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自动化开题报告

安徽工程大学机电学院

本科毕业设计（论文）开题报告

题目:

基于单片机的篮球计时计分器设计

课题类型：

设计☑实验研究□论文□

学生姓名：

罗文

学号：

312107010124

专业班级：

自动化2121

教学单位:

安徽工程大学机电学院

指导教师：

韩超

开题时间：

2016年1月10日

2016年1月10日

一、本课题的研究意义、研究现状和发展趋势     

1。

课题的研究意义 

虽然篮球比赛中很早就开始研究应用了电子计时计分器,但通常都是利用模拟电子器件、数字电子器件或是模拟、数字混合组成的,其稳定性和高准确度计时计分仍存在一些问题.随着科学技术的发展和电子技术的不断更新，对其稳定和高准确度计时计分的实现至今仍是生产和科研的课题。

工程技术的电子化、集成化和系统化促进了电子工程技术的发展，同时也促进了电子工程技术在社会各行业中的广泛应用。

随着单片机在各个领域的广泛应用，许多单片机作控制的球赛计时计分系统也就应运产生，例如用单片机控制LCD液晶显示器计时计分器，用单片机控制LED七段显示器计时计分等。

同时单片机在此领域的广泛应用，也大大提高了比赛中计时计分的稳定性和准确性。

篮球比赛在中国越来越被人们关注，同时也被更多青少年所喜爱。

篮球赛记时计分器是对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、传递利用的工具.根据不同运动项目的不同比赛规则要求,篮球赛记时计分器包括评分类、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比赛时间里得分多少来决定胜负的。

因此,篮球比赛的记时计分器是一种得分类型的工具。

篮球比赛的记时计分器由计时器、计分器等多种电子设备组成。

同时，根据目前高水平蓝球比赛要求,完善的蓝球比赛计时计分系统设备应该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，以便实现提高比赛现场感、表演娱乐观众等功能。

2。

研究现状 

篮球赛记时计分器的设计具有赛程时间计时、 调整及暂停和比赛计分显示的功能。

一方面，方便了人们比赛时的计时计分工作，在某种程度上可促进篮球赛的开展，既有利于发展这项体育活动，又有利于增强人们的体质,另一方面，随着参与篮球运动的人数的增多，也有利于篮球运动的选拔，对我国的篮球事业也具有促进作用。

虽然篮球比赛中很早就开始研究应用了计时计分器,但通常都是利用模拟电子器件、数字电子器件或是模拟、数字混合组成的,其稳定性和高准确度计时计分扔存在一些问题。

随着科学技术的发展和电子技术的不断更新，对其稳定和高准确度计时计分的实现至今仍是生产和科研的课题。

随着单片机在各领域的广泛应用，许多用单片机做控制的球赛计时计分系统也就应运产生,如单片机控制LED液晶显示器计时计分器,用单片机控制LED七段显示器记时计分器等。

同时单片机在此领域的广泛应用,也大大提高了比赛中记时计分的稳定性和准确性。

3.发展趋势 

篮球是以投篮为中心的对抗性体育运动之一,1892年1月，为美国马萨诸塞州菲尔的基督教青年会训练学校教师詹姆士〃奈斯密斯博士所创。

伴随着篮球的出现，篮球记时计分器也应运而生了。

起初，并没有正规的计时计分器，只有简单的比赛计时钟和记录板。

1932年，刚诞生的国际篮联以美国大学使用篮球规则为基础,制定了第一份世界统一的竞赛规则，同时篮球记时计分器也开始进入了电子时代，开始出现比赛计时钟、简单电路搭成的计分电路。

20世纪70年代以来，单片机以极其高的性价比受到人们的重视和关注，应用广泛，发展很快。

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、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格便宜、可靠性高、灵活性好、开发较为容易和使用方便等独特的优点。

世界各大电气厂家，测控技术企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记时计分系统，有计时器,计分器，显示器等组成。

二、主要设计（研究）内容

本毕业设计主要利用AT89C51单片机编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。

本系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲、乙两队双方的成绩、甲、乙双方交换场地以及赛后成绩暂存等功能。

系统设计完成后应具有成本价格低廉、性能稳定、高准确度显示、操作方便且易携带等特点。

广泛适合各类学校和小团体作为赛程计时计分。

设计一个篮球赛计时计分器的系统。

该系统具有以下功能：

1以AT89C51单片机为处理核心;

2LED数码管显示时间和比分；

3方便设置比赛中和各个环节。

篮球赛计时计分器包含了8951系列单片机的最小应用系统的构成，同时在此基础上扩展了一些实用性强的外围接口，进一步了解到LED显示器的结构、工作原理以及这种显示器的接口通信，学习利用串行口来扩展显示接口等。

三、研究方案及工作计划

1．硬件电路构成

本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件,应该全面、深度掌握单片机的结构、特点，以至于更好的发挥单片机的强大功能。

单片机结构框图如图1所示.

图1单片机结构框

系统硬件电路由以下几个部分组成：

单片机AT89C51；计时电路；计分电路;报警电路；按键开关。

系统硬件结构框图如图2所示。

图2篮球赛计时计分器的结构框图

本系统采用单片机AT89C51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10个7段共阴LED显示器,其中6个用于记录甲、乙两队的分数，每队员个LED显示器显示分数范围可达到0—999分，足够满足赛程需要。

另外4个LED显示器则用来记录赛程时间,其中2个用于显示分钟；2个用于显示秒钟。

赛程计时采用倒计时方式。

即比赛前将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止.计时范围可达到0～99分钟,也完全满足实际的需要。

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。

其中4个用于输入甲、乙两队的分数;另外3个则用于完成设置、调整、启动和暂停赛程时间等功能。

再次,我们还设计了定时报警系统,即比赛时间到时，我们立即通过扬声器发出报警声，提示整个赛程结束。

为了实现本系统的各个功能,必须掌握单片机的技术、显示器及其I/O接口、LED显示器显示方式、串行接口、定时器的应用等各种硬性指标.

2.软件设计

本系统采用了89C51单片机，所有的程序都固化于FLASH中，用来存贮保存时间、分数等值.其主程序的主要功能有：

系统初始化与初始工作状态设置，工作功能的判别、随时显示数值等，其主程序流程如图3所示.

图3主程序流程图

3．工作计划

2015年12月25日—--2016年1月10日:

检查搜集资料，认真填写开题报告，并把情况汇报指导老师，提交开题报告。

2016年2月22日-——2016年2月29日：

完成毕业设计论文的整体框架，并收集相应的资料.

2016年3月1日—-—2016年3月8日:

完成毕业设计论文的一半,给指导教师审查修改，指导老师提修改意见,同时进行论文中期检查.

2016年3月9日———2016年3月24日：

完成毕业设计论文的系统的软件设计，指导教师审查修改，指导老师提出修改意见.

2016年3月25日—-—2016年4月2日：

完成毕业设计论文初稿，指导教师审查初稿，提出修改意见.

2016年4月3日-——2016年4月10日：

完成毕业设计论文的修改稿一，给指导教师审查修改,指导老师提修改意见.

2016年4月11日———2016年4月18日：

完成毕业设计论文的修改稿二，给指导教师审查修改，指导老师提修改意见。

2016年4月19日---2016年4月24日:

完成毕业设计论文定稿.

四、阅读的主要参考文献

[1]张丽.单片机的发展与应用[J］。

科技咨询导报，2007，27:

8-9.

[2]田拥军,赵光强,曾健平.基于RS485总线技术的PC机与单片机多机通讯设计[J]。

湖南工程学院学报（自然科学版），2007，02：

19—23。

[3］元增民。

AT89S51单片机与ADC0809模数转换器的三种典型连接[J]。

长沙大学学报，2005，05：

75—78。

[4]王效华,牛思先。

基于单片机PWM控制技术的实现[J］.武汉理工大学学报,2010，01:

94—98.

［5］乔建华,李临生,田启川.Proteus在单片机教学中的应用分析[J］.电气电子教学学报,2008，03:

70-73.

[6］许超，吴新杰,张丹.基于Proteus的单片机课程教学改革[J].辽宁大学学报（自然科学版），2011,01：

27-29。

[7］林欣，潘向峰.基于单片机链式网络的抢答计分器.解放军信息工程大学理学院学报，2006，52-53。

[8]赵月静,陈继荣,张永弟.单片机原理及应用课程创新实践教学改革［J]。

实验技术与管理，2013,01：

176-179.

［9]吴兴中，欧青立.一种PC与单片机多机RS232串口通信设计[J］。

国外电子测量技术，2009，01:

74-76。

［10］HunXinrong,FingerprintIdentificationSystemandItsApplication[J］.ComputerTechnologyInformation，1999,（12）：

31—35.

附件:

Abstract

Thepapermainlydealswiththedesignofhardwareforanautomaticfirefightingsystem,whichaimedatclosedcombustibleplaces。

Thissystemadoptssinglechipmicrocomputerwithsmokesensorandtemperaturesensorasthedetectivedevices。

Byusingthesinglechipmicrocomputer，itcanachievetheaimofautomaticfirefighting。

And,thissystemuseshighpressurednitrogenasthefireextinguishingagent,whichiseconomicalandenvironmentfriendly。

Itaccordswiththehuman'sneedsofenvironmentalprotection.

Keywords：

Singlechipmicrocomputer;Firedetection；Sensor;A/Dconverter；

IntroductionTheuseoffirehaspromotedthedevelopmentofhumansocietyandcivilization。

But,fireoutofcontrol，i.e。

，firehazard,hasposedaseriousthreattohumanlifeandproperty，anddamagedgreatlytotheecologicalenvironmentthathumansurvivaldependson。

Inordertopreventfiresandreducefirelosses,ithasagreatimportancetodevelopapracticalcontrolsystemthatintegratingthefunctionsofintelligentfiredetectionandautomaticfighting.Comparedwithexistingfirealarmsystems，thissystemhasthefollowingcharacteristics。

First,byintegratingthedetectionfunctionsoftemperaturesensorandsmokesensor,itcanreducetheomissionrateandfalsealarmrate。

Second,thesystemcanmonitorflammableplacesconvenientlyduetothehuman-computerinteractionsystem。

Third,thesystemcanrealizemulti—pointdataloggingandenlargealarmrange.Last,theusageofhigh-pressurenitrogengastoextinguishingfiredoesnotspoiltheenvironmentandhasgoodeconomicreturns。

Workingprincipleofthesystem2.1ParametersforfiredetectionThissystemchoosessmokeandtemperatureasfiredetectionparameters.Ithasacomplexfiredetectingsystemcomposedofthesmokedetectorandthethermaldetector.Compositedetectioncaneliminatetheinterferenceandfalsealarmcausedbynon-firesignalswhichhaven'tmultiplesignalparametersoftherealfire。

Thesesignalsincludedust,water，gasandtobaccosmoke。

2.2TheoverallsystemplandesignTheprincipleofthesinglechipmicrocomputerbasedautomaticalarmandfireextinctionsystemisshowninFigure1。

Thesystemcanbedividedintotwomodules：

signalacquisitionmoduleandsignalprocessingmodule.

SignalacquisitionmoduleSignalacquisitionmoduleconsistsofsmokedetector，temperaturedetectorandsignalprocessingcircuit.Smokedetectorismainlymadeupofinfraredlight—emittingdiodeandphototransistor.Thelightsourceisaninfraredlight—emittingdiode,whichgenerateshigh—frequencyinfraredradiationpulsesbyoscillationcircuit.Phototransistorisfixedwithacertaindistancetothelightemissionpointasaninfraredreceiver.Whenthefireoccurs,acertainconcentrationofsmokeentersthesmokedetector。

Thentheintensityoftheinfraredlightthatthephototransistorreceiveddecreases，andtheresistanceofphototransistorincreased。

Sothetransistorbecomesconductive。

Aftersignalprocessing,theoutputvoltageV1decreasesgreatly。

Inthetemperaturedetectorwiththepositivetemperaturecoefficientisused.Afterthefireoccur,thetemperaturesignalvoltageV2increasesslowlyalongwiththeindoortemperature.

Signalprocessingmodule

Thecontrolpartconsistsofthetwomajorfunctionalmodules：

A/Dconverter，the8279keyboardandtheinterfaceofthemonitoringmodule。

ThesmokesignalandthetemperaturesignalafterpreamplifiergetintotheA/Dconverter.ADC0816convertstheanalogsignalintodigitalsignalandsendstotheCPU,whichcomparesthedigitalsignalswiththesettingsintheprogramanddetermineswhethertoopentheopticalisolationsoastocontroltherelays。

Theserelaysachieveopticalalarm，soundalarmandhigh-pressurenitrogengasfire—extinguishing。

Connectingthe8279chipwiththeCPU，aninterfaceisexpandedwithakeyboardandaninterfacecircuitofMonitor.ThevalueofthealarmtemperatureisinputthroughthekeyboardanditwilldisplayonLED.Therefore，itachieveshuman—computerinteractionandembodiestheintelligence，whichisanotheradvantageofusingmicrocomputer.

MicrocontrollercircuitdesigntheschematicdiagramofthecontrolcircuithasbeenshowninFigure2.Itismainlymadeupofthe8051chip,16-channelA/DconverterADC0816,a4×4keyboard,a4-bitLEDdisplayerandotherinterfacechipsInordertoimproveanti—jammingcapability,severalanti-jammingsystemsaredesignedrelatively.

ThedesignoftheinterfacebetweenADC0816and8051chipinthesystem,interfacecircuitofADC0816and8051hardwareusesinterruptionandisshowninfigure3.Byusingthismethod,themainprogramcouldproceedafterCPUstarttheA/Dconversion。

WhentheA/Dconversionends,itsendsasignalEOCastheendoftheconversion，whichwillbereceivedbyINT1endofthe8051afteraninverter，andthenaninterruptrequesttotheCPUwillbesent.AftertheCPUresponds,thedatawillbereadandprocessed。

ThestartingsignalSTARTofADC0816isproducedbychip—selectinglineP2。

1andthe"NOR”fromthewritingsignalWR。

ALEconnectsSTART，i.e。

，theanalogueinformationisdecidedbytheinputchannelselectedandtheconversionstarts。

TheoutputenablesignalOEisdecidedbythereadingsignalRDandthe”NOR”fromthechip—selectinglineP2.1。

TheoutputofthedataisfollowedbyareadingoperationfromADC0816。

TheconversionendingsignalEOC"NOT”connectswiththeINT1of8051。

Attheendingoftheconversion，EOCturnsfrom0to1.AtlastINT1is0andtheinterruptisopen。

Accordingtothelineselectionanddecodingconnectioninfigure3,theaddressesofADC0816analogchannel0to16areduplicated。

Oneassigningmethodis:

FDF0H～FDFFH.TheinputvoltageVIN=D*VREF/255=5D/255。

ThedesignofkeyboardinterfacecircuitIntheprocessofdesi