籃球賽計分計時器的設計和制作畢業(yè)論文范文（設計）

論文題目籃球賽計分計時器的設計和制作目錄【內容摘要】7【關鍵詞】71、概述72、系統總體設計83、硬件設計電路圖84、系統硬件設計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單片機小系統電路結構1144顯示器及其接口1144174HC164芯片管腳功能及電路114428位數碼管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)壓電路設計與原理145、系統軟件設計1551主函數流程圖1552鍵盤掃描流程圖156、系統的制作與調試1661上電初始化系統1662分數的修改和增減1663實驗結果1664系統實物圖177、總結18參考文獻19ABSTRACT20KEYWORDS20致謝21籃球賽計分計時器的設計和制作電子信息工程123456789哈哈指導老師XXX副教授【內容摘要】隨著科技的發(fā)展，籃球計分計時器不僅應用于NBA，CBA這樣專業(yè)的籃球賽場上，也廣泛應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計。該設計不僅介紹了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計和工作過程。本設計具有低功耗，可靠性，安全性以及成本低的特點。應用了數字電路，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。【關鍵詞】籃球計分計時；單片機；系統設計與制作1、概述體育比賽計時計分系統是對體育比賽過程中所產生的時間,比分等數據進行快速采集記錄，加工處理，傳遞利用的信息系統。根據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包括測量類，評分類，命中類，制勝類得分類等多種類型。籃球比賽是根據運動隊在規(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是一種得分類型的系統。籃球比賽的計時計分系統由計時器，計分器等多種電子設備組成，同時，根據目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽計時計分系統設備應能夠與現場成績處理，現場大屏幕，電視轉播車等多種設備相聯，以便實現高比賽現場感，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用，目前已經成為測量控制應用系統中的優(yōu)選機種和新電子產品的關鍵部位。世界各大電氣廠家，測控技術企業(yè)，機電行業(yè)，競相把單片機應用于產品更新，作為實現數字化，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，由計時器，計分器，綜合控制器和24秒控制器等組成。2、系統總體設計由于本系統的硬件設計較為簡單，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，里面已經集成了很多功能，所以很多軟件處理就可以使用內部資源。系統設計框圖如下單片機鍵盤場地標致報警顯示3、硬件設計電路圖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數數數VIN1GND2VOUT37805T175VS1LED1LED2C2100U/16VC3470U/16VR4223R12231234D1F1220V75V數數P101P0039P112P0138P123P0237P134P0336P145P0435P156P0534P167P063P178P0732RST9EA/VP31P3010ALE/PROG30P311PSEN29P3212P2728P3313P2627P3414P2526P3515P2425P3616P2324P3717P222318XTAL2P21219XTAL1P202120GNDVC4089S51470470470470470470470470VCP00P01P02P03P04P05P06P07Y124MC133PC233PVCS1C122UVCR1210KVCLS1SPEAKERR150KC110U1188227733664455JP1HEADER4X2VCC4220U/16V00100110IN5IN6IN7IN8DIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG6DIG7VC4、系統硬件設計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段共陽數碼管作為顯示器件。6個用于記錄甲、乙兩隊的分數，每隊3個，顯示分數范圍可達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。比賽前，將時間設置好，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。為了配合計時器調整時間和計分器校正比分，設計了4X4按鍵，K1K9用于輸入甲、乙兩隊的分數。K11用于啟動和暫停賽程時間等功能（當時間變?yōu)榱銜r該按鍵用來調節(jié)數，K12K13用于調整時間，K14用來復位24秒。另外還設計了定時報警系統，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束。42電路工作原理421計分電路主要由單片機AT89S51、LED數碼顯示器、及按鍵開關組成。其工作過程如下按鍵開關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K2K5、單片機AT89C51及LED顯示器等構成，采用雙電源供電。單片機采用5V，數碼管采用15V采用單片機直接驅動數碼管顯示。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。時間設置完后，啟動定時器T1開始倒計時，待到24秒進攻時間結束時，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、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS51指令系統及80C51引腳結構，芯片內集成了通用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提供了一種靈活性高且價廉的方案。本設計只用到12個I/O口，其中P2口是用作鍵盤接收數據，P0口是用作數碼管輸送數據。P1口的4個I/O口是用作場地選擇。432單片機小系統電路結構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，串行輸入數據，然后并行輸出。數據通過兩個輸入端（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據輸入。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，數據右移一位，輸入到Q0，Q0是兩個數據輸入端（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位數碼管八段數碼管比七段數碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極COM的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極COM接到5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極COM的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極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，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。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的串行口上用于數碼的顯示。數碼顯示模塊如圖25所示。4544鍵盤工作原理鍵盤對單片機輸入數據，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)同樣需變成數字量“0”和“1”，開關的一端（列線）通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數字“0”實現的。鍵盤處理程序的任務是確定有無鍵按下，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，廣泛應用于錄音機和收音機之中。LM386內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。第三級中的T8和T9管復合成PNP型管，與NPN型管T10構成準互補輸出級。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數數5、系統軟件設計51主函數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、系統的制作與調試61上電初始化系統在單片機工作之前，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，看看所有的數碼管顯示是否正常，如果某個數碼管不歸零，還得先調節(jié)它為0。然后按下開啟鍵，這樣就可以計時分計分了。62分數的修改和增減分數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是藍隊的分數增加，2和3是紅隊的分數增加。按鍵10是比分的修改，進入修改模式之后，按鍵10閃爍數值移動，可以修改對應閃爍的值，輸入09可以修改相應的值了，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，進入調試模式后，按鍵10是閃爍數值移動，可以修改對應的值，輸入正確時間即可，按鍵11退出按鍵14是比賽時暫停或突發(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實驗結果經過硬件的制作和軟件的調試，現在已經全部實現了題目要求的功能，分數的調整和時間的修改使用了鍵盤調試，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，我已經把功能美化了，效果也比較完美。64系統實物圖7、總結本作品采用8位AT89S51單片機作為控制核心，利用單片機內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，分數的修改更為方便。顯示部分使用74HC164芯片驅動的數碼管，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，顯示出來的數字大才能讓觀眾看得見，如果我就選擇數碼管，亮度高，數字清晰，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，首先是數碼管的尺寸不達到要求，賽場上使用的數碼管一般為大型的數碼管，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)產品，供大家使用。參考文獻1樓然苗,李光飛單片機課程設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,孫崢電子線路基礎西安西安電子科技大學出版社200364TIMWILLIAMS電路設計技術與技巧北京電子工業(yè)出版社200655謝自美電子線路設計實驗測試（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基礎高等教育出版社2003年7陳明熒8051單片機設計實訓教材清華大學出版社2004年8全國大學生電子設計競賽組委會第四屆全國電子設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用與實驗復旦大學出版社2004年10閻石數字電子技術基礎高教出版社2004年DESIGNANDPRODUCTIONOFBASKETBALLSCOREBOARDTIMERABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,BASKETBALLSCOREBOARDTIMERISNOTONLYAPPLIESTONBA,CBAPROFESSIONALBASKETBALLCOURT,ALSOWIDELYUSEDI