電子信息工程論文

1、分類號 編 號 華北水利水電學(xué)院north china university of water resources and electric power畢 業(yè) 設(shè) 計 題目: 基于51單片機(jī)的球賽計時計分器 院 系 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 姓 名 學(xué) 號 200711719 指 導(dǎo) 教 師 2011 年 5 月 23日 華 北 水 利 水 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 設(shè)計題目：基于51單片機(jī)的球賽計時計分器 專 業(yè)： 電子信息工程 班級學(xué)號： 200711719 姓 名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計期限： 2011年3月 7 日開始 2011年5月25日結(jié)束 信息工程學(xué)院 201

2、1年3月一、畢業(yè)設(shè)計的目的1、圍繞課程設(shè)計的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生查詢相關(guān)資料以及文獻(xiàn)檢索的能力，培養(yǎng)學(xué)生對新知識新技術(shù)的獨(dú)立的學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用能力；2、培養(yǎng)學(xué)生對以往所學(xué)知識的綜合運(yùn)用能力；在理解課堂所講知識的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生的自學(xué)能力；3、培養(yǎng)學(xué)生了解并逐步熟悉科學(xué)研究的整個過程，養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度以及實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)塌實的工作作風(fēng)；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的科學(xué)研究的能力；4、通過本課程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件相結(jié)合方面的綜合能力，既要培養(yǎng)學(xué)生在軟件編程方面的能力，同時還要培養(yǎng)學(xué)生在硬件方面的實踐能力以及綜合調(diào)試等能力。二、主要設(shè)計內(nèi)容及基本要求 1、能記錄整個賽程的比賽時間，

3、并能修改比賽時間、暫停比賽時間。2、能隨時刷新甲、乙兩隊在整個賽程中的比分。3、中場交換比賽場地時，能交換甲、乙兩隊比分的位置。4、比賽時間結(jié)束時，能發(fā)出報警指令。5、共接入10個八段led顯示器，其中6個用于記錄甲、乙兩隊的分?jǐn)?shù)，每隊3個led顯示器顯示分?jǐn)?shù)范圍可達(dá)到0999分；4個led顯示器則用來記錄賽程的時間，其中2個用于顯示分鐘；2個用于顯示秒鐘。賽程計時采用倒計時方式，計時范圍可達(dá)到099分鐘。6、為了配合計時器和計分器校正、調(diào)整時間和比分，在設(shè)計中設(shè)立了7個按鍵。其中4個用于輸入甲、乙兩隊的分?jǐn)?shù)；另外3個則用于完成設(shè)置、調(diào)整、啟動和暫停賽程時間等功能。1）比分刷新控制：k1鍵：完

4、成甲隊加1分操作；k2鍵：完成甲隊減1分操作；k3鍵：完成乙隊加1分操作；k4鍵：完成乙隊減1分操作。2）賽程時間設(shè)置：比賽暫停的情況下，按鍵k1、k2、k3、k4用來設(shè)置賽程時間，k1、k2設(shè)置分鐘的十位數(shù)；k3、k4設(shè)置分鐘的個位數(shù)。3）賽程時間啟、停設(shè)置：若裁判吹響開始哨聲時，則應(yīng)立即按下按鍵k5，表示賽程開始。按鍵k5為賽程啟動和暫停控制。4）比分交換控制：由k6完成。比分交換是在上半場賽程結(jié)束后進(jìn)行的，也就是說比分交換受賽程時間控制，只有當(dāng)上半場計時器指示為0000時，按k6鍵，則會自動交換甲、乙兩隊分?jǐn)?shù)。若上半場賽程時間沒有到0000時，則此時按下k6鍵，不能交換分?jǐn)?shù)。而且對比賽本

5、身無任何影響。三、重點(diǎn)研究問題1單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，計時模塊，計分模塊的調(diào)試。2部分功能電路的軟件設(shè)計：鍵盤顯示電路、led數(shù)碼管顯示電路等等。四、主要技術(shù)指標(biāo)或主要設(shè)計參數(shù)根據(jù)模塊電路，設(shè)計出完整的電路原理圖，焊接出實物，并對產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試。電源部分為系統(tǒng)提供的電壓為5v，晶振12mhz等。五、設(shè)計成果擬計劃做出一個基于51單片機(jī)的球賽計時計分器，設(shè)計出整體原理圖，并做出實物，同時做出一份符合要求的畢業(yè)論文。6、 時間安排序號 周 次 內(nèi) 容1 3-4 動員、采集文獻(xiàn)資料，完成研讀與開題報告2 5-8 完成體系與框架分析和設(shè)計3 9-10 完成課題，設(shè)計與實現(xiàn)，并投入使用4 11-12 翻譯與撰

6、寫論文5 13-14 論文修訂、打印、整理與提交、準(zhǔn)備答辨（制 作幻燈片）與答辯 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計論文開題報告 2011 年 3月 20 日學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)電子信息工程題目名稱 基于51單片機(jī)的球賽計時計分設(shè)計課題來源 導(dǎo)師推薦主要內(nèi)容工程技術(shù)的電子化、集成化和系統(tǒng)化促進(jìn)了電子工程技術(shù)的發(fā)展，同時也促進(jìn)了電子工程技術(shù)在社會各行業(yè)中的廣泛應(yīng)用。隨著單片機(jī)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多單片機(jī)作控制的球賽計時計分系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生，例如用單片機(jī)控制lcd液晶顯示器計時計分器，用單片機(jī)控制led八段顯示器計時計分等。同時單片機(jī)在此領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，也大大提高了比賽中計時計分的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。由于

7、單片機(jī)技術(shù)的日益趨于成熟，球賽比賽計分器的設(shè)計也必將順應(yīng)其他各類電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，朝著智能化方向發(fā)展。本畢業(yè)設(shè)計主要利用at89c51單片機(jī)編程控制led八段數(shù)碼管作顯示的球賽計時計分系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由以下幾個部分組成：單片機(jī)at89c51；計時電路；計分電路；報警電路；按鍵開關(guān)。本系統(tǒng)具有賽程定時設(shè)置、賽程時間暫停、及時刷新甲、乙兩隊雙方的成績，甲、乙雙方交換場地以及賽后成績暫存等功能。系統(tǒng)設(shè)計完成后應(yīng)具有成本價格低廉、性能穩(wěn)定、高準(zhǔn)確度顯示、操作方便且易攜帶等特點(diǎn)。廣泛適合各類學(xué)校和小團(tuán)體作為賽程計時計分。本系統(tǒng)采用單片機(jī)at89c51作為本設(shè)計的核心元件，利用八段共陰led作為顯示器

8、件。在此設(shè)計中共接入10個八段共陰led顯示器，其中6個用于記錄甲、乙兩隊的分?jǐn)?shù)，每隊的led顯示器顯示分?jǐn)?shù)范圍可達(dá)到0-999分，足夠滿足賽程需要。另外4個led顯示器則用來記錄賽程時間，其中2個用于顯示分鐘；2個用于顯示秒鐘。賽程計時采用倒計時方式。即比賽前將時間設(shè)置好，比賽開始時啟動計時，直至計時到零為止。計時范圍可達(dá)到0-99分鐘，也滿足實際的需要。其次，為了配合計時器和計分器校正、調(diào)整時間和比分，我們特定在本設(shè)計中設(shè)立了六個按鍵。其中四個用于輸入甲乙兩隊的分?jǐn)?shù)及調(diào)整時間；另外兩個則用于啟動、暫停和交換分?jǐn)?shù)等功能。再次，我們還設(shè)立了定時報警系統(tǒng)，即比賽時間到時，我們立即通過揚(yáng)聲器發(fā)出警

9、報聲，提示整個賽程結(jié)束。為了實現(xiàn)本系統(tǒng)的各個功能，必須掌握單片機(jī)的技術(shù)、顯示器及其i/o接口、串行接口、定時器的應(yīng)用等各種硬性指標(biāo)。采取的主要技術(shù)路線或方法 單片機(jī) 芯 片 比分顯示 時間顯示 按鈕 此設(shè)計采用單片機(jī)直接驅(qū)動數(shù)碼管工作的電路，如上圖所示。預(yù)期的成果及形式我做的球賽計時計分器的最終成果是，當(dāng)我把電路板制作好以后，給單片機(jī)加入程序，可以實現(xiàn)：賽程時間設(shè)置，賽程時間啟停設(shè)置，比分交換控制，比分刷新控制，計時計分顯示，賽程結(jié)束報警。時間安排第1-2周：課題調(diào)研，在網(wǎng)上搜索相關(guān)的文獻(xiàn)以及資料。第3-4周：進(jìn)行并完成模塊化設(shè)計。 第5-7周：熟悉at89c51單片機(jī)的使用方法。第8周：進(jìn)行

10、電路圖設(shè)計，并繪制。第9周：購買元器件，進(jìn)行板子的焊接工作。第10-11周：對板子進(jìn)行調(diào)試，解決出現(xiàn)的問題，并翻譯英文資料。第12-13周：結(jié)束設(shè)計，并開始準(zhǔn)備畢業(yè)論文。第14周：完成畢業(yè)設(shè)計的所有工作，提交設(shè)計成果。第15-16周：預(yù)答辯及正式答辯。參考資料見附錄指導(dǎo)教師意見簽 名：年 月 日備注摘 要單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以極其高的性價比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。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)成為測量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機(jī)

11、種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位，許多用單片機(jī)做控制的球賽計時計分系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，如：用單片機(jī)控制液晶顯示(lcd)計時計分器，用單片機(jī)控制led八段顯示器計時計分器等。球賽計時計分器以單片機(jī)為核心，由計時器、計分器、綜合控制器等組成。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，主體分為計時顯示模塊、計分顯示模塊、定時報警、按鍵控制鍵盤模塊。每個模塊的程序結(jié)構(gòu)簡單、任務(wù)明確，易于編寫、調(diào)試和修改。程序可讀性好，對程序的修改可局部進(jìn)行，其他部分可保持不變。編程后利用keil c51軟件來進(jìn)行編譯，再將生成的hex文件裝入芯片中，采用proteus軟件仿真，檢驗功能是否能夠正常實現(xiàn)，隨后可用protel99畫出硬件電路圖。本設(shè)計

12、中系統(tǒng)硬件電路主要由以下幾個部分組成：單片機(jī)at89c51、計時電路、計分電路、報警電路和按鍵開關(guān)。 本次設(shè)計用由at89c51編程控制led八段數(shù)碼管作顯示的球賽計時計分系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有賽程定時設(shè)置、賽程時間暫停、及時刷新甲乙雙方的成績以及賽后成績暫存等功能。它具有價格低廉、性能穩(wěn)定、操作方便并且易于攜帶等特點(diǎn)，廣泛適合各類學(xué)?；蛘咝⌒蛨F(tuán)體作為賽程計時計分。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，計時，計分，顯示器，接口abstract since the inception the 20th century 70 years, single-chip microcomputer (scm) causes peop

13、les attention and concern because of extremely cost-effective, so its application is very broad and rapid developing. scm has many advantages, such as small size, light weight, anti-interference ability, less demanding on the environment, low cost, high reliability, good flexibility, developing more

14、 easily and so on. now, it has become the preferred model in measurement control system and a key component of new electronic products. many time scoring matches using scm has also come into being, such as the timer with liquid crystal display (lcd), the timer with led eight-segment display ,etc. ti

15、me basketball scoring device as the core of scm includes the timer, scoring devices, integrated controller and other components.this system is used of the modular design, in which the main display module is divided into time display module, scoring display module, timing alarm module, and key contro

16、l keyboard module. program structure of each module is simple and clear. so it is easy to write, debug and modify. because the program is readable, part of program can be modified and other parts may remain unchanged. after programming, firstly we can use keil c51 software to compile and then genera

17、te the hex file into the chip. secondly we use the proteus software simulation to test whether the normal function to achieve. finally we draw the hardware circuit diagram with protel99. the design of hardware circuit mainly consists of the five components, including at89c51, timing circuit, scoring

18、 circuit, alarm circuit and key switch circuit.the design uses at89c51 to program and to control led digital tube for eight-segment display of match time scoring. the system has many features, such as setting the schedule time, scheduling time to pause, refreshing result of both parties timely, stor

19、ing temporarily results after the match and so on. because this system has low price, stable performance, and easy to operate and carry, it is widely suitable for all types of schools and small groups as the calendar time points.key words：microcontroller, timing, scoring, display, interface目錄摘 要iabs

20、tractii序 論1第一章 系統(tǒng)方案說明21.1 方案選擇21.1.1 籃球賽計時計分器設(shè)計的現(xiàn)狀21.1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案21.2 系統(tǒng)基本功能介紹4第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計62.1 籃球賽計時計分器電路工作過程62.2 系統(tǒng)硬件電路組成62.2.1 計時電路62.2.2 計分電路132.3器件選擇及介紹142.3.1 at89c51142.3.2 排阻介紹172.3.3 晶振19第三章 軟件編程及調(diào)試203.1 總體程序設(shè)計213.2 計時系統(tǒng)程序設(shè)計233.3 計分系統(tǒng)程序設(shè)計243.4 系統(tǒng)調(diào)試253.4.1 軟件調(diào)試253.4.2 仿真調(diào)試25結(jié)論27參考文獻(xiàn)28致謝30外文資

21、料31外文資料譯文36附錄 程序源代碼39序 論隨著單片機(jī)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多用單片機(jī)做控制的球賽計時計分系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，如用單片機(jī)控制lcd液晶顯示器1計時計分器，用單片機(jī)控制led七段顯示器計時計分器等。根據(jù)此次課題要求，這里介紹一種球賽計時計分器的設(shè)計方法（以籃球為例說明），即單片機(jī)直接驅(qū)動數(shù)碼管工作的電路。電路采用單片機(jī)作為核心元件，利用10個8段共陰極led數(shù)碼管2作為顯示器件。6個用于記錄甲、乙兩隊的分?jǐn)?shù)，每隊3個，顯示分?jǐn)?shù)范圍可達(dá)0999分，足夠賽程計分的需要。4個用于記錄賽程時間，2個用于顯示分鐘，2個用于顯示秒鐘。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

22、為止。計時范圍達(dá)到099分鐘，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6個按鍵，4個用于輸入甲、乙兩隊的分?jǐn)?shù)以及時間的加減，另2個用于啟動/暫停賽程時間和交換場地比分。另外，還設(shè)計了定時報警系統(tǒng)，即比賽時間到時，揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲提示賽程結(jié)束。該系統(tǒng)具有賽程定時設(shè)置，賽程時間暫停，及時刷新甲、乙雙方的成績以及賽后成績暫存等功能。設(shè)計分為軟件設(shè)計和硬件設(shè)計兩部分。主控芯片采用at89c51，使用匯編語言編寫軟件程序，主體分為計時顯示模塊、計分顯示模塊、定時報警、按鍵控制模塊。編程后利用keil c51軟件來進(jìn)行編譯，再將生成的hex文件裝入芯片中，采用proteus

23、軟件來仿真，檢驗功能是否能夠正常實現(xiàn)，隨后可用protel99畫出硬件電路圖。通過本次基于單片機(jī)的籃球賽計時計分器的設(shè)計，可以了解、熟悉有關(guān)單片機(jī)開發(fā)設(shè)計實例的過程，并加深對單片機(jī)的理解和應(yīng)用以及掌握單片機(jī)與外圍接口的一些方法和技巧。第一章 系統(tǒng)方案說明 1.1 方案選擇1.1.1 籃球賽計時計分器設(shè)計的現(xiàn)狀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)信息進(jìn)行快速采集記錄、加工處理、傳遞和利用的系統(tǒng)。根據(jù)運(yùn)動項目的不同，比賽規(guī)則要求也不同，體育比賽的計時計分系統(tǒng)包括測量類、評分類、命中類、制勝類和得分類等多種類型。 籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動隊員在規(guī)定的比賽時間里得分多少來決定勝負(fù)的

24、，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)備組成的，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)激烈的比賽現(xiàn)場感和表演娛樂等功能目標(biāo)?，F(xiàn)在，根據(jù)設(shè)計要求，介紹一下設(shè)計方案。1.1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案根據(jù)課題要求，介紹以下兩種設(shè)計方法。一種是單片機(jī)帶外圍擴(kuò)展，驅(qū)動數(shù)碼管工作的電路，可提升學(xué)生對單片機(jī)接口電路的綜合運(yùn)用能力；另一種是單片機(jī)直接驅(qū)動數(shù)碼管工作的電路，該電路成本相對較低。兩種電路都以單片機(jī)作為核心元件，利用10個八段共陰極led數(shù)碼管作為顯

25、示器件。6個用于記錄甲、乙兩隊的分?jǐn)?shù)，每隊3個，顯示分?jǐn)?shù)范圍可達(dá)0999分，足夠賽程計分的需要。4個用于記錄賽程時間，2個用于顯示分鐘，2個用于顯示秒鐘。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。計時范圍達(dá)到099分鐘，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7個按鍵，4個用于輸入甲、乙兩隊的分?jǐn)?shù)，另3個用于啟動和暫停賽程時間。另外，還設(shè)計了定時報警系統(tǒng)，即比賽時間到時，揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲提示賽程結(jié)束。二者的不同之處在于計時電路。前一種計時電路主要由按鍵開關(guān)、單片機(jī)at89c51、譯碼器及l(fā)ed顯示器構(gòu)成。當(dāng)調(diào)時開關(guān)(十位)按下時產(chǎn)生一個低電平

26、，對應(yīng)調(diào)分(十位)控制端p2.0的le輸出高電平，表示可以向cd45ll的調(diào)分位(十位)發(fā)送數(shù)據(jù)，將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)p1.0送到cd4511的a另 端，送完后將le清零。調(diào)時按鍵開關(guān)每按一次，數(shù)字自動加1。直到調(diào)到需要設(shè)置的時間即可。調(diào)時(個位)的操作方法與之相同。時間設(shè)置完后,啟動定時器。如果比賽中暫停，按一下暫停鍵即可暫停計時。后一種計時電路主要由按鍵開關(guān)、單片機(jī)at89c51及l(fā)ed顯示器構(gòu)成，采用雙電源供電。單片機(jī)采用+5v，數(shù)碼管采用+15v采用單片機(jī)直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示。當(dāng)按下秒鐘加1按鍵時，秒計時顯示加1；當(dāng)按下秒鐘減1按鍵時, 秒計時顯示減1；當(dāng)按下分鐘加1按鍵時，分鐘顯示加1

27、，當(dāng)按下分鐘減1按鍵時，分鐘顯示減1。時間設(shè)置完后，啟動定時器開始倒計時。如果比賽中裁判叫暫停，則只要按一下暫停鍵，即可暫停計時。根據(jù)此次設(shè)計的實驗條件及設(shè)計目的，我采用后一種方案，成本較低。即單片機(jī)直接驅(qū)動數(shù)碼管工作的電路系統(tǒng)。球賽計時計分器系統(tǒng)圖如1-1圖所示。晶振計分顯示 at89c51 計時顯示復(fù)位賽程比分調(diào)整鍵盤賽程時間調(diào)整鍵盤圖1-1 系統(tǒng)構(gòu)成圖1.2 系統(tǒng)基本功能介紹本設(shè)計要實現(xiàn)的基本功能有：賽程時間設(shè)置，賽程時間啟停設(shè)置，比分交換控制，比分刷新控制，計時計分顯示，賽程結(jié)束報警。以下對個功能進(jìn)行介紹。1、賽程時間設(shè)置在計時電路中，按鍵開關(guān)k1、k2、k3、k4用來設(shè)置賽程時間。假

28、設(shè)：比賽時間第一節(jié)時間15分鐘，則通過按鍵k1、k2鍵，使數(shù)碼管1顯示“1”，數(shù)碼管2顯示5即可。而數(shù)碼管3和4為秒?yún)^(qū)，全為零（在此設(shè)計中，我給每節(jié)比賽默認(rèn)設(shè)置為15）。時間設(shè)置好后，等待比賽開始。當(dāng)比賽結(jié)束時，如果由于一些特殊原因需要增加比賽時間，這時增加比賽時間同樣由按鍵k1、k2、k3、k4來設(shè)置，并且設(shè)置方法與上面所述一樣，一般情況下只需要將加時比賽設(shè)置為5分鐘。2、賽程時間啟動暫停設(shè)置當(dāng)時間設(shè)置完成后，比如設(shè)置賽程時間為45分鐘，則在led顯示器上顯示為4500，45表示分鐘，00表示秒鐘。這時，如果裁判吹響開始的哨聲時，則應(yīng)立即按下按鍵k5，表示賽程開始，計時顯示則由4500變成4

29、459，4458一直計時直到計為0000時表示賽程結(jié)束。按鍵k5為賽程啟動和暫?？刂?。3、比分交換控制比分交換控制由仿真原理圖所示的k6鍵完成。我們知道，因為比分交換是在上半場賽程結(jié)束后進(jìn)行的，也就是說比分交換要受賽程時間控制，只有當(dāng)上半場計時器指示為0000時，按k6鍵，則會自動交換甲、乙兩隊的比分。如果上半場賽程時間沒有到0000時，則此時按下k6鍵，對比賽沒有任何影響，不能交換分?jǐn)?shù)。必須等到一節(jié)比賽或半場比賽結(jié)束才可以。因此，k5、k6鍵完成三重功能，即：啟動，暫停，比分交換。4、比分刷新控制由于在比賽中，甲、乙兩隊的比分是不斷在變化的，所以需要設(shè)置比分刷新控制裝置；此部分功能由仿真原理

30、圖所示的按鍵開關(guān)k1k4來完成的：k1鍵：完成甲隊加1分操作k2鍵：完成甲隊減1分操作k3鍵：完成乙隊加1分操作k4鍵：完成乙隊減1分操作5、計時計分顯示計時計分顯示器是采用八段共陰極led顯示器來顯示的。其中計分是用6個led顯示器。計時采用4個led顯示器；顯示格式為000000和0000。6、賽程每節(jié)比賽結(jié)束報警當(dāng)每節(jié)比賽結(jié)束時，系統(tǒng)會自動發(fā)出10秒鐘報警聲，提示此節(jié)結(jié)束，直至整個比賽結(jié)束。第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計2.1 籃球賽計時計分器電路工作過程整個籃球計時計分器的工作過程如下：首先在比賽之前，接通電源，系統(tǒng)自動復(fù)位，此時計時電路與計分電路中的共陰極數(shù)碼管分別顯示為0000和0000

31、00；然后我們按照計時電路圖中的k1、k2、k3、k4鍵來設(shè)置比賽時間，k1、k2設(shè)置分位，k3、k4設(shè)置秒位。比賽分四節(jié)進(jìn)行，可以對每節(jié)比賽時間進(jìn)行設(shè)置，在這里我將每節(jié)比賽時間默認(rèn)為15分鐘。時間設(shè)置好時，等待賽程開始，當(dāng)裁判吹響哨聲時，按下k5啟動計時，這時計時電路便開始工作，計時采用倒計時方式，即從15分鐘減為0分鐘表示第一節(jié)結(jié)束。第一節(jié)比賽結(jié)束后，比賽進(jìn)入休息時間，當(dāng)?shù)诙?jié)比賽開始時，按下k6健比賽雙方交換場地和比分，時間重置為15分鐘。哨聲響起時，按下k5健，倒計時開始。第二節(jié)與第一節(jié)比賽過程一樣，直至上半場比賽結(jié)束。在整個賽程中，我們還要對兩隊比分進(jìn)行及時刷新，這時我們通過計分電路

32、圖中的k1k4鍵完成此功能，k1和k2鍵完成甲隊加分、減分，k3和k4鍵完成乙隊加分、減分。按鍵每按一下，表示加上或者減去1分。由于加分、減分我們采用中斷完成，且加、減分的中斷優(yōu)先權(quán)小于計時電路中的中斷優(yōu)先權(quán)，所以不會對計時電路造成影響。如果在賽程過程中，一方的教練申請暫停時，經(jīng)裁判批準(zhǔn)，我們立即按下k5鍵，即可以暫停計時，暫停時間到時，再按下k5鍵繼續(xù)計時，直至整個賽程結(jié)束，蜂鳴器會發(fā)出10秒的響聲。比賽期間如果發(fā)生誤判，比如兩分變?nèi)郑M(jìn)球無效，都可以通過減分按鍵對比分進(jìn)行修改，非常方便。2.2 系統(tǒng)硬件電路組成2.2.1 計時電路1顯示器及其接口顯示器是最常用的輸出設(shè)備，其種類繁多，但在

33、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中最常用的是發(fā)光二極管顯示器（led）和液晶顯示器（lcd）兩種。由于這兩種顯示器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，接口容易實現(xiàn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。下面介紹發(fā)光二極管顯示器（led）的結(jié)構(gòu)、工作原理及其接口電路。（1）led結(jié)構(gòu)與原理圖2-1為典型的數(shù)碼管。圖2-1 8段led數(shù)碼管圖2-2 共陰極與共陽極led顯示器如圖2-1，led顯示器又稱為數(shù)碼管，led顯示器由8個發(fā)光二極管組成。中7個長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。led顯示器有兩種不同的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極l

34、ed顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極led顯示器。如圖2-2所示。本設(shè)計采用的是共陰極數(shù)碼管顯示。表2-1列出了共陽極與共陰極led顯示器顯示數(shù)字、字母與顯示代碼之間的對應(yīng)關(guān)系。表2-1 代碼對應(yīng)表顯示字符共陰極段碼共陽極段碼顯示字符共陰極段碼共陽極段碼03fhc087fh80h106hf996fh90h25bha4a77h88h34fhb0b7ch83h466h99hc39hc656dh92hd5eha1h67dh82he79h86h707hf8f71h8eh（2）led顯示器顯示方式點(diǎn)亮led顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示；二是動態(tài)顯示。在本次設(shè)計中，采用的動

35、態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的i/o接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中cpu的開銷小。這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于：在同一時間可以顯示不同的字符；但缺點(diǎn)就是占用端口資源較多。從圖2-3可以看出，每位led顯示器需要單獨(dú)占用8根端口線，因此，在數(shù)據(jù)較多的時候，往往不采用這種設(shè)計，而是采用動態(tài)顯示方式。本設(shè)計采用的便是此種顯示方式。所謂動態(tài)顯示，就是將要顯示的多位led顯示器采用一個8位的段選端口，然后采用動態(tài)掃描一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。下圖2-4為

36、4位led顯示器動態(tài)顯示電路。在此電路中，單片機(jī)的p1口用于控制4位led的段選碼：p2口的p2.0p2.3用于控制4位led位選碼。圖2-3 靜態(tài)顯示圖圖2-4 動態(tài)顯示圖由于所有的段選碼連在一起，所以同一瞬間只能顯示同一種字符。但如果要顯示不同字符，則要由位選碼來控制。（如果led為共陰極則p2.0p2.3輸出為高電平，如果led為共陽極則p2.0p2.3輸出為低電平。）例如，現(xiàn)在要顯示“5678”四個數(shù)字，則首先應(yīng)該將“5”的顯示代碼（共陰led顯示器的顯示代碼為6dh，共陽led顯示器的顯示代碼為92h）由p1.0送出，然后p2.0p2.3輸出相應(yīng)位碼（led為共陰則p2.0p2.3輸

37、出1000， led為共陽則p2.0p2.3輸出0111）時，則可以看到在數(shù)碼管1上顯示的數(shù)字為“5”。再將顯示的數(shù)字“5”延時510ms，以造成視覺暫留效果；同時代碼由p1.0送出。用同樣的方法將其余3個數(shù)字“678”送數(shù)碼管2，3，4顯示，于是最后則可以在4位led顯示器上看到“5678”四個數(shù)字。為了使顯示效果更加穩(wěn)定，可以使每個數(shù)碼管所顯示的數(shù)字不斷的重復(fù)，但其中重復(fù)頻率達(dá)到了一定的程度的時候，加之人眼睛本身的視覺暫留效果的作用，便可以看到相當(dāng)穩(wěn)定的“5678”四個數(shù)字。如表2-2，即為模擬以上的過程表（以共陰led設(shè)置顯示代碼，共陽型與此相反）。 表2-2 模擬過程表2報警器（1）報

38、警器的分類蜂鳴器有兩類3大品種。一類是壓電式，一類是電磁式，電磁式又有兩大品種，鐵振膜式和動圈式，二者原理一樣只是結(jié)構(gòu)不同。所有蜂鳴器都有兩種類型：純蜂鳴器和帶驅(qū)動的蜂鳴器，蜂鳴器都是用音頻信號驅(qū)動的，都是交流驅(qū)動。（2）報警器的工作原理報警器的種類很多，比如：揚(yáng)聲器，蜂鳴器等，本次設(shè)計采用的是電磁式蜂鳴器作為報警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、震動膜片以及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號通過電磁線圈，使得電磁線圈產(chǎn)生了一個磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動發(fā)聲。 3. 計時電路的工作原理計時電路主要由開關(guān)k1、k2、k3、k4，單片機(jī)at89c51

39、，以及l(fā)ed顯示器構(gòu)成。在本次設(shè)計中，沒有用到譯碼器等芯片。很多在程序中直接實現(xiàn)。其工作過程如下：當(dāng)比賽準(zhǔn)備開始的時候，需要對時間進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)調(diào)時（分位）開關(guān)k1（增加）按下時，執(zhí)行一個延時程序，為了消除按鍵抖動影響，檢驗k1是否真正被按下。當(dāng)確定k1確實被按下后，接著會進(jìn)行分鐘檢測，當(dāng)分鐘數(shù)小于99時，執(zhí)行程序minit+1，否則minit將保持不變?yōu)?9。當(dāng)調(diào)時開關(guān)（分位）k2（減少）按下時，同樣也執(zhí)行一個延時程序，為了消除按鍵抖動影響，檢驗k2是否真正被按下。當(dāng)確定k2確實被按下后，接著會進(jìn)行分鐘檢測，當(dāng)分鐘數(shù)大于零時，執(zhí)行程序minit-1，否則minit將保持不變?yōu)榱?。調(diào)時按鍵（分位

40、）開關(guān)每按一次，數(shù)字自動加1或減1，直到調(diào)到需要設(shè)置的時間即可。且開關(guān)按下不松相當(dāng)于按下一次，這里由while語句來實現(xiàn)。調(diào)時（秒位）的操作方法與上面一樣。時間設(shè)置完成后，啟動定時器t0開始定時計數(shù)。計時采用倒計時，比如：設(shè)置的時間為45分鐘，則在led上顯示“4500”四位數(shù)。定時t0計數(shù)60秒后中斷返回，繼續(xù)定時計數(shù)下一個60秒；同時則在4位led顯示器上顯示“4459”四位數(shù)，表示時間已過去1秒鐘，即為44分59秒。這樣一直持續(xù)下去，直到變?yōu)椤?000”時表示賽程結(jié)束。如果比賽中，裁判叫暫停，則只要按一下k5鍵，即可暫停計時。4振蕩電路本次設(shè)計要使用到at89c51單片機(jī)的時鐘振蕩功能。

41、at89c51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳xtal1和xtal2分別是該放大器的輸入和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體6或者陶瓷諧振器一同構(gòu)成自激振蕩器。振蕩電路如圖2-6所示。如圖2-6，外接石英晶體或者陶瓷諧振器以及電容c1，c2接在放大器的反饋電路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。諧振器本身對外接電容c1、c2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度以及溫度的穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用30pf，而建議若使用陶瓷諧振器選擇40pf。我們也可以使用外部時鐘，采用外部時鐘電路如圖2-7所示。在外接時鐘的情

42、況下，外部時鐘脈沖接到xtal1端，即內(nèi)部時鐘脈沖的輸入端，xtal2則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個兩分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比8沒有特殊要求，但最小的高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合技術(shù)條件以及本次設(shè)計所采用硬件的要求。圖2-6 時鐘振蕩電路圖2-7 外部時鐘電路本次設(shè)計使用的是石英晶體諧振器，因此采用15pf的電容，頻率大小采用12mhz與6mhz均可，這里采用的是12mhz晶振。2.2.2 計分電路其工作原理如下：計分電路主要由單片機(jī)at89c51，led顯示器，以及按鍵開關(guān)組成。與計時電路類似，電路未采用串行/并行轉(zhuǎn)換器，74ls21等芯片

43、。利用程序?qū)⒁恍┢骷軐崿F(xiàn)的功能直接實現(xiàn)。其工作過程如下：按鍵開關(guān)k1、k2、k3、k4組成甲、乙兩隊加減分控制。在比賽進(jìn)行中時，當(dāng)k1（甲隊加分）被按下后，首先執(zhí)行一段延時程序，目的是為了消除按鍵抖動，檢測按鍵k1是否真正被按下。若k1確實被按下，接著檢驗甲乙兩隊是否交換場地。若k1被按下，兩隊未交換場地，且甲隊分?jǐn)?shù)小于999，執(zhí)行score甲+1，否則score甲一直等于999。若兩隊交換場地，且乙隊分?jǐn)?shù)小于999，執(zhí)行程序score乙+1，否則score乙一直等于999。當(dāng)k2（甲隊減分）被按下后，同樣首先執(zhí)行一段延時程序，目的消除按鍵抖動影響，檢測k2是否真正被按下。檢驗完畢后，檢驗甲

44、乙兩隊是否交換場地，如未交換場地，且甲隊分?jǐn)?shù)大于零，執(zhí)行score甲-1，否則score甲一直等于零。若兩隊交換了場地，且乙隊分?jǐn)?shù)大于零，執(zhí)行程序score乙-1，否則score乙一直等于零。同樣，對于k1、k2按下不松只相當(dāng)于按下一次，由while語句來實現(xiàn)。同理，對于k3、k4，同以上k1、k2控制甲隊相同，程序大同小異。都可實現(xiàn)對乙隊的比分控制。2.3器件選擇及介紹本系統(tǒng)在設(shè)計的過程中主要選取了以下一些器件：單片機(jī)：at89c51排阻：respack-8蜂鳴器：speaker顯示器件：八段共陰極led顯示器按鍵：歐姆龍按鍵晶振：12mhz2.3.1 at89c51at89c51是一個低電

45、壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的flash17只讀程序存儲器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的at89c51提供了高性價比的解決方案。at89c51具有pdip、pqfp/tqfp及plcc等三種封裝形式18，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。它是一個低功耗高性能單片機(jī)，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，at89c51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編

46、程。其將通用的微處理器和flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。如圖所示，圖2-10為at89c51單片機(jī)基本構(gòu)造，其基本性能介紹如下：圖2-10 at89c51引腳圖at89c51的主要特性如下表2-5所示。下面介紹各個管腳：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏極開路雙向i/o口，每個引腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入19。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高

47、。p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它

48、利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容，p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。表2-5 at89c51主要功能描述兼容mcs51指令系統(tǒng)4k可反復(fù)擦寫(1000次）flash rom32個雙向i/o口可編程uarl通道兩個16位可編程定時/計數(shù)器全靜態(tài)操作0-24mhz1個串行中斷128x8bit內(nèi)部ram兩個外部中斷源共6個中斷源可直接驅(qū)動led3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能p3口：p3口管腳是8個帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電

49、平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如表2-6所示。p3口同時為閃爍編程20和編程校驗接收一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。

50、如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。表2-6 at89c51特殊功能表端口引腳第二功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/int0（外部中斷0）p3.3/int1（外部中斷1）p3.4t0（記時器0外部輸入）p3.5t1（記時器1外部輸入）p3.6/wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7/rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問

51、外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。2.3.2 排阻介紹排阻就是若干個參數(shù)完全相同的電阻，它們的一個引腳都連到一起，作為公共引腳，其余引腳正常引出。所以如果一個排阻是由n個電阻構(gòu)成的，那么它就有n+1只引腳，一般來說，最

52、左邊的那個是公共引腳。它在排阻上一般用一個色點(diǎn)標(biāo)出來。排阻一般應(yīng)用在數(shù)字電路上，比如：作為某個并行口的上拉或者下拉電阻用。使用排阻比用若干只固定電阻更方便。排阻的阻值讀取 在三位數(shù)字中，從左至右的第一、第二位為有效數(shù)字，第三位表示前兩位數(shù)字乘10的n次方(單位為)。如果阻值中有小數(shù)點(diǎn)，則用“r”表示，并占一位有效數(shù)字。例如：標(biāo)示為“103”的阻值為1010=10k；標(biāo)示為“222”的阻值為2200即2.2k；標(biāo)示為“105”的阻值為1m。需要注意的是，要將這種標(biāo)示法與一般的數(shù)字表示方法區(qū)別開來，如標(biāo)示為220的電阻 器阻值為22，只有標(biāo)志為221的電阻器阻值才為220。標(biāo)示為“0”或000”的

53、排阻阻值為o，這種排阻實際上是跳線(短路線)。一些精密排阻采用四位數(shù)字加一個字母的標(biāo)示方法(或者只有四位數(shù)字)。前三位數(shù)字分別表示阻值的百位、十位、個位數(shù)字，第四位數(shù)字表示前面三個數(shù)字乘10的n次方，單位為歐姆；數(shù)字后面的第一個英文字母代表誤差(g=2、f=1、d=0.25、b=o.1、a或w=0.05、q=0.02、t=0.01、v=0.005)。如標(biāo)示為“2341”的排阻的電阻為23410=2340。排阻的作用 內(nèi)存芯片下方均勻分布的“芝麻?！?，實際上是位于內(nèi)存顆粒和金手指之間的“排阻”。排阻，是一排電阻的簡稱。我們知道，內(nèi)存在處理、傳輸數(shù)據(jù)時會產(chǎn)生大小不一的工作電流。而在內(nèi)存顆粒走線的必經(jīng)之處安裝一排電阻，則能夠幫助內(nèi)存起到穩(wěn)壓作用，讓內(nèi)存工作更