籃球計(jì)時(shí)器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、電子設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練報(bào)告籃球計(jì)時(shí)器摘 要隨著我國(guó)體育事業(yè)的發(fā)展，籃球運(yùn)動(dòng)在我國(guó)早已成為廣大人民喜愛(ài)的運(yùn)動(dòng)，而籃球比賽也成為人們交流和娛樂(lè)的一種重要方式。而人們?cè)诟鞣N籃球比賽賽事時(shí)越來(lái)越多注重公平公開，需要一種用于籃球賽事時(shí)的比賽基于單片機(jī)控制的籃球計(jì)時(shí)器正是一款具有全程計(jì)時(shí)、加時(shí)、暫停計(jì)時(shí)和記錄雙方比分等多功能的籃球計(jì)時(shí)器。它還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外圍電路少，體積小，使用方便、可靠性高經(jīng)濟(jì)等諸多優(yōu)點(diǎn)。所以它可以用于各種常規(guī)和正規(guī)的籃球比賽賽事中使用，可以說(shuō)適用性廣、市場(chǎng)前景廣闊。設(shè)計(jì)者在熟悉了各種籃球比賽的賽事過(guò)程和單片機(jī)原理的基礎(chǔ)上，使用了單片機(jī)作為計(jì)時(shí)器的控制部分，通過(guò)程序查詢外部按鍵來(lái)調(diào)用不同的功

2、能程序?qū)崿F(xiàn)計(jì)時(shí)、加時(shí)、暫停、刷新比分、交換場(chǎng)地等功能，經(jīng)單片機(jī)處理過(guò)的數(shù)據(jù)送8位共陰數(shù)碼管顯示。此籃球計(jì)時(shí)器硬件電路主要有外圍按鍵部分、復(fù)位電路、單片機(jī)控制部分、比賽結(jié)束報(bào)警電路和數(shù)碼管顯示電路，軟件使用C語(yǔ)言編程。經(jīng)過(guò)protues仿真后實(shí)現(xiàn)了預(yù)想的各種功能。本設(shè)計(jì)報(bào)告從電路的結(jié)構(gòu)原理及各部分的主要功能、實(shí)現(xiàn)的具體方法等方面對(duì)籃球計(jì)時(shí)器做了詳細(xì)的介紹，附錄部分有系統(tǒng)原理圖和C語(yǔ)言源程序。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) 數(shù)碼管 中斷 原理 仿真 體會(huì)目 錄一 概述11.1 設(shè)計(jì)背景11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求11.3 硬件電路框圖21.4 軟件電路框圖3二 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)42.1 AT89S52單片機(jī)42

3、.2 數(shù)碼管顯示42.3 時(shí)鐘晶振電路52.4 復(fù)位電路52.5 報(bào)警電路62.6 按鈕控制部分6三 軟件設(shè)計(jì)73.1 數(shù)碼管顯示73.2 消抖與延時(shí)函數(shù)73.3 比賽倒計(jì)時(shí)時(shí)間控制73.4 兩隊(duì)比分控制及分?jǐn)?shù)交換73.5 比賽過(guò)程控制83.5.1 暫停的實(shí)現(xiàn)83.5.2 加時(shí)控制83.5.3 暫停時(shí)自鎖功能8四 軟件仿真9五 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)11參考文獻(xiàn)12附錄1 源程序代碼13附2 系統(tǒng)原理圖20一 概述1.1 設(shè)計(jì)背景 籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來(lái)決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)?；@球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)由計(jì)時(shí)器，計(jì)分器等多種電子設(shè)備組成，同

4、時(shí)，根據(jù)目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能夠與現(xiàn)場(chǎng)成績(jī)處理，現(xiàn)場(chǎng)大屏幕，電視轉(zhuǎn)播車等多種設(shè)備相聯(lián)，以便實(shí)現(xiàn)高比賽現(xiàn)場(chǎng)感，表演娛樂(lè)觀眾等功能目標(biāo)。由于單片機(jī)的集成度高，功能強(qiáng)，通用性好，特別是它具有體積小，重量輕，能耗低，價(jià)格便宜，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使單片機(jī)迅速得到了推廣應(yīng)用?；@球計(jì)時(shí)計(jì)分器就是以單片機(jī)為核心的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)，由計(jì)時(shí)器，計(jì)分器，綜合控制器和24秒控制器等組成。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求任務(wù)： 設(shè)計(jì)一個(gè)用于賽場(chǎng)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器。基本要求： 1、能記錄整個(gè)賽程的比賽時(shí)間，并能修改比賽時(shí)間。 2、能隨時(shí)刷新甲、乙兩隊(duì)在整個(gè)過(guò)程中的比分。 3

5、、中場(chǎng)交換比賽場(chǎng)地時(shí)，能交換甲、乙兩隊(duì)比分的位置。 4、比賽結(jié)束時(shí)，能發(fā)出報(bào)警聲。擴(kuò)展部分： 暫停功能、加時(shí)控制、暫停時(shí)自鎖功能1.3 硬件電路框圖圖 1.1 硬件設(shè)計(jì)圖1.4 軟件電路框圖圖 1.2 軟件設(shè)計(jì)圖二 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)2.1 AT89S52單片機(jī)AT89S52單片機(jī)是一種低功耗高性能的CMOS8位微控制器，內(nèi)置8KB可在線編程閃存，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器允許重復(fù)在線編程。其引腳分布如下圖2.1所示： 圖2.1 單片機(jī)管腳圖其P0、P1、P2、P3口均都是準(zhǔn)雙向I/O口。作輸入時(shí)，必須先向相應(yīng)的端口的鎖存器寫“1”，是下拉場(chǎng)效應(yīng)管截止，呈高阻態(tài)。其中P0口的每一位輸出可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LST

6、TL負(fù)載，但要驅(qū)動(dòng)NMOS或其它拉電流負(fù)載時(shí)，引腳要外接上拉電阻，其余3個(gè)口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載，P3口可做多功能口使用。此次設(shè)計(jì)中p0口作為鍵盤的按鍵輸入口，p0口作為數(shù)碼管的數(shù)據(jù)輸出口，p2口作為數(shù)碼管的位選口的控制口。2.2 數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)中用到的數(shù)碼管為：7SEG-MPX4-CC 四位共陰極二極管顯示器 12345678 是陰極公共端，也是位碼，ABCDEFG DP是段碼。如圖2.2所示： 圖2.2 四位數(shù)碼管單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管按顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，這里用的是動(dòng)態(tài)掃描顯示。動(dòng)態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有的顯示器的8個(gè)筆劃字段ah同名端并連在一起，而每一個(gè)顯示器的

7、公共極COM各自獨(dú)自地接受I/0線控制。CPU向字段輸出端口輸出字型碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是使用哪個(gè)顯示器，則取決于COM端，而這一端是由I/O控制的，由單片機(jī)程序設(shè)定何時(shí)顯示哪一位。2.3 時(shí)鐘晶振電路時(shí)鐘晶振電路模塊為單片機(jī)提供特定的時(shí)鐘周期，以備單片機(jī)工作使用。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器的輸入與輸出端分別是引腳XTAL1和XTAL2，在兩引腳上外接時(shí)鐘源即可構(gòu)成時(shí)鐘電路。時(shí)鐘源的接法有內(nèi)部和外部時(shí)鐘產(chǎn)生方式，本設(shè)計(jì)用的是內(nèi)部產(chǎn)生方式，通過(guò)電容C1、C2微調(diào)作用與晶振產(chǎn)生12MHZ的時(shí)鐘頻率。其電路圖如下圖2.3所示： 圖2.3 晶振電路圖2.4

8、復(fù)位電路系統(tǒng)的復(fù)位電路在這里采用的是上電+按鈕復(fù)位電路形式，其中電阻R1/R2分別采用1k、10k的阻值，電容采用電容值為10F的電解電容。具體連接電路如圖2.4所示： 圖2.4 復(fù)位電路2.5 報(bào)警電路電路采用的是峰鳴音報(bào)警電路，當(dāng)暫?；蛴?jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警音。在圖中，P3.7接晶體管基極輸入端。當(dāng)P3.7輸出高電平“1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當(dāng)P3.7輸出低電平“0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。電路圖如下圖2.5所示：圖2.5 報(bào)警電路2.6 按鈕控制部分對(duì)于比賽中的計(jì)時(shí)、計(jì)分、暫停、比分交換都需要由按鈕控制，按鈕與單片機(jī)的P1口連接，p1.0模式

9、選擇鍵，在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)甲隊(duì)模式，按下為乙隊(duì)模式；p1.1為加一分，p1.2為加兩分，p1.3為減一分；p1.4在系統(tǒng)復(fù)位后按下時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入暫停模式，此模式下封鎖加減分的按鍵，并且p1.5為減一分鐘；p1.5為加時(shí)模式、功能，每次可以加時(shí)五分鐘；p1.6為場(chǎng)地交換控制鍵。如圖2.6所示： 圖2.6 按鍵控制三 軟件設(shè)計(jì)3.1 數(shù)碼管顯示 4位數(shù)碼管顯示比賽的總時(shí)間，兩隊(duì)的比分分別顯示在2個(gè)2位數(shù)碼管上。數(shù)碼管的位碼可表示為：b8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /位碼組合 低有效段碼為：a10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x

10、6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /段碼組合,共陰極用P0口與數(shù)碼管的段碼相連，外接上拉電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)段碼的顯示控制，P2口連接位選用于選擇控制哪一位數(shù)碼管亮。數(shù)碼管的顯示可編寫display（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)。3.2 消抖與延時(shí)函數(shù)延時(shí)函數(shù)主要用于數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示及按鍵消抖。在動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，控制每位數(shù)碼管顯示的時(shí)間間隔；按鍵控制時(shí)，用于消除抖動(dòng)，判斷是否按鍵真的被按下。 3.3 比賽倒計(jì)時(shí)時(shí)間控制 采用定時(shí)器加中斷的方法對(duì)比賽時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)控制。先選用定時(shí)器，設(shè)定總時(shí)間后，對(duì)其模式進(jìn)行設(shè)定，計(jì)數(shù)初值進(jìn)行裝載，由于時(shí)間較長(zhǎng)，需要采用循環(huán)與中斷技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)1S的及整個(gè)比賽時(shí)間的運(yùn)行。同時(shí)開CP

11、U、定時(shí)器中斷，啟動(dòng)定時(shí)器，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)減1的操作。3.4 兩隊(duì)比分控制及分?jǐn)?shù)交換為了節(jié)省占用空間，減少按鍵，兩隊(duì)的比分更改采用模式切換的方法，本程序中由P1.0來(lái)實(shí)現(xiàn)兩隊(duì)的比分的加減控制?；谒玫拈_關(guān)為按下立即復(fù)位的形式，在切換模式時(shí)需要先對(duì)P1.0按鍵的狀態(tài)進(jìn)行鎖定，因此要在程序中設(shè)定鎖定變量（本設(shè)計(jì)用的是l），控制它的值來(lái)保持當(dāng)前的狀態(tài)。當(dāng)P1.0狀態(tài)變化時(shí)，鎖定信號(hào)的值改變來(lái)保持另一狀態(tài)。 兩隊(duì)比分的控制有加1分、加2分及減1分（當(dāng)加錯(cuò)分時(shí)用來(lái)修正比分時(shí)使用）三種形式，分別由P1.2、P1.3、P1.4所連接的按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中減分可手動(dòng)由原來(lái)的比分減到零為止。兩隊(duì)的比分交換可在中場(chǎng)時(shí)

12、手動(dòng)進(jìn)行控制，可以通過(guò)對(duì)調(diào)兩隊(duì)的比分設(shè)置變量來(lái)在顯示器上實(shí)現(xiàn)交換比分的目的。本設(shè)計(jì)用與p1.6相連的按鈕控制，按下一次該鍵，可實(shí)現(xiàn)兩隊(duì)比分的交換，再按一次可對(duì)比分再次交換。3.5 比賽過(guò)程控制3.5.1 暫停的實(shí)現(xiàn) 比賽過(guò)程中，有隊(duì)請(qǐng)求暫停時(shí)，按下P1.4連接的按鍵，設(shè)置一變量j，初始時(shí)j=0，有鍵按下時(shí)加1，此時(shí)關(guān)cpu中斷，停止計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)及時(shí)間顯示。當(dāng)需要繼續(xù)進(jìn)行比賽時(shí)，再按一下暫停按鍵， j=2時(shí)開cpu中斷，允許計(jì)數(shù)器繼續(xù)計(jì)數(shù)及時(shí)間顯示，并設(shè)置j=0，使按鍵處于初始的待命狀態(tài)，如此循環(huán)，即可實(shí)現(xiàn)暫停與正常運(yùn)行的相互切換。 加時(shí)控制 比賽結(jié)束時(shí)，比賽時(shí)間歸零，若兩隊(duì)的比分相同，則進(jìn)入加時(shí)

13、模式設(shè)定，重新對(duì)比賽時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)設(shè)定，按p1.5一次可實(shí)現(xiàn)加時(shí)5分鐘 。 暫停時(shí)自鎖功能 當(dāng)比賽到中場(chǎng)休息時(shí)，此時(shí)進(jìn)入暫停模式，但在工作人員不在或監(jiān)管不嚴(yán)的情況下，有無(wú)意操作或錯(cuò)誤的按下按鍵。在暫停模式下，即p1.4=0時(shí)，經(jīng)過(guò)和p1.5相與的結(jié)果來(lái)控制加減分功能，而此時(shí)無(wú)論p1.5為0或1，相與的結(jié)果總為0，所以能實(shí)現(xiàn)自鎖功能。四 軟件仿真4.1 開始比賽，設(shè)定默認(rèn)四節(jié)的總時(shí)間48分鐘，如圖4.1所示： 圖4.14.2 上面的液晶顯示為計(jì)時(shí)顯示。下面的液晶顯示為分?jǐn)?shù)顯示“上側(cè)為A隊(duì)分?jǐn)?shù)，下側(cè)為B隊(duì)。”換場(chǎng)后“上側(cè)為A隊(duì)分?jǐn)?shù)，下側(cè)為B隊(duì)”。如圖4.2所示：圖4.24.3 按下P1.5鍵或一節(jié)

14、時(shí)間（12分鐘）結(jié)束時(shí)，蜂鳴器響，暫停比賽（如圖4.3.1中未時(shí)Q1基極為低電平，比賽正常進(jìn)行；如圖4.3.2所示，按一次Q1基極變?yōu)楦唠娖健０存I再次按下時(shí)，如此反復(fù)）。 圖 4.4 初始時(shí)，分別按下P1.1、P1.2、P1.3可實(shí)現(xiàn)A隊(duì)比分加1、加2.、減1；按P1.0進(jìn)行模式切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)B隊(duì)的相同操作。中場(chǎng)比分交換時(shí)，按下P1.7一次可進(jìn)行兩隊(duì)比分顯示交替一次，如此往復(fù)。如圖、4.4.2所示： 圖 4.6全場(chǎng)比賽結(jié)束時(shí)，時(shí)間顯示為全0。若兩隊(duì)比分相同，按下P1.6鍵一次，可加時(shí)5分鐘，進(jìn)行加時(shí)賽，直至倒計(jì)時(shí)結(jié)束，再有兩對(duì)分?jǐn)?shù)情況確定繼續(xù)加時(shí)還是比賽結(jié)束。如圖、4.5.2所示： 圖五 課程設(shè)

15、計(jì)心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)與以往有很多不同之處。其中最大的特點(diǎn)是做實(shí)物，在此要求下，老師給我們留了足夠的時(shí)間來(lái)讓我們完成這個(gè)看似很難的“工程”。隨著時(shí)間一天天的過(guò)去，我們慢慢的把程序調(diào)好，慢慢的學(xué)會(huì)了仿真，學(xué)會(huì)了調(diào)試，慢慢發(fā)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)有了更深的了解，慢慢發(fā)現(xiàn)其實(shí)這個(gè)東西也不是傳說(shuō)中的那么難。 在當(dāng)設(shè)計(jì)剛開始的時(shí)候，我們兩個(gè)是一片茫然，不知道從何下手。軟件不會(huì)用，程序沒(méi)寫過(guò)，現(xiàn)在要突然做這么一個(gè)東西，當(dāng)時(shí)的感覺(jué)一個(gè)字：難！看到同學(xué)都在有條不紊的進(jìn)行著，特別是參加過(guò)比賽的同學(xué)，這對(duì)他們來(lái)說(shuō)就是小菜一碟??！我們當(dāng)時(shí)真的很急啊，我們還要考研，看到自己的研友每天去自習(xí)，當(dāng)時(shí)真是不想弄。但經(jīng)過(guò)我和同組的同學(xué)經(jīng)

16、過(guò)深入的討論與分析還是決定做，并選擇了這個(gè)硬件簡(jiǎn)單軟件難度不大的籃球計(jì)時(shí)器，分配好工作，計(jì)劃好時(shí)間。工作就這樣開始了，我們每天花一點(diǎn)時(shí)間，每天解決一個(gè)小問(wèn)題。通過(guò)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，加深了我們對(duì)單片機(jī)理論的理解，加強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的能力，而且還培養(yǎng)了我們不畏困難的挑戰(zhàn)精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕言放棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，也好比是我們成長(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，這就像是對(duì)我們?nèi)松奶魬?zhàn)，勇敢過(guò)，戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會(huì)為我們而敲響。這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們遇到了許多困難，例如在程序的編寫過(guò)程中常常出錯(cuò)，經(jīng)常把共陰級(jí)和共陽(yáng)級(jí)程序弄混。最后在我們共同的努力下，經(jīng)過(guò)

17、多次的嘗試我們的程序終于仿真成功。有時(shí)候，面對(duì)這些困難，真想要就此罷休，但是經(jīng)過(guò)同伴的鼓勵(lì)我明白了結(jié)果并不是全部，過(guò)程也是非常重要的。最終，我們完成了這個(gè)設(shè)計(jì)，雖然不是很成功，但是我們卻學(xué)到很多東西，可以說(shuō)這次課程設(shè)計(jì)是我們大學(xué)生活不可多得的一次經(jīng)歷。參考文獻(xiàn)1 余發(fā)山 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003年12月2 徐仁貴，廖哲智單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),機(jī)械工業(yè)出版社3 河南理工大學(xué)電氣學(xué)院.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告指導(dǎo)冊(cè)，2009附錄1 源程序代碼#include<REG51.H>#define uint unsigned int#define uchar unsig

18、ned charuchar code a10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /段碼組合,共陰極uchar code b8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /位碼組合，低有效/*sbit P1_0=P10;sbit P1_1=P11;sbit P1_2=P12;sbit P1_3=P13;sbit P1_4=P14;sbit P1_5=P15;sbit P1_6=P16;sbit P3_7=P37;uchar min=48,secd=0,k,cnt=0; /*cnt是定時(shí)用u

19、char j=0,l=0,hd=0,ld=0,m=0,n=0; /*hd表示紅隊(duì)得分，ld藍(lán)隊(duì)得分,l是封鎖信號(hào)* delay(uchar t);/*中斷程序*void inrupt(void) TMOD=0x01; TH0=0x3c; TL0=0xb0; ET0=1; TR0=1; EA=1;P3_7=0;/*中斷處理程序*void time1(void) interrupt 1 TH0=0x3c; TL0=0xb0; cnt+; if (cnt>=20) cnt=0;if (secd=0) if (min=0) min=0; secd=0; P3_7=1; EA=0;TR0=0;el

20、se secd=59; min-;else secd-; delay(uchar t) /*延時(shí)0.1*t毫秒* uchar i; do for (i=0;i<23;i+) ; while(t-); void key() /*功能程序* if (P1_0=0) /*moshi* delay(2);if(P1_0=0) while(P1_0=0); n+;if(n=2)n=0; if (n=0&l=0) /*紅隊(duì)加分模式* if (P1_1=0) /*加一分* delay(2); if (P1_1=0) while(P1_1=0); hd+=1; if (P1_2=0) /*加兩分

21、* delay(2); if(P1_2=0) while(P1_2=0); hd+=2; if (P1_3=0 ) /*減一分* delay(2); if (P1_3=0) while (P1_3=0); if (hd=0) hd=0; else hd-; /*紅隊(duì)模式結(jié)束*if(n=1&l=0) /*藍(lán)隊(duì)加分模式* if (P1_1=0) /*加一分* delay(2); if (P1_1=0) while (P1_1=0); ld+=1; if (P1_2=0) /*加兩分* delay(2); if (P1_2=0) while(P1_2=0); ld+=2; if (P1_3=0) /*減一分* delay(2); if (P1_3=0) while(P1_3=0); if (ld=0) ld=0; else ld-; /* 藍(lán)隊(duì)模式結(jié)束* /*加分程序結(jié)束*if(P1_4=0) /*暫停*delay(2);if(P1_4=0) while(P1_4=0);j+;if (j=1) P3_7=1; EA=0