基于单片机的电子记分牌毕业设计Word文档下载推荐.docx
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本记分牌选用AT89S52单片机作为整个系统的控制核心,并通过LED七段数码管对实际篮球比赛中的分数和时间信息进行显示。
本文的电子记分牌还可以根据实际的篮球比赛场上情况,随时对时间和分数的显示数值进行更正。
本文的硬件系统主要包括:
LED数码管显示功能、按键控制功能以及辅助功能等。
本文的软件系统是基于C语言进行编程的,软件部分主要包括:
功能选择程序、计分程序、计时程序等。
本文研究的记分牌能够实现时钟倒计时功能,并且具有很高的精度,能够精确到秒,而且还能够实现时钟数值的随时调节,让篮球比赛记分牌在调节时间时处于暂停状态。
在电子记分牌上的时间进入倒计时,并在时间走完以后,系统能够通过蜂鸣器实现报警,告诉篮球裁判和球员时间走完,结束比赛。
本文的电子计分牌能够实时显示两支比赛球队的分数,而且能够实现分数的调整,也就是在原有分数上进行加法和加法的分数运算。
本文设计的用于篮球比赛的记分牌,具有性价比高、功能全面、稳定性高、可操作性强的特点,能够实际情况对记分牌进行调整。
本文的电子记分牌,在实际使用中,具有一定的研究意义。
2系统整体方案设计
2.1系统总体结构
基于51单片机的电子记分牌系统整体结构框图如图2-1所示。
图2-1系统框图
本论文的电子记分牌的核心是利用单片机实现整体系统的控制。
本文的电子记分牌选用单片机AT89S52作为控制中心,通过单片机对比分和时间等信息进行处理。
系统通过七段共阴级LED数码管进行比分和时间的显示。
本文的电子记分牌,是应用在篮球比赛中的。
所在,在本文的电子记分牌中,总接入的七段共阴极LED数码管个数为3个。
这3个数码管中,有2个是三位一体的,用来对篮球比赛中两支球队的比分进行记录和显示,分数的显示区域是0至999,完全可以满足篮球比赛对分数记录和显示的要求。
还有1个四位一体的数码管用来对篮球比赛的用时进行记录和显示,在这个四位一体的数码管中,有两个用来对比赛耗时的分钟进行显示,还有两个用来对比赛耗时的秒进行显示。
通常情况下,整个篮球比赛的赛程是执行倒计时的形式。
所以,本文的电子记分牌结合实际的篮球比赛情况,也采用这种倒计时的形式进行计时。
在篮球比赛开始之,就按照篮球比赛的规则事先将比赛的总时间调好,并通过数码管显示。
在比赛开始后,点击倒计时开始按钮,此时系统开始工作。
在时间归为0以后,倒计时过程结束,蜂鸣器开始报警,告知裁判和球员,时间已经走完,比赛结束。
本文的电子记分牌,允许操作者根据实际的篮球比赛场上情况,随时对记分牌的数值和倒计时所剩的时间进行调整。
本系统的计时范围是0至99分钟,能够满足实际篮球比赛对时间监测的要求。
完了完成电子记分牌的各种功能,本文在系统中设置了8个独立的按键。
有4个按键用来作为篮球比赛中两队分数的输入。
另外4个按键用来完成分数和时间的调整,系统的启动、暂停和停止,以及在中场休息时的比分调换。
2.2系统主要功能模块的选型
从电子记分牌的实际功能出发,本系统的硬件模块主要有以下几部分组成:
(1)电源电路模块;
(2)单片机AT89S52模块;
(3)时钟振荡电路模块;
(4)复位电路模块;
(5)按键控制电路模块;
(6)显示电路模块;
(7)蜂鸣报警电路模块;
基于电子记分牌的上述模块以及需要实现的各种功能,本系统选用的主要芯片是:
AT89S52、74HC373、七段共阴LED显示器、独立式按键等。
2.2.1单片机选型
本论文中的单片机选用的为AT系列单片机中的AT89S52。
AT89S52具有的优点很多,它是低电压和高性能的CMOS8位单片机[1]。
芯片内部包括8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器,还有256bytes的随机存取数据存储器。
该芯片能够使用ATMEL公司的高密度和非易失性存储技术生产,能偶完全兼容标准MCS-51的指令系统[2]。
芯片内部还设置有8位通用中央处理器以及相对应的Flash存储单元[3]。
AT89S52的40个引脚如图2-2所示。
其中,有32个引脚是外部双向输入/输出(I/O)端口,它的内部还含有2个外中断口,以及2个16位可编程定时计数器。
它还具有2个全双工串行通信口。
该芯片能够利用通常编程方法实现程序的在线编写,并把通用的微处理器和Flash存储器进行有机的汇总[4]。
图2-2AT89S52管脚图
AT89S52的各管脚主要功能如下[5]:
XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚)是用来作为振荡器输入输出端口,通常情况下,外部需要接入12MHz晶振。
RST/DDVP(9脚)是用来作为复位输入端口,通常外围电路中需要接入电阻和电容,合并成一种复位电路。
VCC(40脚)和VSS(20脚)作为系统的供电端口使用,需要相对应的接入+5V电源的正负端。
P0~P3是可编程通用I/O脚,它的功能是通过软件来实现的。
在本文的电子记分牌中,P0端口(32~39脚)被用来作为N1功能控制端口,相对应的和N1的功能管脚相互连接。
13脚用来作为IR输入端,10脚和11脚用来作为I2C总线控制端口,相对应的分别接入N1的SDAS(18脚)以及SCLS(19脚)端口。
12脚、27脚和28脚用来作为握手信号功能端口使用,通过在实际中连接主板CPU对应的功能端,便于用在目前制式的检测或者会聚调整状态进入的控制功能。
该芯片的中断源为向CPU发出中断请求的来源。
AT89S52内部总共含有6个中断源,其中,有2个是外部中断(INT0和INT1)、有3个是定时器中断(定时器0、1和2)和1个串行中断。
AT89S52的中断源如图2-3所示:
图2-3AT89S52中断源
AT89S52的极限参数为[6]:
工作温度范围是-55℃~125℃;
储藏温度是—65℃~150℃;
任一引脚对地电压都是-1V~7V;
最高工作电压为6.6V;
直流输出电流为15mA。
2.2.2显示器选型
系统的显示器通常用来作为数据信息的输出设备,显示器的类型有很多种。
在基于单片机技术设计的系统内,使用最为广泛的共有两种显示器。
第一种是发光二极管显示器,也就是LED显示器;
第二种是液晶显示器,也就是LCD显示器。
LED和LCD显示器各自具有不同的特点,相对来说,两种显示器共有的优点是结构简易,性价比高,接口形式方便使用,并且都具有广泛的应用范围。
发光二极管,也就是LED。
通过发光二极管能够构成显示屏,并且显示屏中的每个点均属于一个或多个发光二极管。
利用控制电路能够实现对二极管的有效控制。
这种方式能够控制二极管的亮和灭,并且能够通过这种方法控制点的发光与否。
然后,通过控制让整个大屏幕系统对图案进行显示。
液晶显示器的LCD中,使用最为广泛的一种是TFT类型。
这种类型的LCD显示器是通过光源、液晶光栅以及芯片控制电路构成的。
LCD的光源一般情况下会显示常亮的白色强光。
在光线在液晶液晶屏中通过的情况下,可以将电压进行转变,转换到液晶颗粒的滤光方向上,使得每个点的颜色发生变化,并且以一定的强度实施图案的显示[7~9]。
液晶显示器的型号有很多种,依据显示方式的不同能够分成不同的显示类型。
其中,包括:
段式显示,行点阵式显示以及全点阵式显示,共3种类型。
液晶显示器中的段式显示类型和数码管显示的原理很相似。
行点阵式型液晶显示器,通常情况下是用来显示英文字符。
全点阵式液晶显示器,一般情况下用来对信息进行显示,显示的范围比较多样,例如:
汉字、图形以及图表等信息[10,11]。
本文的电子记分牌用到的数码管结构如图2-4所示。
图2-44位一体共阴极数码管
如上图2-4,LED显示器还可以叫做数码管。
LED显示器的内部构造中,通常是具有8个发光二极管。
其中,7个长条形的发光管进行整齐的排列,在外部看来呈现一种“日”字形。
还有一种发光管会在显示器右下方作为小数显示时使用。
这种数码管能够实现各种数字和部分英文字母的显示。
LED显示器主要具有两种不同的构建形式:
一种是基于8个发光二极管的阳极,将阳极全部连接以后,就可以称作是共阳极LED显示器;
还有一种是基于8个发光二极管的阴极,将阴极全部连接在一起以后,就可以称作是共阴极LED显示器。
共阴极和共阳极分别如图2-5所示。
图2-5共阴与共阳极LED显示器
在本文的篮球比赛电子记分牌中,基于实际篮球比赛对记分牌提出的功能要求,本文共选用了2个数码管。
其中,1个共阴极的三位一体的数码管,用于对篮球比赛双方的分数进行显示;
还有1个四位一体的数码管,用于对篮球比赛的用时进行显示。
在图2-5的上半部分是共阴级数码管显示器的结构。
在共阴极数码管中,如果将8个发光二极管的阴极相互链接起来,倘若要点亮a至g内的任何一盏灯,仅仅通过相对应的端口,在这个端口上输入高电平就能够实现该目的。
表2-1代码对应表
显示
字符
共阴极
段码
共阳极
3FH
C0
8
7FH
80H
1
06H
F9
9
6FH
90H
2
5BH
A4
A
77H
88H
3
4FH
B0
B
7CH
83H
4
66H
99H
C
39H
C6
5
6DH
92H
D
5EH
A1H
6
7DH
82H
E
79H
86H
7
07H
F8
F
71H
8EH
在表2-1中,对共阳极与共阴极的LED显示器内,数字、字母与显示代码之间的对应关系进行了汇总。
输入低电平的情况下将是数码管中的段处于截止状态。
例如:
想要数码管显示数字“3”,那么想要显示这个数字的话,只需要把对应的a、b、c、d、g段中输入高电平信号即可,与此同时在其它段内输入低电平信号。
输入完成以后,就能成功将数码管中的数字“3”实现点亮。
共阴级以及共阳级结构的LED显示器中,所有的笔划段名和安排位置都具有一致性。
在二极管导通的情况下,每个二极管相对的笔划段都将被点亮,并通过点亮的笔划段进行有规则的组合,并对各种字符进行最终的显示。
8个笔划段h、g、f、e、d、c、b、a,分别对应1个字节,也就是8位的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0。
所以,通过8位二进制码就能够对想要
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