1、單片機實現籃球記分牌的設計目錄摘要2第1章 引 言 1.1 單片機的特點及發展概況31.2 單片機的基本組成31.3 單片機的特點31.4 單片機的應用31.5 單片機的發展概況41.6單片機在籃球記分牌中的應用4第2章 籃球記分牌硬件設計 2.1 設計題目分析52.2 系統硬件設計52.3 硬件設計電路圖13第3章 籃球記分牌系統軟件設計3.1 軟件設計思路及程序流程圖153.2 程序清單26 第4章 畢業設計小結 計心得及改進41致 謝42 參考文獻43 摘 要： 單片機是把主要計算機功能部件都集成在一塊芯片上的微型計算機。它是一種集計數和多接口于一體的微控制器，被廣泛應用在智能產品和工業

2、自動化上，而51單片機是個單片機中最為典型和最有代表性的一種 本次畢業設計的主要任務是設計一個籃球比賽記分牌，包括硬件設計和軟件設計。硬件設計的主要任務是：LED數碼管顯示、按鍵控制系統設計以及輔助功能的設計。軟件設計包括：功能選擇、倒計時的實現。本文主要介紹了單片機實現籃球記分牌的整個設計流程，采用匯編語言編寫程序。本課題選擇AT89C51為核心控制元件，設計了日常比賽中用到的籃球記分牌。設計同時引用MAX7219專用LED驅動芯片，解決了多位LED數碼管同時顯示的問題，硬件結構緊湊，成本低。該單片機籃球記分牌可適應不同籃球規則，通過按鍵修改每個設置。運行可靠，具有一定的使用價值和競爭價值。

3、關鍵詞 ： AT89C51單片機、LED數碼管、MAX7219、匯編、籃球記分牌 第一章 引 言1.1單片機的特點及發展概況 單片機是一個單芯片形態,面向控制對象的嵌入式應用計算機系統.它的出現及發展使計算機技術從通用型數值計算領域進入到智能化的控制領域.從此,計算機技術在兩個重要領域通用計算機領域和嵌入式計算機領域都得到了極其重要的發展,并正在深深地改變著我們的社會。1.2 單片機的基本組成 單片機的結構特征是將組成計算機的基本部件集成在一塊晶體芯片上,構成一臺功能獨特的,完整的單片微型計算機.1.3 單片機的特點單片機獨特的結構決定了它具有如下特點.(1)高集成度,高可靠性 單片機將各功能

4、部件集成在一塊晶體芯片上,集成度很高,體積自然也是最小的.芯片本身是按工業測控環境要求設計的,內部布線很短,其抗工業噪音性能優于一般通用的CPU.單片機程序指令,常數及表格等固化在ROM中不易破壞,許多信號通道均在一個芯片內,故可靠性高.(2)控制功能強 為了滿足對對象的控制要求,單片機的指令系統均有極豐富的條件:分支轉移能力,I/O口的邏輯操作及位處理能力,非常適用于專門的控制功能.(3)低電壓,低功耗 為了滿足廣泛使用于便攜式系統,許多單片機內的工作電壓僅為1.8V3.6V,而工作電流僅為數百微安.(4)優異的性能價格比 單片機的性能極高.為了提高速度和運行效率,單片機已開始使用RISC流

5、水線和DSP等技術.單片機的尋址能力也已突破64KB的限制,有的已可達到1MB和16MB,片內的ROM容量可達62MB,RAM容量則可達2MB.由于單片機的廣泛使用,因而銷量極大,各大公司的商業競爭更使其價格十分低廉,其性能價格比極高.1.4單片機的應用 由于單片機功能的飛速發展,它的應用范圍日益廣泛,已遠遠超出了計算機科學的領域.小到玩具,信用卡,大到航天器,機器人,從實現數據采集,過程控制,模糊控制等智能系統到人類的日常生活,到處都離不開單片機.其主要的應用領域如下。(1)在測控系統中的應用 單片機可以用于構成各種工業控制系統,自適應控制系統,數據采集系統等.例如,工業上的鍋爐控制,電機控

6、制,車輛檢測系統,水閘自動控制,數控機床及軍事上的雷達,導彈系統等。(2)在智能化儀器儀表中的應用 單片機應用于儀器儀表設備中促使儀器儀表向數字化,智能化,多功能化和綜合化等方向發展.單片機的軟件編程技術使長期以來測量儀表中的誤差修正,線性化的處理等難題迎刃而解。(3)在機電一體化中的應用 單片機與傳統的機械產品結合使傳統的機械產品結構簡化,控制走向智能化,構成新一代的機電一體化產品.這是機械工業發展的方向。(4)在智能接口中的應用 計算機系統,特別是較大型的工業測控系統中采用單片機進行接口的控制管理,單片機與主機并行工作,可大大提高系統的運行速度.例如,在大型數據采集系統中,用單片機對模/數

7、轉換接口進行控制不僅可提高采集速度,還可以對數據進行預處理.如數字濾波,誤差修正,線性化處理等.(5)在人類生活中的應用 單片機由于其價格低廉,體積小巧,被廣泛應用在人類生活的諸多場合,如洗衣機,電冰箱,空調器,電飯煲,視聽音響設備,大屏幕顯示系統,電子玩具,信用卡,樓宇防盜系統等.單片機將使人類的生活更加方便舒適,豐富多彩。1.5 單片機的發展概況 單片機出現的歷史并不長,它的產生與發展和微處理器的產生與發展大體上同步.1970年微型計算機研制成功后,隨即在1971年,美國Intel公司生產出了4位單片機4004,它的特點是結構簡單,功能單一,控制能力較弱,但價格低廉.1976年Intel公

8、司推出了MCS-48系列單片機,它以體積小,功能全,價格低等特點獲得了廣泛的應用,成為單片機發展進程中的一個重要階段,此可謂是第一代單片機.在MCS-48系列單片機的基礎上,Intel公司在20世紀80年代初推出了第二代單片機的代表MCS-51系列單片機.這一代單片機的主要技術特征是為單片機配置了完美的外部并行總線和串行通信接口,規范了特殊功能寄存器的控制模式,以及為增強控制功能而強化布爾處理系統和相關的指令系統,為發展具有良好兼容性的新一代單片機奠定了良好的基礎.近幾年出現了具有許多新特點的單片機,可稱之為第三代單片機.它以新一代的80C51系列單片機為代表.同時16位單片機也有很大發展.盡

9、管目前單片機品種繁多,但其中最為典型的仍當屬Intel公司的MCS-51系列單片機.它的功能強大,兼容性強,軟硬件資料豐富.國內也以此系列的單片機應用最為廣泛.直到現在MCS-51仍不失為單片機中的主流機型.在今后相當長的時間內,單片機應用領域中的8位機主流地位還不會改變.1.6單片機在籃球記分牌中的應用 由于本次設計的簡單籃球記分牌體積小，故要求其控制器體積更小以便能嵌入其結構之中。單片機以微小的體積和編程的靈活性而產生多種控制功能，完全可以滿足需求。可以適應不同規則下操作。其具體功能及實現在以下兩章做詳細介紹。 第二章 硬件設計2.1 設計題目分析題目：籃球比賽電子記分牌 題目要求：1.顯

10、示球隊的英文名稱(縮寫)或用LED點陣顯示中文名 2.顯示比分用三位數表示 3.顯示比賽剩余時間，進攻剩余時間，這些剩余時間變為0時發出相應警報 4.可用按鍵顯示修改球隊名稱，及比賽剩余時間，并設置暫停鍵。 球隊名 _ _ _ vs _ _ _ 比分 _ _ _ : _ _ _ 比賽剩余時間 _ _ : _ _ 第_場 進攻剩余時間 _ _2.2 系統硬件設計 面板設計： 球 隊 名 _ _ _VS_ _ _ active比 分 _ _ _ : _ _ _ start attack setn比賽倒計時 _ _ : _ _ setft up down第 _ 場 進攻倒計時_ _ 按 鍵 操 作籃

11、球記分牌的實現方法有很多，可以分為兩大類：第一類是全部采用硬件實現；第二類是采用硬件和軟件想結合的方法實現。這里采用單片機實現電子鐘屬于第二種方法。 該設計的籃球記分牌基本功能如設計題目要求所述（1） 用三位英文字母縮寫代表球隊名，采用MAX7219專用LED驅動芯片實現靜態顯示，共6位LED（2） 采用單片機的動態掃描方式動態顯示比分、比賽倒計時、進攻倒計時、場次，共需要13位LED數碼管（3） 通過按鍵修改球隊名稱，及比賽剩余時間等，并設置暫停鍵，實現倒計時全部暫停。按鍵有6個分別為 START鍵 ATTACK鍵 UP鍵 DOWN鍵 SETN 鍵 SETFT鍵和一個狀態開關active （

12、4） 通過蜂鳴器發出倒計時到報警信號，節時到報警2秒鐘，竟工倒計時到報警1秒按鍵及開關功能設定 START鍵 比賽開始/暫停ATTACK鍵 進攻開始UP鍵 加1DOWN鍵 減1SETN 鍵 設置球隊名、節時、節數、進攻限時SETFT鍵 修改比分、修正比賽時間、修正進攻時間開關active 比賽前/比賽中狀態開關硬件設計框圖： 蜂鳴報警單片機鍵盤LED顯示系統硬件設計1. 器件選型（1） 根據以上列出的主要功能，單片機可選用Atmel公司生產的，與8031完全兼容的AT89C51單片機，該單片機除了具有8031所有的功能外，該單片機還帶有4KBde FLASH的程序存儲器，外部不需要擴展程序存儲

13、器，此時P0、P1、P2、P3可以用做通用I/O口使用。另外，選用該單片機可以減低系統成本，由于不需要擴展外部 ROM存儲器，系統的數量減少，使硬件結構更加緊湊，系統性能更好。（2） MAX7219專用LED驅動芯片，是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅動器。每片可驅動8位7段加小數點的共陰極數碼管，可以數片級聯，而與微處理器的連接只需3根線。MAX7219內部設有掃描電路，除了更新顯示數據時從單片機接收數據外，平時獨立工作，極大地節省了MCU有限的運行時間和程序資源。（3） 由于一個按鍵要實現多種狀態轉換所以，按鍵采用獨立式鍵盤結構。（4） 報警電路采用單音頻報警（5

14、） 綜合其優缺點，LED顯示采用動靜結合方式。2.MAX7219芯片簡介MAX7219芯片上包括BCD譯碼器、多位掃描電路、段驅動器、位驅動器和用于存放每個數據位的8×8靜態RAM以及數個工作寄存器。通過指令設置這些工作寄存器，可以使MAX7219進入不同的工作狀態。A.管腳說明 圖1是MAX7219的管腳分布圖。其中：(1)DIN為串行數據輸入端。當CLK為上升沿時，數據被載入16 b內部移位寄存器。(2)CLK為串行時鐘輸入端。其最大工作頻率可達10 MHz。(3)LOAD為片選端，當LOAD為低電平時，芯片接收來自DIN的數據，LOAD回到高電平時，接收的數據將被鎖定。

15、0;   圖2反映了DIN，CLK和LOAD的工作時序。(4)DIG0DIG7為吸收顯示器共陰極電流的位驅動線。其最大值可達500 mA，關閉狀態時，輸出VCC。(5)SEGASEGG，DP為驅動顯示器7段及小數點的輸出電流，一般為40 mA左右，可軟件調整，關閉狀態時，接入GND。(6)DOUT為串行數據輸出端，通常直接接入下一片MAX7219的DIN端。 B.操作指令MAX7219有5個工作狀態寄存器，分別是譯碼方式選擇、亮度調節、掃描位數設定、待機開關、顯示器檢測。除空指令外，7219的所有操作指令都是2個字節，前一個是操作代碼，后一個是操作數。下面用十六進制數對控制

16、命令加以說明。C.譯碼方式選擇操作代碼為“09H”，操作數為“0”或“0FFH”。選中“0”則不使用BCD譯碼器，在顯示數字或符號時，按每段點亮與否編排傳送碼。而選中“0FFH”時，則按8421標準二進制編碼來代表相應的顯示數字，如表1所示。需要說明的是，無論譯碼與否，表1中操作數的最高位D7均為小數點，“1”為亮，“0”為滅，所以表1中所列是小數點不亮時的操作數。D.亮度調節操作代碼為“0AH”，操作數如表2所示。這個指令可以用來調節顯示器的亮度，改變其操作數可以改變MAX7219內部掃描脈沖的寬度，從而使電流的平均值有所變化，這個電流平均值可以從最小的1/32至最大的31/32之間進行16

17、級調節。MAX7219還提供了一種硬件調整顯示器亮度的方式，即通過第18管腳的ISET和VCC之間跨接的一個電阻來調節其亮度，段驅動平均電流大約為流過此電阻電流的100倍，實際應用中常用十幾k的電阻直接接入即可。E. 掃描位數設定操作代碼為“0BH”，操作數如表3所示。如果所用的顯示器少于8位，則應通過這條指令設置相應的位數。因為設置的位數如果比實際使用的位數大，就會形成“虛位”，而一旦對“虛位”進行操作，將會引起整個顯示器的混亂，這是需要加以注意的。另外，掃描位數的設置，會影響到掃描頻率的變化，相應地，顯示器亮度也會隨著變化，所以應先確定掃描位數，再設置顯示器亮度。F.待機開關 &

18、#160;  操作代碼為“0CH”，操作數為“0”或“1”。    操作數為“0”，則顯示器不工作(滅燈)，反之，顯示器正常工作。待機狀態下，7219的工作電流僅為150A。G.顯示器檢測    操作代碼為“0FH”，操作數為“0”或“1”。    選擇操作數為“1”時，可點亮整個顯示器，通常用來檢查數碼管及連接電路是否存在故障。檢測時，不會改變各位原有的顯示數據，即檢測完畢后，再送入不檢測指令“0”，又可恢復顯示原數據。H. 位操作指令位操作指令就是對8個數碼管顯示內容的操作，也是2個字節，第

19、1個字節是位的代碼，如表4所示，第2個字節則根據譯碼方式的選擇，來使用表1中的編碼。需要說明的是，上述所有指令的輸入，不分先后(但每個指令2個字節的秩序不能顛倒)。通常，前5條指令一般在上電初始化程序中加以設置，而在工作程序中，僅使用位操作指令即可。另外，MAX7219上電時，譯碼方式、亮度調節、掃描位數、待機開關、顯示檢測等5個控制寄存器全部歸零。I.與單片機的連接MAX7219與51單片機的連接形式有2種，一種是將MAX7219的3個輸入端DIN，CLK和LOAD與1951單片機的任意3個端口連接；一種則是直接與51單片機的串行接口相連。以下分別介紹這2種方式。J. 與單片機任意

20、3個端口連接的方式    假定按圖3所示方法連接。 MAX7219每次接收2個字節，高位在先，其指令可編寫為：      *以下是MAX7219與單片機串行接口及MAX7219之間多片聯級知識，在此只作粗略介紹* * * * *   K.用單片機的串行接口如果將MAX7219的DIN接入單片機的RXD，CLK接入TXD，LOAD選任一口線，則可通過單片機串行口對MAX7219像對其他設備一樣按模式0進行發送操作。但由于串行口數據緩沖寄存器SBUF為右移發送，所以MAX7219的所有命令和操作數與第一種方式相比均應反轉，見表59。注意表6中操作數的最低位D0為小數點。L.MAX7219的多片級聯MAX72