單片機(jī)-籃球比賽計(jì)分器

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)第1章 概 述體育比賽計(jì)分系統(tǒng)是對(duì)體育比賽過程中所產(chǎn)生的時(shí)間,比分等數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集記錄，加工處理，傳遞利用的信息系統(tǒng)。根據(jù)不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的不同比賽規(guī)則要求，體育比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)包括測(cè)量類，評(píng)分類，命中類，制勝類得分類等多種類型。籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)?；@球比賽的計(jì)時(shí)系統(tǒng)由計(jì)時(shí)器等多種電子設(shè)備組成，同時(shí)，根據(jù)目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽計(jì)時(shí)系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能夠與現(xiàn)場(chǎng)成績(jī)處理，現(xiàn)場(chǎng)大屏幕，電視轉(zhuǎn)播車等多種設(shè)備相聯(lián)，以便實(shí)現(xiàn)高比賽現(xiàn)場(chǎng)感，表演娛樂觀眾等功能目標(biāo)。由于單片機(jī)的集成度高，功能強(qiáng)，通用性好

2、，特別是它具有體積小，重量輕，能耗低，價(jià)格便宜，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使單片機(jī)迅速得到了推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)成為測(cè)量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機(jī)種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位。世界各大電氣廠家，測(cè)控技術(shù)企業(yè)，機(jī)電行業(yè)，競(jìng)相把單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，智能化的核心部件。籃球比賽計(jì)分器就是以單片機(jī)為核心的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)，由于對(duì)于單片機(jī)是剛剛學(xué)習(xí)，對(duì)于編程也不是十分熟練，故本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容相較簡(jiǎn)單，達(dá)不到正式比賽需求，僅供學(xué)習(xí)之用。本系統(tǒng)是采用單片機(jī)AT89C52作為本設(shè)計(jì)的核心元件。利用7段共陰LED作為顯示器件。在此設(shè)計(jì)中共接入了8個(gè)7段共陰LED顯示器，其中4個(gè)用于記錄AB隊(duì)

3、的分?jǐn)?shù)，每隊(duì)2個(gè)LED顯示器顯示范圍可達(dá)到099分，足夠滿足賽程需要，另外4個(gè)LED顯示器則用來記錄賽程時(shí)間，其中2個(gè)用于顯示分鐘，2個(gè)用于顯示秒鐘。賽程計(jì)時(shí)采用到計(jì)時(shí)方式。即比賽前將時(shí)間設(shè)置好，比賽開始時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)，直至計(jì)時(shí)到零為止。計(jì)時(shí)范圍可達(dá)到099分鐘，也完全滿足實(shí)際賽程的需要。其次，為了配合計(jì)時(shí)器和計(jì)分器校正調(diào)整時(shí)間和比分，我特定在本設(shè)計(jì)中設(shè)立了11個(gè)按鍵，其中8個(gè)用于設(shè)置，交換場(chǎng)地，啟動(dòng)和暫停等功能第2章 籃球比賽計(jì)分器原理2.1 籃球比賽計(jì)分器系統(tǒng)方案論證2.1.1 籃球比賽計(jì)分器的原理本課題以增強(qiáng)型單片機(jī)AT89C51為核心，設(shè)計(jì)制作籃球比賽計(jì)分器。針對(duì)籃球比賽中有得1、2、3分

4、，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)加分錯(cuò)誤的情況，本人設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易籃球賽計(jì)分器主要通過按鍵實(shí)現(xiàn)以下功能：能夠進(jìn)行加1、2、3分；能夠進(jìn)行減1分。并通過3個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行顯示。根據(jù)前面的設(shè)計(jì)的任務(wù)的要求，本設(shè)計(jì)任務(wù)主要具有以下幾個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊；按鍵模塊；數(shù)碼顯示模塊。本設(shè)計(jì)由單片機(jī)模塊部分植入主程序，通過按鍵部分進(jìn)行加1、2、3分以及減1分操作，最終在3個(gè)LED數(shù)碼管上顯示結(jié)果。本系統(tǒng)是以C語(yǔ)言作為編輯語(yǔ)言，采用單片機(jī)AT89C51作為本設(shè)計(jì)的核心元件。利用7段共陽(yáng)LED作為顯示器件。在此設(shè)計(jì)中共接入了3個(gè)7段共陽(yáng)LED顯示器，分別表示個(gè)位，十位，百位用于記錄該隊(duì)的分?jǐn)?shù)， 3個(gè)LED顯示器顯示范圍可達(dá)到0999分，能

5、夠滿足籃球比賽的需要。并設(shè)置有4個(gè)按鍵：K1，K2,K3,K4。當(dāng)比賽隊(duì)得1分時(shí)，按下k1鍵加1分，得2分時(shí)按k2鍵加2分，得3分時(shí)按下k3鍵加3分。如分?jǐn)?shù)計(jì)錯(cuò)需減分時(shí)，每按一次k4鍵減1分。2.1.2 數(shù)碼管顯示原理假設(shè)我們要顯示一個(gè)數(shù)字2, 那么 A、B、G、E、D這5個(gè)段的發(fā)光管亮就可以了，C、F、H不亮，同時(shí)由于接法為共陰接法，那么為高電平是亮，低電平是滅。從高往低排列， P1.7-P1.0寫成二進(jìn)制為01011011， 把他轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制則為5BH。我們可以根據(jù)硬件的接線把數(shù)碼管顯示數(shù)字編制成一個(gè)表格，見下表，以后直接調(diào)用就行了。數(shù)碼管的接口有靜態(tài)接口和動(dòng)態(tài)接口兩種。靜態(tài)接口為固定顯

6、示方式，無閃爍，其電路可采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陰接GND，本次課程設(shè)計(jì)由于所需數(shù)碼管不多，故可用些種方法接線。這種接法占用接口多，僅能接少量數(shù)碼管。動(dòng)態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示的頻率較高時(shí)，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個(gè)接口完成字形碼的輸出，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點(diǎn)亮。2.1.3單片機(jī)模塊單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多功能I/O口等計(jì)算機(jī)所需要的基本部件的大規(guī)模集成電路，又稱MCU。AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash

7、只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C51有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。本設(shè)計(jì)P1口接四個(gè)開關(guān)

8、，分別作為比分+1、+2、+3、1分的控制按鍵；P0、P2口和P3口分別按靜態(tài)接口方法接兩個(gè)數(shù)碼管來顯示比分。2.1.4按鍵模塊根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該籃球賽計(jì)分器共有4個(gè)按鍵：K1、K2、K3、K4，分別實(shí)現(xiàn)的功能是加1、2、3分和減1分。K1與P1的1腳相連，K2與P1的2腳相連，K3腳與P1的3腳相連，K4鍵與P1的4腳相連，4個(gè)按鍵共用一個(gè)地端。2.2 電路總體框架基于單片機(jī)系統(tǒng)的籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的系統(tǒng)構(gòu)成圖如下圖所示計(jì)時(shí)顯示復(fù)位晶振控制鍵盤AT89C52計(jì)分顯示調(diào)時(shí)和計(jì)分鍵盤圖3.1 硬件電路框圖2.3 控制芯片AT89C2051簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)中，AT89C2051單片機(jī)是核心器件，它控制著電路

9、各部分的工作，內(nèi)部的精密比較器和定時(shí)器同時(shí)還是A/D轉(zhuǎn)換電路的組成部分。電壓數(shù)字量的運(yùn)算比較、電路工作狀態(tài)的判斷與指示、快速充電放電與涓流充電的選擇以及負(fù)壓的檢測(cè)等等都是在單片機(jī)控制下實(shí)現(xiàn)的。AT89C2051單片機(jī)的基本特點(diǎn)如下：AT89C2051是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，內(nèi)含2k字節(jié)的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），其擦寫周期約1000次。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。AT89C2051單片機(jī)的工作電

10、壓范圍較寬，可在2.7V6V電壓范圍內(nèi)工作。它的工作頻率為0Hz24MHz，支持降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式（低功耗空閑和掉電模式），空閑方式下停止CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式下保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C2051還具有兩級(jí)加密程序存儲(chǔ)器，使用者可以根據(jù)需要對(duì)程序進(jìn)行加密，實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的目的?？紤]到在單片機(jī)的很多應(yīng)用中，需要使用發(fā)光二極管（LED）進(jìn)行指示，AT89C2051的輸出端口被設(shè)計(jì)成可直接驅(qū)動(dòng)LED，可以省去外加的驅(qū)動(dòng)電路，節(jié)省資源6。AT89C2

11、051內(nèi)部資源主要有：2k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，15個(gè)I/O口線（其中P1是一個(gè)完整的8位雙向I/O口），兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口（可編程串行UART通道），精密模擬比較器，片內(nèi)振蕩器以及時(shí)鐘電路。AT89C2051引腳如圖3.2所示。(RXD)P3.0(TXD)P3.1XTAL2RST/VPPXTAL1(INT0)P3.2(INT1)P3.3(T0)P3.4(T1)P3.5GNDVCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1(AIN1)P1.0(AIN0)P3.71234567891011121314151

12、617181920圖3.2 AT89C2051引腳圖AT89C2051I/O口功能說明：1.P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。2P1口：P1口是一組8位雙向I/0口，P1.2P1.7提供內(nèi)部上拉電阻，由于P1.0和P1.1是內(nèi)部精密比較器的同相輸入端（AI

13、N0）和反相輸入端（AIN1），所以內(nèi)部無上拉電阻，如果需要作為通用I/O口，應(yīng)在外部接上拉電阻。Pl口輸出緩沖器可灌入20mA電流并可直接驅(qū)動(dòng)LED。當(dāng)P1口引腳寫入“1”時(shí)可作輸入端，當(dāng)引腳P1.2P1.7用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們因內(nèi)部上拉電阻的作用而輸出電流（IIL）。3P3口：P3口的P3.0P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的7個(gè)雙向I/O口。P3.6沒有引出管腳，它作為一個(gè)通用I/O口但不可訪問，可作為片內(nèi)比較器的輸出信號(hào)，P3口緩沖器可吸收20mA電流。當(dāng)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口由于上拉電阻的存在而輸出電流（

14、IIL）。P3口還可以用于特殊的功能，如下表所示。表3-1 P3口引腳功能引腳功能特性P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外中斷0）P3.3（外中斷1）P3.4T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入）4.ALE/：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖可用于鎖存地址的低八位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖。如有必要

15、，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。5. EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編成，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件使用12V編程電壓Vpp。6.XTAL1：振蕩器反

16、相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。7XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。TR0=0顯示時(shí)間和比分停止計(jì)時(shí)開始計(jì)時(shí)TR0位取反加減分處理開始/暫停按鈕按下?開始/暫停按鈕按下?YNYN圖3.2 主程序流程圖2.4 主程序代碼設(shè)計(jì)根據(jù)流程圖，設(shè)計(jì)主程序代碼如下：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int 初始化sbit P10=P10; 按鍵k1sbit P11=P11; 按鍵k2sbit P12=P12; 按鍵k3sbit P13=P13; 按鍵k4uchar code tab=0x00,0x01,0x02,0x03

17、,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09;void main() uchar k1=0; while(1) if(P10 = 0) k1 += 1; 分?jǐn)?shù)加1while(P10 = 0); if(P11 = 0) k1 += 2; 分?jǐn)?shù)加2 while(P11 = 0); if(P12 = 0) k1 += 3; 分?jǐn)?shù)加3while(P12 = 0);if(P13 = 0) k1 -= 1; 分?jǐn)?shù)減1while(P13 = 0);if(k1 1000) 分?jǐn)?shù)大于999，歸0k1 = 0;P0 = tabS1/100; 百位P3 = tabS1%100/10; 十位P2 =

18、tabS1%10; 個(gè)位總 結(jié)本次課程設(shè)計(jì)用到的仿真軟件有Protues和Keil uvision。在用Protues進(jìn)行仿真之前，先要用KEIL UVISION軟件將我們編寫好的匯編程序編譯。具體方法是先新建一項(xiàng)目，之后輸入編寫的程序，輸入完成后保存然后執(zhí)行項(xiàng)目、編譯，在目標(biāo)文件夾內(nèi)生成編譯好的程序文件，其中*.HEX文件就是我們所需要的目的文件，在之后電路設(shè)計(jì)好后用于導(dǎo)入AT89C52中執(zhí)行其功能。然后在生成*.HEX文件后，進(jìn)入Protues軟件，此時(shí)軟件已自動(dòng)打開一新建項(xiàng)目。我們可直接在其中構(gòu)建電路圖，點(diǎn)擊板面左側(cè)按鍵P，在彈出的Pick devices對(duì)話框中進(jìn)行元器件的選擇，元器件

19、都找到后，先進(jìn)行排版再按照電路圖連接，連接好后，雙擊AT89C52在彈出對(duì)話框中選擇單片機(jī)中要輸入的程序，在輸入程序后，即可開始進(jìn)行仿真了，選擇執(zhí)行后點(diǎn)擊開關(guān)可觀察到數(shù)碼管亮，并能實(shí)現(xiàn)加1、加2、加3、減1功能。在這次的課程設(shè)計(jì)中，雖然在理論上對(duì)單片機(jī)有了簡(jiǎn)單基本的了解，但是在真正的動(dòng)手操作中還是存在很多的不足，這些個(gè)不足有體現(xiàn)在自己的粗心大意上，更多的是對(duì)知識(shí)的應(yīng)用上能力有所欠缺，以至完成這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)花費(fèi)了不少時(shí)間。但是最終通過自己的努力，查閱資料，詢問同學(xué)，完成了這次的單片機(jī)的設(shè)計(jì)，在以后的學(xué)習(xí)中我也會(huì)更多的重視自己理論和實(shí)踐的結(jié)合能力，提高自身綜合能力。最后，我還要感謝在此次課程設(shè)計(jì)中幫助過我的老師和同學(xué)。在他們的鼎力幫助我才能順利的完成了本次課程設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)，李群芳、黃建編著，電子工業(yè)出版社；2