基于單片機(jī)控制的籃球計(jì)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)控制的籃球計(jì)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)based on microcontroller basketball scoring system design摘要當(dāng)下籃球運(yùn)動(dòng)越來越受大眾歡迎，籃球比賽也越來越多，傳統(tǒng)記分牌不夠方便，該設(shè)計(jì)基于89c51單片機(jī)設(shè)計(jì)，可滿足一般籃球賽事需要，具有比賽小節(jié)計(jì)時(shí)顯示、24秒計(jì)時(shí)以及比賽分?jǐn)?shù)的實(shí)時(shí)顯示功能，比賽小節(jié)時(shí)間計(jì)時(shí)及24秒計(jì)時(shí)都使用倒計(jì)時(shí)顯示，可有裁判控制開始、暫停，比賽分?jǐn)?shù)使用雙方各使用三位七段數(shù)碼管顯示，也由裁判控制分?jǐn)?shù)加減。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，運(yùn)行穩(wěn)定，方便操作。關(guān)鍵字：記分牌、單片機(jī)、計(jì)時(shí)summarymoment more and more po

2、pular basketball, basketball game more and more, traditional scoreboard is not convenient enough, the design is based on 89c51 microcontroller designed to meet the general needs basketball tournament, with game time display section, 24 seconds chronograph and game scores real-time display function,

3、the game section and 24 seconds time timekeeping timing countdown display is used, the referee can control start, pause, game scores with two sides each with three seven-segment led display, also controlled by the referee fraction addition and subtraction. the entire system is simple and practical,

4、stable, easy to operate.keywords: scoreboard, microcontroller, timing 目錄前言3一、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)41.1 總體方案41.1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容41.1.2 設(shè)計(jì)要求41.2 系統(tǒng)組成4二、硬件設(shè)計(jì)42.1 at89c51的介紹42.2 復(fù)位電路52.3 鍵盤控制電路52.4 顯示電路6三、軟件設(shè)計(jì)73.1 主程序設(shè)計(jì)73.2 鍵盤識(shí)別及處理程序設(shè)計(jì)83.3 顯示子程序設(shè)計(jì)9四、系統(tǒng)調(diào)試94.1 軟件模擬調(diào)試9五、總結(jié)9附錄11電路原理圖：11程序源代碼：12前言體育比賽記分系統(tǒng)是對(duì)體育比賽過程中所產(chǎn)生的比分等數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集記錄，

5、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，體育比賽的記分系統(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。比如籃球比賽是根據(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，籃球比賽的記分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)。籃球比賽的記分系統(tǒng)由計(jì)分器等多種電子設(shè)備組成，同時(shí)，根據(jù)目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽記分系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能夠與現(xiàn)場(chǎng)成績處理，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，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

6、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?；@球計(jì)時(shí)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)，由計(jì)時(shí)器，計(jì)分器，綜合控制器和24秒控制器等組成。一、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.1 總體方案此記分器的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下2個(gè)組成，即鍵盤模塊、以及顯示模塊。以單片機(jī)為核心，配以一定的外圍電路和軟件，以實(shí)現(xiàn)比賽計(jì)分器的功能。它由硬件部分和軟件部分組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的硬件電路設(shè)計(jì)方框圖如圖所示。硬件電路設(shè)計(jì)方框圖針對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程如下展開：（1）需求分析。了

7、解設(shè)計(jì)所需功能，并提出相應(yīng)解決方法。（2）方案選定。根據(jù)需求，選擇一套可行高效的方案。（3）芯片選擇。根據(jù)所選的方案，選用合適的芯片、器件、編程語言等。（4）設(shè)計(jì)原理圖。采用選擇的方案、器材，查閱資料、繪制電路原理圖。（5）程序設(shè)計(jì)。根據(jù)原理圖及功能要求繪制程序流程圖，并編程調(diào)試程序直至程序可滿足需求。（6）電路仿真。通過proteus軟件仿真電路，改進(jìn)不足之處。1.1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）給甲、乙兩隊(duì)分別設(shè)置加分按鈕，各按鈕按下分別實(shí)現(xiàn)給甲、乙隊(duì)加分。（2）給甲、乙兩隊(duì)分別設(shè)置減分按鈕，各按鈕按下分別實(shí)現(xiàn)給甲、乙隊(duì)減分。（3）設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕，按下實(shí)現(xiàn)甲、乙隊(duì)總分回到初始分及顯示。（4）設(shè)置計(jì)

8、時(shí)開始/暫停按鈕，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的暫停/開始。（5）設(shè)置24秒倒計(jì)時(shí)啟動(dòng)按鈕，按下啟動(dòng)24秒計(jì)時(shí)。1.1.2 設(shè)計(jì)要求（1）方案合理、正確，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。（2）軟件設(shè)計(jì)要求盡可能精練、簡(jiǎn)短和運(yùn)行可靠。（3）硬件電路要求簡(jiǎn)單明了，以節(jié)約成本。1.2 系統(tǒng)組成硬件電路由復(fù)位按鈕、80c51單片機(jī)、鍵盤和兩個(gè)12個(gè)共陽極數(shù)碼管、蜂鳴器等組成。軟件部分主程序主要由系統(tǒng)初始化段、鍵盤識(shí)別、鍵值處理、數(shù)碼管顯示、計(jì)時(shí)子程序組成。二、硬件設(shè)計(jì)2.1 at89c51的介紹at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read

9、only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。at89c51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。2.2 復(fù)位電路為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電

10、復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5v5%，即4.755.25v。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)vcc超過4.75v低于5.25v以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路2.3 鍵盤控制電路在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少i/o口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口(如p1口)就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)

11、按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵(9鍵)。如圖所示。矩陣式鍵盤電路需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，上圖中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的i/o口作為輸出端，而列線所接的i/o口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。具體的識(shí)別及編程方法如下所述。矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別方法確

12、定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。行掃描法行掃描法又稱為逐行(或列)掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如上圖所示鍵盤，介紹過程如下。判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線y0-y3置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。判斷閉合鍵所在的位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線

13、交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。2.4 顯示電路顯示器采12個(gè)共陽極數(shù)碼管，來實(shí)現(xiàn)顯示器的動(dòng)態(tài)掃描，動(dòng)態(tài)掃描的頻率有一定的要求，頻率太低，led將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。如頻率太高，由于每個(gè)led點(diǎn)亮的時(shí)間太短，led的亮度太低，肉眼無法看清，所以一般均取幾個(gè)ms左右為宜，這就要求在編寫程序時(shí)，選通某一位led使其點(diǎn)亮并保持一定的時(shí)間，程序上常采用的是調(diào)用延時(shí)子程序。顯示模塊如下圖所示：顯示模塊電路原理圖三、軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序設(shè)計(jì)主程序主要由系統(tǒng)初始化段、開中斷、鍵盤識(shí)別、鍵值處理、兩個(gè)4位共陰極led顯示器掃描顯示子程序和中斷處理子程序等組成。通過對(duì)以上各段和子程序的結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。該系統(tǒng)主程序

14、流程圖如下圖所示。主程序流程圖3.2 鍵盤識(shí)別及處理程序設(shè)計(jì)按鍵識(shí)別及處理程序主要由鍵盤識(shí)別和鍵值處理組成。其中鍵盤識(shí)別子程序不斷地對(duì)鍵盤進(jìn)行判斷是否有鍵按下。當(dāng)有鍵按下時(shí)則轉(zhuǎn)到鍵碼處理即甲、乙總分處理子程序?qū)ο鄳?yīng)按鍵進(jìn)行相應(yīng)處理，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)甲、乙兩隊(duì)總分的計(jì)算與處理。鍵盤如下圖所示：鍵盤電路原理圖在時(shí)間暫停時(shí)，自定義可調(diào)節(jié)比賽時(shí)間，計(jì)時(shí)過程中可加減兩隊(duì)分?jǐn)?shù)，按下“啟動(dòng)24秒計(jì)時(shí)”，24秒計(jì)時(shí)模塊開始工作，進(jìn)行24秒計(jì)時(shí)，當(dāng)再次按下時(shí)則重新裝載24秒計(jì)時(shí)器并開始計(jì)時(shí)。按下“復(fù)位”，系統(tǒng)初始化至原始狀態(tài)。3.3 顯示子程序設(shè)計(jì)由于該系統(tǒng)使用的是12位共陽數(shù)碼管顯示，因此顯示采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方法，

15、即由顯示器掃描顯示子程序控制顯示器逐個(gè)循環(huán)從左至右依次點(diǎn)亮各個(gè)顯示器。這樣雖然在任一時(shí)刻只要一個(gè)顯示器點(diǎn)亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮效果一樣。四、系統(tǒng)調(diào)試4.1 軟件模擬調(diào)試本設(shè)計(jì)主要是用proteus軟件繪圖以及偉福軟件進(jìn)行編程仿真的。調(diào)試步驟由兩個(gè)部分組成：首先，確定程序中錯(cuò)誤的確切性質(zhì)和位置；然后，對(duì)程序代碼進(jìn)行分析，確定問題的原因，并設(shè)法改正這個(gè)錯(cuò)誤。具體地說，由以下步驟組成：1.從錯(cuò)誤的外部表現(xiàn)入手，確定程序中出錯(cuò)的位置；2.分析有關(guān)程序代碼，找出錯(cuò)誤的內(nèi)在原因；3.修改程序代碼，排除這個(gè)錯(cuò)誤；4.重復(fù)進(jìn)行暴露了這個(gè)錯(cuò)誤的原始測(cè)試以及某些回歸測(cè)試，以確

16、保該錯(cuò)誤確實(shí)被排除且沒有引入新的錯(cuò)誤；5.如果所作的修正無效，則撤消這次改動(dòng)，重復(fù)上述過程，直到找到一個(gè)有效的辦法為止。五、總結(jié)在這次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，同學(xué)之間互相討論、幫助，有什么不懂的大家在一起商量，發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)的知識(shí)實(shí)在是有限，不過我們能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)去查閱資料。我們?cè)谡麄€(gè)設(shè)計(jì)過程中懂得了許多東西，當(dāng)遇到一個(gè)解決不了的問題，跟同伴一起商量、合作，或許能收到事半功倍的效果。不管學(xué)什么，一定要打好基礎(chǔ)，并將其學(xué)好、學(xué)精，但空有知識(shí)也不一定就能說明什么，還得能為己所用;還有更重要的是培養(yǎng)了獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)的能力，樹立了對(duì)知識(shí)應(yīng)用的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作和生活有非常大的幫助，并且提高了自己的

17、動(dòng)手實(shí)踐操作能力， 使自己充分體會(huì)到了在設(shè)計(jì)過程中的成功喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的不是很完美，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我們終身受益。附錄電路原理圖：程序源代碼：/*籃球記分系統(tǒng)設(shè)計(jì)*#include#define leddata p0unsigned char code ledcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char minit,second,second1,count; /分，秒，24秒，計(jì)數(shù)器sbit add1=p10; /甲對(duì)加分，每按一次加1分 時(shí)間暫停時(shí)為

18、時(shí)間分+1sbit dec1=p11;/甲對(duì)減分，每按一次減1分時(shí)間暫停時(shí)為時(shí)間分-1sbit add2=p12;/乙對(duì)加分，每按一次加1分時(shí)間暫停時(shí)為時(shí)間秒+1sbit dec2=p13;/乙對(duì)減分，每按一次減1分時(shí)間暫停時(shí)為時(shí)間秒-1sbit exch=p14; /小節(jié)結(jié)束重置時(shí)間 sbit secondpoint=p07;/秒閃動(dòng)點(diǎn)sbit led1=p27; /數(shù)碼管位控制sbit led2=p26;/數(shù)碼管位控制sbit led3=p25;/數(shù)碼管位控制sbit led4=p24;/數(shù)碼管位控制sbit led5=p23;/數(shù)碼管位控制sbit led6=p22;/數(shù)碼管位控制sbi

19、t led7=p21;/數(shù)碼管位控制sbit led8=p20;/數(shù)碼管位控制sbit led9=p37;/數(shù)碼管位控制sbit led10=p36;/數(shù)碼管位控制sbit led11=p35;/數(shù)碼管位控制sbit led12=p34;/數(shù)碼管位控制sbit alam=p17;/報(bào)警sbit alam1=p16;/24秒報(bào)警bit playon=0;/比賽進(jìn)行標(biāo)志位，為1時(shí)表示比賽開始，計(jì)時(shí)開啟bit timeover=0;/比賽結(jié)束標(biāo)志位，為1時(shí)表示時(shí)間已經(jīng)完bit aorb=0;/ab隊(duì)標(biāo)志位bit halfsecond=0;/半秒標(biāo)志位unsigned int scorea;/甲隊(duì)得分

20、unsigned int scoreb;/乙隊(duì)得分void delay5ms(void)unsigned int i;for(i=100;i0;i-);void display(void)/*顯示時(shí)間分*leddata=ledcodeminit/10;/十位led1=0;delay5ms();led1=1;leddata=ledcodeminit%10;/個(gè)位led2=0;delay5ms();led2=1;/*秒點(diǎn)閃動(dòng)*if(halfsecond=1)leddata=0x80;elseleddata=0x00;led2=0;delay5ms();led2=1;secondpoint=0;/*

21、顯示時(shí)間秒*leddata=ledcodesecond/10;led3=0;delay5ms();led3=1;leddata=ledcodesecond%10;led4=0;delay5ms();led4=1;/*24秒倒計(jì)時(shí)*leddata=ledcodesecond1/10;led11=0;delay5ms();led11=1;leddata=ledcodesecond1%10;led12=0;delay5ms();led12=1;/*顯示1組的分?jǐn)?shù)百位*if(aorb=0)leddata=ledcodescorea/100;elseleddata=ledcodescoreb/100;l

22、ed5=0;delay5ms();led5=1;/*顯示1組分?jǐn)?shù)的十位*if(aorb=0)leddata=ledcode(scorea%100)/10;elseleddata=ledcode(scoreb%100)/10;led6=0;delay5ms();led6=1;/*顯示1組分?jǐn)?shù)的個(gè)位*if(aorb=0)leddata=ledcodescorea%10;elseleddata=ledcodescoreb%10;led7=0;delay5ms();led7=1;/*顯示2組分?jǐn)?shù)的百位*if(aorb=1)leddata=ledcodescorea/100;elseleddata=le

23、dcodescoreb/100;led8=0;delay5ms();led8=1;/*顯示2組分?jǐn)?shù)的十位*if(aorb=1)leddata=ledcode(scorea%100)/10;elseleddata=ledcode(scoreb%100)/10;led9=0;delay5ms();led9=1;/*顯示2組分?jǐn)?shù)的個(gè)位*if(aorb=1)leddata=ledcodescorea%10;elseleddata=ledcodescoreb%10;led10=0;delay5ms();led10=1;/*按鍵檢測(cè)程序*void keyscan(void)if(playon=0)if(a

24、dd1=0)display();if(add1=0);if(minit0)minit-;elseminit=0;dodisplay();while(dec1=0);if(add2=0)display();if(add2=0);if(second0)second-;elsesecond=0;dodisplay();while(dec2=0);elseif(add1=0)display();if(add1=0);if(aorb=0)if(scorea999)scorea+;elsescorea=999;elseif(scoreb0)scorea-;elsescorea=0;elseif(score

25、b0)scoreb-;elsescoreb=0;dodisplay();while(dec1=0);if(add2=0)display();if(add2=0);if(aorb=1)if(scorea999)scorea+;elsescorea=999;elseif(scoreb0)scorea-;elsescorea=0;elseif(scoreb0)scoreb-;elsescoreb=0;dodisplay();while(dec2=0);if(exch=0)second1=24;/24秒計(jì)時(shí)裝載alam1=1;/關(guān)閉24秒報(bào)警/*主函數(shù)*void main(void)tmod=0x11; tl0=0xb0; th0=0x3c; tl1=0xb0; th1=0x3c;minit=10;/時(shí)間初始值為10：00second1=24;second=0; ea=1;et0=1;et1=1; tr0=0;tr1=0;ex0=1;it0=1;it1=1;e