原理图如图3.5所示：

图3.5显示局部

3.2系统软件设计

软件局部要某某现的功能有：

开始时所有显示屏都显示0；有预置比赛时间的功能；具有AB两队分别计分的功能；有鸣笛警示功能；只有当预置时间后，并按