1、電子設(shè)計綜合訓練報告籃球計時器摘 要隨著我國體育事業(yè)的發(fā)展，籃球運動在我國早已成為廣大人民喜愛的運動，而籃球比賽也成為人們交流和娛樂的一種重要方式。而人們在各種籃球比賽賽事時越來越多注重公平公開，需要一種用于籃球賽事時的比賽基于單片機控制的籃球計時器正是一款具有全程計時、加時、暫停計時和記錄雙方比分等多功能的籃球計時器。它還具有結(jié)構(gòu)簡單，外圍電路少，體積小，使用方便、可靠性高經(jīng)濟等諸多優(yōu)點。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，可以說適用性廣、市場前景廣闊。設(shè)計者在熟悉了各種籃球比賽的賽事過程和單片機原理的基礎(chǔ)上，使用了單片機作為計時器的控制部分，通過程序查詢外部按鍵來調(diào)用不同的功

2、能程序?qū)崿F(xiàn)計時、加時、暫停、刷新比分、交換場地等功能，經(jīng)單片機處理過的數(shù)據(jù)送8位共陰數(shù)碼管顯示。此籃球計時器硬件電路主要有外圍按鍵部分、復(fù)位電路、單片機控制部分、比賽結(jié)束報警電路和數(shù)碼管顯示電路，軟件使用C語言編程。經(jīng)過protues仿真后實現(xiàn)了預(yù)想的各種功能。本設(shè)計報告從電路的結(jié)構(gòu)原理及各部分的主要功能、實現(xiàn)的具體方法等方面對籃球計時器做了詳細的介紹，附錄部分有系統(tǒng)原理圖和C語言源程序。關(guān)鍵字：單片機 數(shù)碼管 中斷 原理 仿真 體會目 錄一 概述11.1 設(shè)計背景11.2 設(shè)計任務(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42.1 AT89S52單片機42

3、.2 數(shù)碼管顯示42.3 時鐘晶振電路52.4 復(fù)位電路52.5 報警電路62.6 按鈕控制部分6三 軟件設(shè)計73.1 數(shù)碼管顯示73.2 消抖與延時函數(shù)73.3 比賽倒計時時間控制73.4 兩隊比分控制及分數(shù)交換73.5 比賽過程控制83.5.1 暫停的實現(xiàn)83.5.2 加時控制83.5.3 暫停時自鎖功能8四 軟件仿真9五 課程設(shè)計心得體會11參考文獻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)計背景 籃球比賽是根據(jù)運動隊在規(guī)定的比賽時間里得分多少來決定勝負的，因此，籃球比賽的計時計分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)。籃球比賽的計時計分系統(tǒng)由計時器，計分器等多種電子設(shè)備組成，同

4、時，根據(jù)目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽計時計分系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能夠與現(xiàn)場成績處理，現(xiàn)場大屏幕，電視轉(zhuǎn)播車等多種設(shè)備相聯(lián)，以便實現(xiàn)高比賽現(xiàn)場感，表演娛樂觀眾等功能目標。由于單片機的集成度高，功能強，通用性好，特別是它具有體積小，重量輕，能耗低，價格便宜，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特的優(yōu)點，使單片機迅速得到了推廣應(yīng)用?；@球計時計分器就是以單片機為核心的計時計分系統(tǒng)，由計時器，計分器，綜合控制器和24秒控制器等組成。1.2 設(shè)計任務(wù)和要求任務(wù)： 設(shè)計一個用于賽場的籃球計時計分器?；疽螅?1、能記錄整個賽程的比賽時間，并能修改比賽時間。 2、能隨時刷新甲、乙兩隊在整個過程中的比分。 3

5、、中場交換比賽場地時，能交換甲、乙兩隊比分的位置。 4、比賽結(jié)束時，能發(fā)出報警聲。擴展部分： 暫停功能、加時控制、暫停時自鎖功能1.3 硬件電路框圖圖 1.1 硬件設(shè)計圖1.4 軟件電路框圖圖 1.2 軟件設(shè)計圖二 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計2.1 AT89S52單片機AT89S52單片機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 單片機管腳圖其P0、P1、P2、P3口均都是準雙向I/O口。作輸入時，必須先向相應(yīng)的端口的鎖存器寫“1”，是下拉場效應(yīng)管截止，呈高阻態(tài)。其中P0口的每一位輸出可驅(qū)動8個LST

6、TL負載，但要驅(qū)動NMOS或其它拉電流負載時，引腳要外接上拉電阻，其余3個口可驅(qū)動4個LSTTL負載，P3口可做多功能口使用。此次設(shè)計中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)碼管單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管按顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，這里用的是動態(tài)掃描顯示。動態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有的顯示器的8個筆劃字段ah同名端并連在一起，而每一個顯示器的

7、公共極COM各自獨自地接受I/0線控制。CPU向字段輸出端口輸出字型碼時，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是使用哪個顯示器，則取決于COM端，而這一端是由I/O控制的，由單片機程序設(shè)定何時顯示哪一位。2.3 時鐘晶振電路時鐘晶振電路模塊為單片機提供特定的時鐘周期，以備單片機工作使用。單片機內(nèi)部有一個用于構(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，在兩引腳上外接時鐘源即可構(gòu)成時鐘電路。時鐘源的接法有內(nèi)部和外部時鐘產(chǎn)生方式，本設(shè)計用的是內(nèi)部產(chǎn)生方式，通過電容C1、C2微調(diào)作用與晶振產(chǎn)生12MHZ的時鐘頻率。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 報警電路電路采用的是峰鳴音報警電路，當暫停或計時時間到時蜂鳴器發(fā)出報警音。在圖中，P3.7接晶體管基極輸入端。當P3.7輸出高電平“1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當P3.7輸出低電平“0”時，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 報警電路2.6 按鈕控制部分對于比賽中的計時、計分、暫停、比分交換都需要由按鈕控制，按鈕與單片機的P1口連接，p1.0模式

9、選擇鍵，在系統(tǒng)復(fù)位時甲隊模式，按下為乙隊模式；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，系統(tǒng)進入暫停模式，此模式下封鎖加減分的按鍵，并且p1.5為減一分鐘；p1.5為加時模式、功能，每次可以加時五分鐘；p1.6為場地交換控制鍵。如圖2.6所示： 圖2.6 按鍵控制三 軟件設(shè)計3.1 數(shù)碼管顯示 4位數(shù)碼管顯示比賽的總時間，兩隊的比分分別顯示在2個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，外接上拉電阻來實現(xiàn)對段碼的顯示控制，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)實現(xiàn)。3.2 消抖與延時函數(shù)延時函數(shù)主要用于數(shù)碼管的動態(tài)顯示及按鍵消抖。在動態(tài)顯示時，控制每位數(shù)碼管顯示的時間間隔；按鍵控制時，用于消除抖動，判斷是否按鍵真的被按下。 3.3 比賽倒計時時間控制 采用定時器加中斷的方法對比賽時間進行倒計時控制。先選用定時器，設(shè)定總時間后，對其模式進行設(shè)定，計數(shù)初值進行裝載，由于時間較長，需要采用循環(huán)與中斷技術(shù)來實現(xiàn)1S的及整個比賽時間的運行。同時開CP

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

12、手動進行控制，可以通過對調(diào)兩隊的比分設(shè)置變量來在顯示器上實現(xiàn)交換比分的目的。本設(shè)計用與p1.6相連的按鈕控制，按下一次該鍵，可實現(xiàn)兩隊比分的交換，再按一次可對比分再次交換。3.5 比賽過程控制3.5.1 暫停的實現(xiàn) 比賽過程中，有隊請求暫停時，按下P1.4連接的按鍵，設(shè)置一變量j，初始時j=0，有鍵按下時加1，此時關(guān)cpu中斷，停止計數(shù)器計數(shù)及時間顯示。當需要繼續(xù)進行比賽時，再按一下暫停按鍵， j=2時開cpu中斷，允許計數(shù)器繼續(xù)計數(shù)及時間顯示，并設(shè)置j=0，使按鍵處于初始的待命狀態(tài)，如此循環(huán)，即可實現(xiàn)暫停與正常運行的相互切換。 加時控制 比賽結(jié)束時，比賽時間歸零，若兩隊的比分相同，則進入加時

13、模式設(shè)定，重新對比賽時間進行倒計時設(shè)定，按p1.5一次可實現(xiàn)加時5分鐘 。 暫停時自鎖功能 當比賽到中場休息時，此時進入暫停模式，但在工作人員不在或監(jiān)管不嚴的情況下，有無意操作或錯誤的按下按鍵。在暫停模式下，即p1.4=0時，經(jīng)過和p1.5相與的結(jié)果來控制加減分功能，而此時無論p1.5為0或1，相與的結(jié)果總為0，所以能實現(xiàn)自鎖功能。四 軟件仿真4.1 開始比賽，設(shè)定默認四節(jié)的總時間48分鐘，如圖4.1所示： 圖4.14.2 上面的液晶顯示為計時顯示。下面的液晶顯示為分數(shù)顯示“上側(cè)為A隊分數(shù)，下側(cè)為B隊。”換場后“上側(cè)為A隊分數(shù)，下側(cè)為B隊”。如圖4.2所示：圖4.24.3 按下P1.5鍵或一節(jié)

14、時間（12分鐘）結(jié)束時，蜂鳴器響，暫停比賽（如圖4.3.1中未時Q1基極為低電平，比賽正常進行；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，如此反復(fù)）。 圖 4.4 初始時，分別按下P1.1、P1.2、P1.3可實現(xiàn)A隊比分加1、加2.、減1；按P1.0進行模式切換，實現(xiàn)對B隊的相同操作。中場比分交換時，按下P1.7一次可進行兩隊比分顯示交替一次，如此往復(fù)。如圖、4.4.2所示： 圖 4.6全場比賽結(jié)束時，時間顯示為全0。若兩隊比分相同，按下P1.6鍵一次，可加時5分鐘，進行加時賽，直至倒計時結(jié)束，再有兩對分數(shù)情況確定繼續(xù)加時還是比賽結(jié)束。如圖、4.5.2所示： 圖五 課程設(shè)

15、計心得體會本次課程設(shè)計與以往有很多不同之處。其中最大的特點是做實物，在此要求下，老師給我們留了足夠的時間來讓我們完成這個看似很難的“工程”。隨著時間一天天的過去，我們慢慢的把程序調(diào)好，慢慢的學會了仿真，學會了調(diào)試，慢慢發(fā)現(xiàn)對單片機有了更深的了解，慢慢發(fā)現(xiàn)其實這個東西也不是傳說中的那么難。 在當設(shè)計剛開始的時候，我們兩個是一片茫然，不知道從何下手。軟件不會用，程序沒寫過，現(xiàn)在要突然做這么一個東西，當時的感覺一個字：難！看到同學都在有條不紊的進行著，特別是參加過比賽的同學，這對他們來說就是小菜一碟?。∥覀儺敃r真的很急啊，我們還要考研，看到自己的研友每天去自習，當時真是不想弄。但經(jīng)過我和同組的同學經(jīng)

16、過深入的討論與分析還是決定做，并選擇了這個硬件簡單軟件難度不大的籃球計時器，分配好工作，計劃好時間。工作就這樣開始了，我們每天花一點時間，每天解決一個小問題。通過單片機課程設(shè)計，加深了我們對單片機理論的理解，加強了理論聯(lián)系實際的能力，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)計過程中，學會了堅持不懈，不輕言放棄。設(shè)計過程，也好比是我們成長的歷程，常有一些不如意，這就像是對我們?nèi)松奶魬?zhàn)，勇敢過，戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。這個設(shè)計過程中，我們遇到了許多困難，例如在程序的編寫過程中常常出錯，經(jīng)常把共陰級和共陽級程序弄混。最后在我們共同的努力下，經(jīng)過

17、多次的嘗試我們的程序終于仿真成功。有時候，面對這些困難，真想要就此罷休，但是經(jīng)過同伴的鼓勵我明白了結(jié)果并不是全部，過程也是非常重要的。最終，我們完成了這個設(shè)計，雖然不是很成功，但是我們卻學到很多東西，可以說這次課程設(shè)計是我們大學生活不可多得的一次經(jīng)歷。參考文獻1 余發(fā)山 單片機原理及應(yīng)用技術(shù) 徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2003年12月2 徐仁貴，廖哲智單片微型計算機應(yīng)用技術(shù),機械工業(yè)出版社3 河南理工大學電氣學院.單片機實驗報告指導(dǎo)冊，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是定時用u

19、char j=0,l=0,hd=0,ld=0,m=0,n=0; /*hd表示紅隊得分，ld藍隊得分,l是封鎖信號* 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-; /*紅隊模式結(jié)束*if(n=1&l=0) /*藍隊加分模式* 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-; /* 藍隊模式結(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