劉小明籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器設(shè)計(jì)方案

1、中國(guó)石油大學(xué)V華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)V論文）題目 籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中心 年級(jí)專業(yè) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 導(dǎo)師單位重慶信息工程專修學(xué)院奧鵬學(xué)習(xí)中心0509級(jí)電子信息工程劉小明學(xué)號(hào)：0541580211徐代祿職稱：講師重慶信息工程專修學(xué)院中國(guó)石油大學(xué)V華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院論文完成時(shí)間：2007年5_月22_日目錄目錄 i第 1 章前言 1第 2 章芯片及特性 22.1 設(shè)計(jì)要求 22.2AT89C51 芯片介紹 22.2.1 管腳說明 32.2.2 振蕩器特性 52.2.3 芯片擦除 6第 3 章工作方式介紹 73.1 工作方式種類 73.1.1 工作方式 073.1.2 工作方式

2、 183.1.3 工作方式 293.1.4 工作方式 39第 4 章計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn) 114.1 計(jì)數(shù)器 114.2 譯碼顯示電路 114.3 啟/停控制電路 124.4 整機(jī)電路安裝、調(diào)試 14第 5 章結(jié)論 15致謝 16參考文獻(xiàn) 17第 1章 前言隨著體育活動(dòng)越來越多的受到人們的重視，籃球比賽也被很多青少 年所喜愛。我本人也參加過學(xué)校組織的班級(jí)間的籃球比賽，但是比賽的 計(jì)分和計(jì)時(shí)的工具大多是很簡(jiǎn)陋的比分牌，十分的不方便。而且大多由 于缺少 24 秒的倒計(jì)時(shí)，控球時(shí)間計(jì)時(shí)不是很準(zhǔn)確。我開發(fā)的這個(gè)系統(tǒng) 原料簡(jiǎn)單，按鍵功能強(qiáng)大，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，流動(dòng)性強(qiáng)，非常適合于學(xué)校的籃 球比賽等對(duì)于計(jì)時(shí)要求比較高的地方

3、。自從 1976 年 Intel 公司推出第 一批單片機(jī)以來， 80 年代單片機(jī)技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，近年來，隨 著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展，從 4 位、 8 位單片機(jī)發(fā)展到 16 位、32 位單片機(jī)。單片機(jī)主要用于控制，它 的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩 電，單片機(jī)都可以大顯其能。單片機(jī)將微處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí) / 計(jì)數(shù) 器、 I/O 接口電路等集成在一個(gè)芯片上的大規(guī)模集成電路，本身即是一 個(gè)小型化的微機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)技術(shù)與傳感與測(cè)量技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)分析 技術(shù)、電路設(shè)計(jì)技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技 術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

4、、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計(jì)、高級(jí)語言程序 設(shè)計(jì)、軟件工程、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)控制、誤差分 析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用非常廣 泛。第 2 章 芯片及特性2.1 設(shè)計(jì)要求1）籃球比賽上下半場(chǎng)各 20 分鐘，要求能隨時(shí)暫停，啟動(dòng)后繼續(xù)計(jì) 時(shí)，一場(chǎng)比賽結(jié)束后應(yīng)可清零重新開始比賽。2）計(jì)時(shí)器由分、秒計(jì)數(shù)器完成，秒計(jì)數(shù)器為模60，分計(jì)數(shù)器應(yīng)能計(jì)至 40 分鐘。3）“分”、“秒”顯示用LED數(shù)碼管，應(yīng)配用相應(yīng)譯碼器。4）用按鈕開關(guān)控制計(jì)時(shí)器的啟動(dòng) / 暫停。5）半場(chǎng)、全場(chǎng)到自動(dòng)音響提示，用按鈕開關(guān)關(guān)斷聲音。2.2AT89C51芯片介紹AT系列單片機(jī)是美國(guó)

5、ATMEL公司在IntelMCS 51單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上 開發(fā)出的一種新產(chǎn)品，片內(nèi)帶有 4k E2RO M編程/擦除全部采用電實(shí)現(xiàn) 事C PJ 4 C (Ti Pl a iWffji P l 4 l qrcn ph t cXTALl C Xlll 口ONCi17-34 s f H fi 1- I I t 1 t- i I A- .i 2433133 3333-32JJJ22 22J-VCCFQ.Q MDOi .PO. 1 1 AO I)P0.3 1AD3)PO.fl 4ADB) .PO fl* 1*0： n po.r 4ad?) :乍nPSEHPIT 4A1SjiPJ/S怦訕 iPl 4 i|A

6、12PZ 3 1AV1|PJ 2 (AIU)PJ 1RST/VPP 4HXD) P3 0 (TXD| P3.1 .XTAL2XTAL1 : (INTO) P3 2 1： (INTI) P3.3:(TO) P3.4 (Tl) P3,5:GND12193IB417516151483ft1?*011VCCJ*t,TPMPl.SP1l4J Ft.3 PI.2P1.1 (AIN1) Pt.O (AlMoSP3,7AT89C51AT89C2051KBCMP2JP0.ORSPP1.5 4XTALW3.1CLKOUTJXTAL2JP3.GSDA.1NTOP1.3EC： JTC.P1.2jpr Pa.l/CtW

7、?8JKBH l7j P63C：謝2用KBI2 迴 PQ.aWlSBI：-： tT| PQ.CLNl/VKBH leP0.5/CMPREF；i(BI&JUE PU.GCMPVKBEU tT| P0Jm/KBI7 訶 PI.OHXDPl.JRXD圖 2-1 AT89C51 芯片2.2.1 管腳說明VCC ： 供 電 電 壓 。 GND ： 接 地 。P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能 夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) / 地址的第八位。在 FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入

8、口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出 原 碼 ， 此 時(shí) P0 外 部 必 須 被 拉 高 。P1 口： P1 口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由 于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接 收。P2 口： P2 口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫“ T時(shí)，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(shí)， P2 口的管腳被外 部拉低

9、，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程 序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高 八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 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(yàn) 時(shí) 接 收 高 八 位 地 址 信 號(hào) 和 控 制 信 號(hào) 。P3 口： P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收 輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3 口寫入“ T后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，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

10、 上 拉 的緣故。P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如：口管腳備選功能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(shí)器0外部輸入)P3.5T1 記時(shí)器1外部輸入)P3.6/WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7/RD, THO用作定時(shí)器，TLO作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。所以，方 式3是為了使單片機(jī)有1個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、1個(gè)定時(shí)器以及1 個(gè)串行口波特率發(fā)生器的應(yīng)用場(chǎng)合而特地提供的。這時(shí)，可把定時(shí)器l用于工作方式2,把定時(shí)器0用于工作方式3-4。圖3-4 工作萬式3: 2個(gè)萬式工作原理圖LilT忙 -

11、 r I :H:aBla下才可能使用。這時(shí)，T1往往用作串行口波特率發(fā)生器，THO用作定時(shí) 器, TLO作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。所以，方式 3是為了使單片機(jī)有1個(gè)獨(dú) 立的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、1個(gè)定時(shí)器以及1個(gè)串行口波特率發(fā)生器的應(yīng)用 場(chǎng)合而特地提供的。這時(shí)，可把定時(shí)器I用于工作方式2，把定時(shí)器0 用于工作方式3。第 4 章 計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)4.1 計(jì)數(shù)器秒信號(hào)經(jīng)秒、分計(jì)數(shù)器后分別得到“秒”個(gè)位、十位，“分”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)輸出信號(hào)，然后輸出到譯碼顯示電路?！懊搿庇?jì)數(shù)器應(yīng)為 60 進(jìn)制，而“時(shí)”計(jì)數(shù)器可為大于等于 40 的任意進(jìn)制。 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以由兩塊 MSI 計(jì)數(shù)器構(gòu)成，一塊十進(jìn)制，一塊六進(jìn)制，組合起

12、 來就構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。實(shí)驗(yàn)室可提供的 MSI 計(jì)數(shù)器有 T213、T217、74LS90 74LS190 74LS192 74LS160等，讀者可任選。 大于等于 40 的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器由兩塊MSI計(jì)數(shù)器構(gòu)成，低位是十進(jìn)制，高位可為大于等于四的任意進(jìn)制。 由籃球比賽的特點(diǎn)，計(jì)時(shí)器也可以設(shè)計(jì)成計(jì)距離比賽結(jié)束的時(shí)間，因此這種方案需用減法計(jì)數(shù)器。4.2 譯碼顯示電路選用器件時(shí)應(yīng)注意顯示譯碼器和顯示器的相互配合。一是驅(qū)動(dòng)功率要足夠大，二是邏輯電平要匹配。例如，采用共陰型LED數(shù)碼管應(yīng)選“譯中”為高電平的譯碼器；高電平驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼管時(shí)不能用普通TTL譯碼器，應(yīng)選用功率門或者 0C、1。4.3啟/

13、停控制電路 開關(guān)電路由于機(jī)械開關(guān)的機(jī)械振動(dòng)不適合對(duì)反應(yīng)速度極快的門電路進(jìn) 行控制，要加有防抖設(shè)置的開關(guān)。如圖4-1所示。 啟/停控制電路當(dāng)Q仁1開關(guān)置于啟動(dòng)位置）時(shí)，秒 CP可加進(jìn)秒計(jì)數(shù)器；Q仁0開關(guān)置于暫停位置）時(shí)，秒 CP被封鎖；CP為固定“ 1”，貝刑停 走。Q2=0半/全場(chǎng)時(shí)間未到）時(shí)可走秒；Q2=1半/全場(chǎng)時(shí)間到）時(shí)停走秒。 清零電路若選用加法計(jì)時(shí)，則當(dāng)計(jì)到全場(chǎng)40分鐘后，要繼續(xù)開始新的一場(chǎng)比賽，必須清零。開機(jī)時(shí)要求清零，可選用 RC電路來實(shí)現(xiàn)。 半/全場(chǎng)時(shí)間到音響提示電路音頻振蕩器音頻振蕩信號(hào) VS可為正弦波或矩形波，一般 8001000HZ,可選 用多種方案實(shí)現(xiàn)，如 RC環(huán)形振蕩

14、器、自激對(duì)稱多諧振蕩器、555集成 定時(shí)器構(gòu)成的振蕩器等。音響控制電路用TTL的功率門或0C門可以直接驅(qū)動(dòng)小功率喇叭發(fā)聲。CP是周 期1S的矩形波，則會(huì)產(chǎn)生響一下停一下，響停共一秒的聲音。 Q2是半/ 全場(chǎng)的控制信號(hào)。+5VCP2圖4-2音響控制電路半/全場(chǎng)時(shí)間到控制計(jì)時(shí)器若為加法，則半場(chǎng)時(shí)間到及全場(chǎng)時(shí)間到20/40分）時(shí)，正好Q分十位的最低位）產(chǎn)生下降沿，可利用此下降沿控制觸發(fā)器置1,則可令Q2=1。計(jì)時(shí)器若為減法，則應(yīng)先給計(jì)時(shí)器置數(shù) 40分，再作減法，當(dāng)減到20分時(shí)半場(chǎng)到，減到0分時(shí)全場(chǎng)到，如何令Q=1請(qǐng)讀者自行考慮。按鈕開關(guān)K打到暫停位置可以使Q2恢復(fù)為0,停止音響提示。4.4 整機(jī)電路

15、安裝、調(diào)試分步完成各部分電路,進(jìn)行對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)成功后組合在一 起,最后相應(yīng)的控制。第 5 章 結(jié)論本文介紹了一個(gè)利用AT89C52設(shè)計(jì)籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器的設(shè)計(jì)。文章對(duì)計(jì)時(shí)計(jì)分器的組成結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)部分的元件功能做了詳細(xì)的介紹。通過 這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了許多沒有學(xué)到的知識(shí)，增強(qiáng)了自己的 獨(dú)立思考能力和實(shí)際動(dòng)手能力，特別是一些專業(yè)性很強(qiáng)的知識(shí)和老師們 的一些工作經(jīng)驗(yàn)讓我受益匪淺，這是我在短時(shí)間內(nèi)都不能學(xué)到的。對(duì)所 學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了一次綜合的總結(jié)和運(yùn)用，在寫作過程中，使我在排版方 面和繪畫電路圖方面得到了進(jìn)一步提升。但由于本人知識(shí)水平有限，還 存在很多錯(cuò)誤與不足之處，望老師們多提寶貴意見，多加批

16、評(píng)指點(diǎn)。在 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我得到了許多老師和同學(xué)的幫助，尤其是我的 導(dǎo)師徐代祿老師在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予以指導(dǎo)并提出了寶貴意見， 才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠圓滿完成，令我受益匪淺。在此，我衷心的說聲 謝謝！致謝感謝我的論文指導(dǎo)老師徐代祿老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng) 一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給 予我無盡的啟迪。感謝我的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師，這片論文的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都 離不開你的細(xì)心指導(dǎo)。而你開朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快 的融入我們這個(gè)新的實(shí)驗(yàn)室。感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個(gè)陌生的城市里，是你們和我 共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。兩年 了，仿佛就在昨天。兩年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發(fā)生 上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開心的事情。我們?cè)谝黄鸬娜兆?，我?huì)記一輩 子的。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)， 你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文 的順利完成，有多少