毕业设计篮球场计时计分器的设计说明.docx

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毕业设计篮球场计时计分器的设计说明

毕业设计（论文）

篮球比赛计时计分器的设计

Thedesignofbasketballgametimeandscoring

班级电气自动化092班

学生杰学号930706036

指导教师周天沛职称讲师

导师单位工业职业技术学院

论文提交日期2011年11月18日

工业职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

课题名称篮球比赛计时计分器的设计

课题性质　　设计制作类　　　

班级　电气自动化092班　　

学生杰

学号　930706036　　

指导教师　周天沛

导师职称讲师

一.选题意义与背景

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。

二.毕业设计（论文）主要容：

任务：

设计一个用于赛场的篮球计时计分器。

要求：

1、能记录整个赛程的比赛时间，并能修改比赛时间。

2、能随时刷新甲、乙两队在整个过程中的比分。

3、比赛结束时，能发出报警声。

其中硬件部分包括键盘和显示器接口电路的设计。

软件部分利用单片机编程软件编写程序，并利用protest软件进行调试，完成毕业论文。

预期成果为设计实物一件，提交毕业设计论文一篇。

三．计划进度：

第8周查阅资料、选型对比调研，初步确定控制电路的总体设计。

第8-10周完成硬件线路设计与元器件的选型。

第11周单片机软件程序的编写。

第12周调试系统达到设计要求，并完成毕业论文。

第13周答辩。

四．毕业设计（论文）结束应提交的材料：

1、论文一篇（8000字以上）

2、实物一件

指导教师教研室主任

年月日年月日

论文真实性承诺与指导教师声明

学生论文真实性承诺

本人重声明：

所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。

除文中已经注明引用的容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。

毕业生签名：

日期：

指导教师关于学生论文真实性审核的声明

本人重声明：

已经对学生论文所涉与的容进行严格审核，确定其容均由学生在本人指导下取得，对他人论文与成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。

指导教师签名：

日期：

工业职业技术学院毕业设计（论文）指导教师评阅表

学号

930706036

学生

杰

论文成绩

系部

机电工程学院

专业

电气自动化

班级

电气自动化092班

导师

周天沛

职称

讲师

题目

篮球比赛计时计分器的设计

指导教师评语

（包含对论文的性质、难度、份量、学生实际完成情况，论文撰写格式、学生学术道德等方面的评价，是否同意答辩等）

指导教师签名：

年月日

摘要

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/O）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。

本设计是基于AT89C51单片机的篮球计时计分器，利用7段共阳LED作为显示器件。

在此设计中共接入了1个四位一体7段共阳LED显示器，4个7段共阳LED显示器，前者用来记录赛程时间，其中2位用于显示分钟，2位用于显示秒钟，后者用于记录甲乙队的分数，每队2个LED显示器显示围可达到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5个按键，用于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。

关键词：

AT89C51； LED显示；计时计分器

Abstract

Itisacentralprocessor（CPU）,randomaccessmemory（RAM）,read-onlymemory（ROM）,input/output（I/O）andothermajorcomputercomponentsareintegratedonasingleintegratedcircuitchip.ThedesignisbasedontheAT89S51single-chipBasketball-timepoints,theuseof7totalLEDas.Inthisdesigntheaccess1fourinoneof7sectionsofatotalofLEDdisplay,47totalLEDdisplay,theformerisusedtorecordtheracetime,2ofthemfortheshowminutes,2fordisplayingtheseconds,thelatterisusedforrecordingtheBteamscore,eachteamof2LEDdisplayareacanreach0~99branch.Scheduleatimewiththecountdown,matchtostartthebeginningoftime,untilthetimetozero,inordertocooperatewiththetimerandthescoringdevicecalibrationtimeandscore,wespecifiedinthedesignoftheestablishmentof5keys,usedforadjustingthescoreandpausefunction.Usingsinglechipmicrocomputercontrolsystemisthekeyoperationusingasimple,LEDdisplay,convenientinstallation.

Keywords:

AT89S51； LED；Timebasketballscoringsystem

第一章绪论

1.1课题背景

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。

1.2本课题研究的主要容

这次毕业设计的主要任务是：

设计制作一个用于赛场的篮球赛计时计分器。

主要功能如下：

1、能记录整个赛程的比赛时间，并能修改比赛时间、暂停比赛时间。

2、能随时刷新甲、乙两队在整个赛程中的比分。

3、中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置。

4、比赛时间结束时，能发出报警指令。

第2章单片机基本组成与工作原理

2.1单片机的基本组成

MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了很多品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。

INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片含4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。

AT89C51具有PDIP、PQFP/TQFP与PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

它是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

AT89C51单片机主要由中央处理器，控制器，存储器，I/O接口，定时器/计数器，中断控制系统，部总线等部分组成。

图1为C51单片机管脚结构图。

图2是AT89C51单片机的部结构示意图。

它包含了作为微型计算机所必需的基本功能部件,各功能部件通过片单一总线连成一个整体,集成在一块芯片上。

C51单片机是在一块芯片中集成了CPU、存储器（包括RAM和ROM）、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件.主要包括1个8位CPU、1个片振荡器与时钟电路、128BRAM、4KBROM、2个16位定时器/计数器、32条可编程的I/O线和一个可编程的全双工串行接口、5个中断源、2个中断优先级嵌套中断结构。

AT89C51的主要特性：

与MCS-51兼容

4K字节可编程FLASH存储器

寿命：

1000写/擦循环

数据保留时间：

10年

全静态工作：

0Hz-24MHz

三级程序存储器锁定

128×8位部RAM

32可编程I/O线

两个16位定时器/计数器

5个中断源

可编程串行通道

低功耗的闲置和掉电模式

片振荡器和时钟电路

AT89C51管脚说明：

VCC（40）：

供电电压，接±5V的电压。

GND（20）：

接地。

P0口（39～32）：

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/地址的第八位。

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外部必须被拉高。

P1口（1～8）：

P1口是一个部提供上拉电阻的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，这是由于部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口（21～27）：

P2口为一个部上拉电阻的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（10～17）：

P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向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：

P3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（记时器0外部输入）

　　P3.5T1（记时器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（9）：

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（30）：

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地位字节。

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（29）：

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（31）：

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

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

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1（19）：

反向振荡放大器的输入与部时钟工作电路的输入。

XTAL2（18）：

来自反向振荡器的输出。

图1AT89C51引脚结构

图289C51单片机部结构

2.2单片机外围附加电路

2.2.1时钟电路

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的独立电容，两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。

如图3所示。

图3时钟电路

XTAL1（19脚）：

芯片部振荡电路输入端。

XTAL2（18脚）：

芯片部振荡电路输出端。

XTAL1和XTAL2是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。

图3中采用的是时钟模式，即采用利用芯片部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），部振荡器便能产生自激振荡。

一般来说晶振可以在1.2～12MHz之间任选，甚至可以达到24MHz或者更高，但是频率越高功耗也就越大。

2.2.2复位电路

单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态，在这种情况下都需要复位。

复位的作用是使中央处理器CPU以与其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态重新开始工作。

89C51单片机的复位靠外部电路实现，信号由RESET（RST）引脚输入，高电平有效，在振荡器工作时,只要保持RST引脚高电平两个机器周期，单片机即复位。

复位后，PC程序计数器的容为0000H。

片RAM中容不变。

复位电路一般有上电复位、手动开关复位和自动复位电路3种。

51单片机高电平复位。

以当前使用较多的AT89系列单片机来说，，在复位脚加高电平2个机器周期（即24个振荡周期）可使单片机复位。

复位后，主要特征是各IO口呈现高电平，程序计数器从零开始执行程序。

复位方式有两种。

1.手动复位：

按钮按下，复位脚得到VCC的高电平，单片机复位，按钮松开后，单片机开始工作。

2.上电复位：

上电后，电容电压不能突变，VCC通过复位电容（10μF电解）给单片机复位脚施加高电平5V，同时，通过10KΩ电阻向电容器反向充电，使复位脚电压逐渐降低。

经一定时间后（约10毫秒）复位脚变为0V，单片机开始工作。

如图4所示。

我们采用手动复位方式。

图4复位电路

第3章篮球比赛计时计分器硬件电路的设计

3.1主电路图

计分电路

计时电路

3.2LED显示电路

计算机的运行结果和运行状态可以通过显示器显示出来。

单片机应用系统中

常用的显示器有LED和LCD两种方式。

LED显示最为普遍，发光二极管LED（LightEmittingDiode）是一种通电后能发光的半导体器件，其导电性质与普通二极管类似。

LED数码显示器就是由发光二极管组合而成的一种新型显示器件，但是由于低功耗的要求，LCD显示器越来越被广泛地使用。

LED数码管显示器是由若干个发光二极管组成的，当发光二极管导通时，相应的点或线段发光，将这些发光二极管排成一定的图形，控制不同组合的二极管导通，就可以显示出不同的字形和符号。

单片机系统中常用的LED显示器为七段显示器，再加上一个小数点，因此也可以把它称之为八段数码管显示器。

其机构形式有共阴极和共阳极两种。

共阴极是把所有组成八段数码管的发光二极管的阴极连在一起，通常接地，通过控制每一只发光二极管的阳极电平来使其发光或熄灭，阳极为高电平则发光，阳极为低电平则熄灭；共阳极是把组成八段数码管的所有发光二极管的阳极连起来，通常为高电平（如+5V），通过控制每一只发光二极管的阴极电平的高低来使其发光或是熄灭，阴极为低电平发光，为高电平则熄灭。

图中的com端在应用的时候可以作为位选端，8只发光二极管被分成两组所以有两个com端，在使用的时候它们并联起来。

七段数码管示意图

字型

共阳极段码

共阴极段码

字型

共阳极段码

共阴极段码

C0H

3FH

90H

6FH

F9H

06H

88H

77H

A4H

5BH

83H

7CH

B0H

4FH

C6H

39H

99H

66H

A1H

5EH

92H

6DH

86H

79H

82H

7DH

84H

71H

F8H

07H

空白

FFH

00H

80H

7FH

8CH

73H

附：

段码表

3.3元器件清单

名称

电路板

导线

电解电容

单片机

石英晶体振荡器

电容

七段共阳数码管

电阻

按钮

规格

47μF

AT89C51

12MHZ

30μF

220Ω

数量

若干

第4章篮球比赛计时计分器软件程序的设计

4.1主程序流程图

1.倒计时流程图：

2.计分程序流程图：

4.2汇编语言程序

汇编语言是和机器密切相关的，是面向机器的语言。

其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。

但是不同的CPU，其汇编语言可能有所差异，所以不易移植。

C语言是一种结构化的高级语言，其优点是可读性好，移植容易，是普遍使用的一种计算机语言。

缺点是占用资源较多，执行效率没有汇编高。

该系统软件全部采用汇编语言编写，汇编语言有三种基本结构：

顺序结构、选择结构、和循环结构。

1.顺序结构

它是一种最基本的、最简单的编程结构。

在这种结构中，程序由低地址向高地址顺序执行指令程序。

2.分支结构

分支程序结构可以分为两种形式，如图所示。

分支程序结构

它们分别相当于高级语言中的IF-THEN-ELSE语句和CASE语句，根据不同条件做不同的处理。

在分支结构中，程序首先对一个条件语句进行测试。

当条件为真时，执行一个方向的程序，当条件为假时，执行另一个方向的程序。

T代表条件，当T条件成立是，执行A操作，否则执行B操作。

倒计时：

MOVR0,#00H

MOVR1,#00H

MOVR2,#01H

LOOP1:

ACALLDISPLAY

P1.0,LOOP1

ACALLDELAY1

P1.0,LOOP1

MOVR0,#00H

MOVR1,#00H

MOVR2,#01H

SETBP1.2

CLRP1.3

ACALLDISPLAY

LOOP12:

P1.1,LOOP13

;ACALLDELAY1

;P1.1,LOOP13

LOOP14:

P1.0,LOOP14

ACALLDELAY1

P1.0,LOOP14

SJMPLOOP13

LOOP13:

CJNER2,#00,LOOP4

CJNER1,#00,LOOP5

CJNER0,#00,LOOP6

CLRP1.2

SETBP1.3

MOVR2,#00H

MOVR1,#00H

MOVR0,#00H

ACALLDISPLAY

LJMPLOOP1

LOOP5:

CJNER0,#00,LOOP7

DECR1

MOVR0,#09H

LOOP3:

ACALLDELAY

ACALLDISPLAY

LJMPLOOP12

LOOP6:

DECR0

LJMPLOOP3

LOOP7:

DECR0

LJMPLOOP3

LOOP4:

CJNER1,#00,LOOP8

CJNER0,#00,LOOP9

DECR2

MOVR1,#05H

MOVR0,#09H

LJMPLOOP3

LOOP9:

DECR0

LJMPLOOP3

LOOP8:

CJNER0,#00,LOOP10

DECR1

MOVR0,#09H

LJMPLOOP3

LOOP10:

DECR0

LJMPLOOP3

DELAY:

MOVR5,#200

D1:

MOVR6,#10

D2:

MOVR7,#250

D3:

DJNZR7,D3

DJNZR6,D2

DJNZR5,D1

RET

DELAY1:

MOVR3,#100

D4:

MOVR4,#100

D5:

DJNZR4,D5

DJNZR3,D4

RET

DISPLAY:

MOVA,R0

MOVDPTR,#TAB

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