籃球賽計分計時器的設(shè)計和制作畢業(yè)論文范文（設(shè)計）

論文題目籃球賽計分計時器的設(shè)計和制作目錄【內(nèi)容摘要】7【關(guān)鍵詞】71、概述72、系統(tǒng)總體設(shè)計83、硬件設(shè)計電路圖84、系統(tǒng)硬件設(shè)計941基本功能簡介942電路工作原理10421計分電路10422計時電路1043AT89S51單片機電路模塊10431AT89S51單片機的功能和管腳引用10432單片機小系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)1144顯示器及其接口1144174HC164芯片管腳功能及電路114428位數(shù)碼管1244374HC164電路連接124544鍵盤工作原理1246報警器13475V的穩(wěn)壓電源14471L7805穩(wěn)壓芯片管腳14472穩(wěn)壓電路設(shè)計與原理145、系統(tǒng)軟件設(shè)計1551主函數(shù)流程圖1552鍵盤掃描流程圖156、系統(tǒng)的制作與調(diào)試1661上電初始化系統(tǒng)1662分數(shù)的修改和增減1663實驗結(jié)果1664系統(tǒng)實物圖177、總結(jié)18參考文獻19ABSTRACT20KEYWORDS20致謝21籃球賽計分計時器的設(shè)計和制作電子信息工程123456789哈哈指導老師XXX副教授【內(nèi)容摘要】隨著科技的發(fā)展，籃球計分計時器不僅應(yīng)用于NBA，CBA這樣專業(yè)的籃球賽場上，也廣泛應(yīng)用于民用的普通球場上。本文詳細介紹一種基于AT89S51單片機的籃球計分計時器的設(shè)計。該設(shè)計不僅介紹了AT89S51單片機的工作原理，還介紹了單片機端口復用和內(nèi)部定時器的控制方法。介紹了顯示電路的工作過程和鍵盤掃描的控制原理，介紹了報警電路的設(shè)計和工作過程。本設(shè)計具有低功耗，可靠性，安全性以及成本低的特點。應(yīng)用了數(shù)字電路，模擬電路，單片機等專業(yè)理論知識，符合本專業(yè)的培養(yǎng)目標。【關(guān)鍵詞】籃球計分計時；單片機；系統(tǒng)設(shè)計與制作1、概述體育比賽計時計分系統(tǒng)是對體育比賽過程中所產(chǎn)生的時間,比分等數(shù)據(jù)進行快速采集記錄，加工處理，傳遞利用的信息系統(tǒng)。根據(jù)不同運動項目的不同比賽規(guī)則要求，體育比賽的計時計分系統(tǒng)包括測量類，評分類，命中類，制勝類得分類等多種類型?；@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，目前已經(jīng)成為測量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位。世界各大電氣廠家，測控技術(shù)企業(yè)，機電行業(yè)，競相把單片機應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實現(xiàn)數(shù)字化，智能化的核心部件。籃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。2、系統(tǒng)總體設(shè)計由于本系統(tǒng)的硬件設(shè)計較為簡單，外圍電路也相對少，只是寫軟件的時候比較復雜，采用以AT89S51單片機作為主控處理器，里面已經(jīng)集成了很多功能，所以很多軟件處理就可以使用內(nèi)部資源。系統(tǒng)設(shè)計框圖如下單片機鍵盤場地標致報警顯示3、硬件設(shè)計電路圖S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S1S12S13S14S15S16DIG0DIG1DIG2DIG3ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUA2ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUA1ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUA0ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUB2ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUB1ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUB0SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164VCVCVCVCVCVCOSCINBIT0BIT1BIT2BIT3BIT4BIT5BIT6BIT7BIT0BIT1BIT2BIT3BIT4BIT5BIT6BIT7BIT10BIT11BIT12BIT13BIT14BIT15BIT16BIT17BIT10BIT11BIT12BIT13BIT14BIT15BIT16BIT17BIT00BIT01BIT02BIT03BIT04BIT05BIT06BIT07BIT00BIT01BIT02BIT034BIT05BIT06BIT07BITB0ITB1ITB2ITB3ITB4ITB5ITB6ITB7BITB0ITB1ITB2ITB3ITB4ITB5ITB6ITB7BITB10ITB1ITB12ITB13ITB14ITB156ITB17ITB18BITB10ITB1ITB12ITB13ITB14ITB15ITB16ITB17BITB0ITB012ITB03ITB04ITB05ITB06ITB07ITB08BITB0ITB01ITB02ITB03ITB04ITB05ITB06ITB07SDASDASDASDASDASDASCLSCLSCLSCLSCLSCL1234J1SCLSDAVCGND數(shù)數(shù)數(shù)VIN1GND2VOUT37805T175VS1LED1LED2C2100U/16VC3470U/16VR4223R12231234D1F1220V75V數(shù)數(shù)P101P0039P112P0138P123P0237P134P0336P145P0435P156P0534P167P063P178P0732RST9EA/VP31P3010ALE/PROG30P311PSEN29P3212P2728P3313P2627P3414P2526P3515P2425P3616P2324P3717P222318XTAL2P21219XTAL1P202120GNDVC4089S51470470470470470470470470VCP00P01P02P03P04P05P06P07Y124MC133PC233PVCS1C122UVCR1210KVCLS1SPEAKERR150KC110U1188227733664455JP1HEADER4X2VCC4220U/16V00100110IN5IN6IN7IN8DIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG6DIG7VC4、系統(tǒng)硬件設(shè)計41基本功能簡介電路都采用單片機作為核心元件，利用個8段共陽數(shù)碼管作為顯示器件。6個用于記錄甲、乙兩隊的分數(shù)，每隊3個，顯示分數(shù)范圍可達000999分。足夠賽程計分的需要4個用于顯示倒計時時間2個用于顯示秒進攻時間1個用于顯示比賽的節(jié)數(shù)。比賽前，將時間設(shè)置好，比賽開始時啟動計時，直至倒計時到零為止。計時范圍可達到00分00秒99分59秒，能滿足實際賽程計時的需要。為了配合計時器調(diào)整時間和計分器校正比分，設(shè)計了4X4按鍵，K1K9用于輸入甲、乙兩隊的分數(shù)。K11用于啟動和暫停賽程時間等功能（當時間變?yōu)榱銜r該按鍵用來調(diào)節(jié)數(shù)，K12K13用于調(diào)整時間，K14用來復位24秒。另外還設(shè)計了定時報警系統(tǒng)，即一次進攻時間和比賽時間到時揚聲器發(fā)出不同的報警聲，提示進攻時間到或賽程結(jié)束。42電路工作原理421計分電路主要由單片機AT89S51、LED數(shù)碼顯示器、及按鍵開關(guān)組成。其工作過程如下按鍵開關(guān)K7K10組成甲、乙兩隊加減分控制。K7為甲隊加分，K8為減分；K9為乙對加分，K10為減分。422計時電路主要由按鍵開關(guān)K2K5、單片機AT89C51及LED顯示器等構(gòu)成，采用雙電源供電。單片機采用5V，數(shù)碼管采用15V采用單片機直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示。其工作過程如下當K2按下時秒顯示加1；當K2按下時,秒顯示減1；當K4按下時分鐘顯示加1，當K5按下時分鐘顯示減1。時間設(shè)置完后，啟動定時器T1開始倒計時，待到24秒進攻時間結(jié)束時，喇叭發(fā)出警告聲并停止計時。按下K11鍵復位24秒，等待比賽重新開始，按下K6鍵啟動計時，若比賽過程中有進球，需要給某隊加分。在該隊完成投籃并命中時，按下K6鍵暫停計時，加完比分后，等待裁判吹響開場哨，再啟動計時，比賽繼續(xù)進行。比賽過程中有某隊在24秒進攻時間內(nèi)投籃，算完成一次進攻，這時馬上按下K11，復位24秒，重新算一次進攻時間。如果比賽中裁判叫暫停，則只要按一下K6鍵，即可暫停計時。43AT89S51單片機電路模塊431AT89S51單片機的功能和管腳引用AT89S51是一個低功耗，高性能8位單片機，片內(nèi)含4KBYTESISPINSYSTEMPROGRAMMABLE的可反復擦寫1000次的FLASH只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFLASH存儲單元。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。本設(shè)計只用到12個I/O口，其中P2口是用作鍵盤接收數(shù)據(jù)，P0口是用作數(shù)碼管輸送數(shù)據(jù)。P1口的4個I/O口是用作場地選擇。432單片機小系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)44顯示器及其接口44174HC164芯片管腳功能及電路74HC164、74HCT164是高速硅門CMOS器件，與低功耗肖特基型TTLLSTTL器件的引腳兼容。74HC164、74HCT164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端（DSA或DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時鐘CP每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到Q0，Q0是兩個數(shù)據(jù)輸入端（DSA和DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復位MR輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。圖2IEC邏輯符號引腳信息4428位數(shù)碼管八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極COM的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極COM的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。44374HC164電路連接74LS164為串行輸入并行輸出的移位寄存器，可以作為靜態(tài)顯示器接口，接在89C51的串行口上用于數(shù)碼的顯示。數(shù)碼顯示模塊如圖25所示。4544鍵盤工作原理鍵盤對單片機輸入數(shù)據(jù)，鍵盤為44矩陣鍵盤，用AT89S51的并行口P1接44矩陣鍵盤，以P10P13作輸入線，以P14P17作輸出線44矩陣鍵盤識別處理每個按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，開關(guān)的一端（列線）通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務(wù)是確定有無鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。鍵盤原理圖見圖3246報警器LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中。LM386內(nèi)部電路原理圖如圖所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路。第一級為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負載；T3和T4信號從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負載，以增大放大倍數(shù)。第三級中的T8和T9管復合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準互補輸出級。二極管D1和D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。報警器電路原理圖如下LS1SPEAKERR150KC2005C3103R210C110U1188227733664455JP1HEADER4X2INVCCC4220U/16V475V的穩(wěn)壓電源471L7805穩(wěn)壓芯片管腳常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列和負電壓輸出的79系列。故名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO220的標準封裝，也有9013樣子的TO92封裝。472穩(wěn)壓電路設(shè)計與原理如下圖所示，電路先用一個降壓器把220V電壓降為75V的交流電。然后用4007二級管進行整流，再經(jīng)過7805穩(wěn)壓，濾波后就可以得到5V，1A的電壓電流供單片機和外圍電路使用了。電路原理圖如下VIN1GND2VOUT37805T175VS1LED1LED2C21000U/16VC3470U/16VR4223R12231234D1F1220V75V數(shù)數(shù)5、系統(tǒng)軟件設(shè)計51主函數(shù)流程圖開始初始化按鍵12是否按下比分修改時間修改刷屏重啟顯示延遲分數(shù)增減啟動是否有鍵按下暫停到24S進攻時間報警每小節(jié)結(jié)束時間是否到中場消息52鍵盤掃描流程圖開始有按鍵延遲行掃描列掃描鍵值查表返回6、系統(tǒng)的制作與調(diào)試61上電初始化系統(tǒng)在單片機工作之前，一定要連接好電源，并且檢查電源是否接反，確定無誤之后，可以上電開始工作，上電之后，看看所有的數(shù)碼管顯示是否正常，如果某個數(shù)碼管不歸零，還得先調(diào)節(jié)它為0。然后按下開啟鍵，這樣就可以計時分計分了。62分數(shù)的修改和增減分數(shù)的修改和時間的修改是通過鍵盤來控制的，具體的按鍵控制如下0和1是藍隊的分數(shù)增加，2和3是紅隊的分數(shù)增加。按鍵10是比分的修改，進入修改模式之后，按鍵10閃爍數(shù)值移動，可以修改對應(yīng)閃爍的值，輸入09可以修改相應(yīng)的值了，按鍵11是退出按鍵12是啟動按鈕按鍵13是比賽時間和第幾場的修改，進入調(diào)試模式后，按鍵10是閃爍數(shù)值移動，可以修改對應(yīng)的值，輸入正確時間即可，按鍵11退出按鍵14是比賽時暫?；蛲话l(fā)事件停止按鍵15是繼續(xù)比賽同時也是復位進攻時間63實驗結(jié)果經(jīng)過硬件的制作和軟件的調(diào)試，現(xiàn)在已經(jīng)全部實現(xiàn)了題目要求的功能，分數(shù)的調(diào)整和時間的修改使用了鍵盤調(diào)試，相對方便。時間采用倒計時方式顯示，比較直觀。在蔣教師的指導下，我已經(jīng)把功能美化了，效果也比較完美。64系統(tǒng)實物圖7、總結(jié)本作品采用8位AT89S51單片機作為控制核心，利用單片機內(nèi)部的中斷和定時器為時間計時，這樣可以減少外圍的其它計數(shù)芯片和控制電路，從而可以減少成本。按鍵使用4X4鍵盤，因為有16個按鍵可以組合使用，使在控制和時間，分數(shù)的修改更為方便。顯示部分使用74HC164芯片驅(qū)動的數(shù)碼管，其它顯示部分可以用液晶來顯示，比如說中文液晶12864，可以顯示漢字和字母，還有英文液晶204，1602等，但是用液晶的缺點就可以價格高，還有不直觀。因為在球場上我們是為了方便觀眾觀看的，顯示出來的數(shù)字大才能讓觀眾看得見，如果我就選擇數(shù)碼管，亮度高，數(shù)字清晰，而且便于攜帶。雖然如此，但是由于條件有限，本作品仍然不能推廣使用，首先是數(shù)碼管的尺寸不達到要求，賽場上使用的數(shù)碼管一般為大型的數(shù)碼管，這樣可能保證賽場上所有的觀眾都能看得見，如果條件許可我想用點陣來制作輸出的效果會更好，并且以滾動的形式顯示，這樣會有立體感。如果有機會的話，我想以后我會做一個真實的商業(yè)產(chǎn)品，供大家使用。參考文獻1樓然苗,李光飛單片機課程設(shè)計指導北京航空航天大學出版社20072蔡朝洋單片機控制實習與專題制作北京航空航天大學出版社20063閔銳,徐勇,孫崢電子線路基礎(chǔ)西安西安電子科技大學出版社200364TIMWILLIAMS電路設(shè)計技術(shù)與技巧北京電子工業(yè)出版社200655謝自美電子線路設(shè)計實驗測試（第二版）武昌華中科技大學出版社,200076童詩白，華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社2003年7陳明熒8051單片機設(shè)計實訓教材清華大學出版社2004年8全國大學生電子設(shè)計競賽組委會第四屆全國電子設(shè)計競賽獲獎作品選編北京理工大學出版社2001年9張友德趙志英途時亮單片微型機原理應(yīng)用與實驗復旦大學出版社2004年10閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)高教出版社2004年DESIGNANDPRODUCTIONOFBASKETBALLSCOREBOARDTIMERABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,BASKETBALLSCOREBOARDTIMERISNOTONLYAPPLIESTONBA,CBAPROFESSIONALBASKETBALLCOURT,ALSOWIDELYUSEDI