实训项目篮球记分牌单片机设计.docx

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实训项目篮球记分牌单片机设计

单片机课程设计报告书

课题名称

篮球赛计时计分电路

姓名

学号

院系

通信与电子工程学院

专业

电子信息工程

指导教师

2012年6月14日

一、设计任务及要求：

。

1.1设计任务

设计一个单片机系统用于篮球比赛计时计分，满足以下功能要求：

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；能随时刷新甲、乙两队在整个比赛过程中的比分；中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置；比赛结束时，能发出报警声。

1.2设计要求

1. 画出总体设计框图，以说明计时计分器独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系。

2. 设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。

3. 选择合适的元器件，在面板上接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在确定电路充分正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。

4. 在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线进行合理布局，进行整个计时计分电路的接线调试。

指导教师签名：

2012年6月14日

二、指导教师评语：

指导教师签名：

年月日

三、成绩

验收盖章

年月日

篮球计时计分电路课程设计

（湖南城市学院通电与电子工程学院电子信息工程专业,益阳,413000）

1设计任务

1.1设计目的

1.了解计时计分器组成及工作原理。

2.进一步掌握计时计分器的设计方法

3.进一步掌握芯片的逻辑功能及使用方法。

4.熟悉集成电路的引脚安排.。

1.2设计指标

设计一个单片机系统用于篮球比赛计时计分，满足以下功能要求：

（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、乙两队在整个比赛过程中的比分。

（3）中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置。

（4）比赛结束时，能发出报警声。

1.3设计要求

1. 画出总体设计框图，以说明计时计分器独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系。

2. 设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。

3. 选择合适的元器件，在面板上接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在确定电路充分正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。

4. 在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线进行合理布局，进行整个计时计分电路的接线调试。

2、设计思路与总体框图.

本设计是采用AT89C52单片机为核心设计的一个用于赛场的篮球计时计分器。

本设计采用定时器T0中断计时，显示部分分为计时和计分显示两部分，均采用共阴极LED显示。

单片机P3口（P3.0——P3.5）是计时计分显示共用的扫描口，P0口是计时数据输出口，P2口是计分数据输出口。

计时部分计时范围宽，而且可定时设定与小时、分钟调整；计分部分调整灵活，显示范围宽，足以满足各种规模赛程需要。

两个显示模块均采用动态扫描方式显示。

图1所示为计时计分器的总体框图。

▲图1计时计分器结构框图

3、系统硬件电路的设计

3.1、时钟电路

MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，此放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接时钟源即可构成时钟电路。

有内部和外部两种时钟产生方式。

本设计采用的是外部方式。

3.2、复位电路　　

复位电路的基本功能是：

系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。

为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。

上电复位设利用电容充电来实现的，即上电瞬间RST/Vpd端的电位与Vcc相同，随着充电电流的减少，RST/Vpd的电位下降，最后被嵌位在0V。

按钮电平复位是当按下按钮后，电源Vcc通过电阻R施加在单片机复位端RST/Vpd上，实现单片机复位。

本设计采用的是上电+按钮电平复位电路，是上电自动复位与按钮电平复位电路的组合，当振荡频率选11.0592MH时。

电容C取10uＦ，R取10K，Rs取1K。

3.3、按键控制电路　

设计采用的是用查询方式的，也就是把按键接在P1口，用程序查询方式查询那个按键按下，执行相应的操作。

3.4、数码管显示电路

数码管实际上是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。

我们分别把他命名为A,B,C,D,E,F,G,H。

假设我们要显示一个数字2,那么A、B、G、E、D这5个段的发光管亮就可以了，C、F、H不亮，同时由于接法为共阳接法，那么为低电平是亮，为高电平是灭。

从高往低排列，P1.7-P1.0写成二进制为01111110，把他转化为16进制则为A2H。

本设计采用的是数码管动态显示。

3.5、定时报警电路

定式报警电路

4、软件设计

4.1、程序流程图

篮球比赛中，得分可分为1分、2分、3分三种情况，但为了方便我们在这只设置加1分，得2分、3分的情况可用按2次、3次加1分得到。

还设置了定是报警键。

根据这样的设计要求，结合数码管的显示以及52单片机中计数器的工作实现方式、接口应用、中断控制等可设计出程序流程图如下：

4.2、程序分析

本设计采用AT89S52单片机中的一个16位的定时/计数器T0，分别由TH0和TL0组成，它们均是8位寄存器，在特殊功能寄存器中占地址8AH-8DH。

它们用于存放定时或计数的初始值。

此外，内部还有一个8位的方式寄存器TMOD和一个8位的控制寄存器TCON。

用于选择和控制定时/计数器的工作。

5程序设计仿真

在计算机中打开PROTEUS软件，建立新的项目，在元件库中选择相应的元件，放在编辑窗口中，依次连线，组成仿真原理图。

计时工作仿真状态图：

甲乙两队计分工作仿真状态图：

6.总结与体会

6.1总结

1.根据原理和芯片引脚图，分功能设计原理图，并根据接线顺序分步骤验证。

2.容易出现故障为接触不良。

a） 集成块引脚方向预先弯好对准面板的金属孔，再小心插入。

b） 导线的剥线长度与面包板的厚度相适应（比板的厚度稍短）。

c）导线的裸线部分不要露在板的上面，以防短路。

d） 导线要插入金属孔中央。

3.注意芯片的控制引脚必须正确接好

4.检查故障时除测试输入、输出信号外，要注意电源、接地和控制引脚。

5.要注意芯片引脚上的信号与面包板上插座上信号是否一致（集成块引脚与面包板常接触不良）。

6.2体会

这次课程设计历时二个星期左右，通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。

回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在接近两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对C语言程序设计掌握的不够……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

7.参考文献：

附1

/*******************************************************************************

程序名：

篮球记分牌测试程序

编辑时间：

2012-06-14

编辑者:

修改时间：

硬件平台：

MCU:

At89C51晶振：

12MHz

硬件连接：

功能说明：

按下K1键，甲队加1分按下K2键，乙队加1分按下K5交换记分牌

按下K3键，开始/停止比赛按下K4：

调整比赛时间

第1~4位数码管为比赛时间的分和秒，第5~8位数码管分别为两队的分数

测试结果：

OK

注意:

*******************************************************************************/

//头文件

#include

#include

#include"display.h"

#include"delay.h"

#include"key.h"

//变量定义

unsignedchardisp_buff1[4]={1,2,0,0};//比赛时间显示缓冲区

unsignedchardisp_buff2[4]={0};//两队得分显示缓冲区

unsignedcharminute=12,second=0;//比赛时分秒

unsignedcharscore1=0,score2=0;//两队的比赛得分

bitvolatilefinish_flag=0;//比赛完成标志位

unsignedcharnum=0;//定时累加计数

unsignedcharkey=0;//保存键值

//定时器T0初始化函数

voidinitial（）

{

TMOD=0x80;

TH0=（65536-10000）/256;

TL0=（65536-10000）%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

/*********************************************************************************

函数名：

数码管显示缓冲区数组处理函数

入口参数：

无

出口参数：

无

*********************************************************************************/

voiddispose（void）

{

disp_buff1[0]=minute/10;//分钟的十位

disp_buff1[1]=minute%10;//分钟的个位

disp_buff1[2]=second/10;//秒钟的十位

disp_buff1[3]=second%10;//秒钟的个位

disp_buff2[0]=score1/10;//甲队得分的十位

disp_buff2[1]=score1%10;//甲队得分的个位

disp_buff2[2]=score2/10;//乙队得分的十位

disp_buff2[3]=score2%10;//乙队得分的个位

}

//主函数

voidmain（void）

{

unsignedchartemp;

initial（）;//定时器T0初始化

while

（1）

{

key=key_scan（）;//按键扫描

switch（key）

{

case1:

score1++;//K1按下，甲队加1分

if（score1==100）score1=99;

break;

case2:

score2++;//K2按下，乙队加1分

if（score2==100）score2=99;

break;

case5:

temp=score1;//K5按下，交换记分牌

score1=score2;

score2=temp;

break;

case3:

TR0=~TR0;//K3按下，停止或开始比赛

break;

case4:

if（TR0==0）//停止比赛时，按下K4键可以调整比赛时间

{

minute++;

if（minute==60）

minute=0;

}

break;

default:

break;

}

dispose（）;

diaplay（disp_buff1,disp_buff2）;

if（finish_flag）

{

P1^=0x08;

minute=second=0;

}

}

}

//定时器T0中断服务函数

voidT0_time（）interrupt1

{

TH0=（65536-20000）/256;

TL0=（65536-20000）%256;

num++;

if（num==250）

{

num=0;

if（second==0）

{

if（minute==0）//比赛时间到，则停止计时

{

TR0=0;

finish_flag=1;

}

else

{

second=60;

minute--;

}

}

second--;

}

}

/*****************************************************************************

程序名：

8位共阳七段数码管动态显示程序

编辑时间：

2012-06-14

编辑者：

x_z_y

QQ：

812550826

修改时间：

硬件平台：

MCU：

At89c51晶振：

12MHz8位共阳七段数码管

硬件连接：

第1~4位数码管段选————P0位选————P3^0,P3^1,P3^2,P3^3

第5~8位数码管段选————P2位选————P3^0,P3^1,P3^2,P3^3

注意：

*****************************************************************************/

//头文件

#include

#include

#include"delay.h"

#include"display.h"

//变量定义

unsignedcharcodedisptable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71

};//定义0~F所对应的十六进制数组disptable

/****************************************************************************

函数名：

一位数码管显示函数

入口参数：

unsignedcharnum对应的第几个数码管

unsignedchardat1，dat2对应要显示的数

出口参数：

无

****************************************************************************/

voidseg_display（unsignedcharnum,unsignedchardat1,unsignedchardat2）

{

P3&=0xf0;//消影

P0=~disptable[dat1];//第1~4位数码管段选

P2=~disptable[dat2];//第5~8位数码管段选

P3=_cror_（0x08,num）;//位选

}

/****************************************************************************

函数名：

八位数码管显示函数

入口参数：

unsignedchar*disp_buff1,*disp_buff2对应要显示的数缓冲数组指针

出口参数：

无

****************************************************************************/

voiddiaplay（unsignedchar*disp_buff1,unsignedchar*disp_buff2）

{

unsignedchari;

for（i=0;i<4;i++）//循环扫描数码管

{

seg_display（i,disp_buff1[i],disp_buff2[i]）;

delay_ms（3）;

}

}

/**************************************************************

程序名：

STC89C52RD+四个独立按键的程序

编辑时间:

2012-06-14

编译环境：

keilc

硬件平台：

STC89C52RD+单片机，11.0592MHZ晶振四个独立按键

功能描述：

sbitK1=P1^0;//K1——甲对加分键

sbitK2=P1^1;//K2——乙队加分键

sbitK3=P1^2;//K3——开始/停止比赛

sbitK4=P1^5;//K4——调整比赛时间

sbitK5=P1^6;//K5——甲乙队交换记分牌

注意：

***************************************************************/

//头文件

#include

#include"delay.h"

#include"key.h"

//硬件定义

sbitK1=P1^0;//K1——甲对加分键

sbitK2=P1^1;//K2——乙队加分键

sbitK3=P1^2;//K3——开始/停止比赛

sbitK4=P1^5;//K4——调整比赛时间

sbitK5=P1^6;//K5——甲乙队交换记分牌

/***************************************************************************************

函数名：

三个独立键盘扫描函数

函数入口：

无

函数出口：

无

***************************************************************************************/

unsignedcharkey_scan（void）

{

unsignedcharkey=0;

if（K1==0）//甲对加分键

{

delay_ms

（2）;

if（K1==0）

{

while（K1==0）;

key=1;

}

}

elseif（K2==0）//乙队加分键

{

delay_ms

（2）;

if（K2==0）

{

while（K2==0）;

key=2;

}

}

elseif（K3==0）//开始/停止比赛

{

delay_ms

（2）;

if（K3==0）

{

while（K3==0）;

key=3;

}

}

elseif（K4==0）//调整比赛时间

{

delay_ms

（2）;

if（K4==0）

{

while（K4==0）;

key=4;

}

}

elseif（K5==0）//甲乙队交换记分牌

{

delay_ms

（2）;

if（K5==0）

{

while（K5==0）;

key=5;

}

}

returnkey;

}

//********************延时函数*******************************

//头文件

#include

#include

#include"delay.h"

//延时xus的函数

voiddelay_us（unsignedintxus）

{

while（xus--）

_nop_（）;

}

//延时xms的函数

voiddelay_ms（unsignedintxms）

{

while（xms--）

delay_us

（1）;

}

#ifndef__DISPLAY_H__

#define__DISPLAY_H__

voidseg_display（unsignedcharnum,unsignedchardat1,unsignedchardat2）;//一位数码管显示函数

voiddiaplay（unsignedchar*disp_buff1,unsignedchar*disp_buff2）;//八位数码管显示函数

#endif

#ifndef__DELAY_H__

#define__DELAY_H__

externvoiddelay_us（unsignedintxus）;//微秒延时

externvoiddelay_ms（unsignedintxms）;//毫秒延时

#endif