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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:
3
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:
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[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.
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[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:
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[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,.,firehazard,hasposedaseriousthreattohumanlifeandproperty,anddamagedgreatlytotheecologicalenvironmentthathumansurvivaldependson.Inordertopreventfiresandreducefirelosses,ithasagreatimportancetodevelopapracticalcontrolsystemthatintegratingthefunctionsofintelligentfiredetectionandautomaticfighting.Comparedwithexistingfirealarmsystems,thissystemhasthefollowingcharacteristics.First,byintegratingthedetectionfunctionsoftemperaturesensorandsmokesensor,itcanreducetheomissionrateandfalsealarmrate.Second,thesystemcanmonitorflammableplacesconvenientlyduetothehuman-computerinteractionsystem.Third,thesystemcanrealizemulti-pointdataloggingandenlargealarmrange.Last,theusageofhigh-pressurenitrogengastoextinguishingfiredoesnotspoiltheenvironmentandhasgoodeconomicreturns.
WorkingprincipleofthesystemParametersforfiredetectionThissystemchoosessmokeandtemperatureasfiredetectionparameters.Ithasacomplexfiredetectingsystemcomposedofthesmokedetectorandthethermaldetector.Compositedetectioncaneliminatetheinterferenceandfalsealarmcausedbynon-firesignalswhichhaven’tmultiplesignalparametersoftherealfire.Thesesignalsincludedust,water,gasandtobaccosmoke.TheoverallsystemplandesignTheprincipleofthesinglechipmicrocomputerbasedautomaticalarmandfireextinctionsystemisshowninFigure1.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-selectinglineandthe"NOR"fromthewritingsignalWR.ALEconnectsSTART,.,theanalogueinformationisdecidedbytheinputchannelselectedandtheconversionstarts.TheoutputenablesignalOEisdecidedbythereadingsignalRDandthe"NOR"fromthechip-selectingline.TheoutputofthedataisfollowedbyareadingoperationfromADC0816.TheconversionendingsignalEOC"NOT"connectswiththeINT1of8051.Attheendingoftheconversion,EOCturnsfrom0to1.AtlastINT1is0andtheinterruptisopen.Accordingtothelineselectionanddecodingconnectioninfigure3,theaddressesofADC0816analogchannel0to16areduplicated.Oneassigningmethodis:
FDF0H~FDFFH.TheinputvoltageVIN=D*VREF/255=5D/255.
ThedesignofkeyboardinterfacecircuitIntheprocessofdesigningthekeyboardinterfacecircuit,thenumberof
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