單片機(jī)課程設(shè)計(jì)籃球計(jì)時(shí)器

年4月19日單片機(jī)課程設(shè)計(jì)籃球計(jì)時(shí)器文檔僅供參考緒論籃球比賽中除了有總時(shí)間倒計(jì)時(shí)外，為了加快比賽的節(jié)奏，規(guī)則還要求進(jìn)攻方在24秒內(nèi)有一次投籃動(dòng)作，否則視為違例。以下為一個(gè)籃球比賽計(jì)時(shí)器，該計(jì)時(shí)器采用按鍵操作、數(shù)碼管顯示，非常實(shí)用。此計(jì)時(shí)器也可作為其它球類比賽的計(jì)時(shí)器。本課程設(shè)計(jì)介紹了一個(gè)基于單片機(jī)的籃球比賽計(jì)時(shí)器硬件設(shè)計(jì)，包括STC89C51,2個(gè)八段共陽數(shù)碼管顯示、上電復(fù)位電路、時(shí)鐘發(fā)生電路等基本模塊的設(shè)計(jì)。其功能土要有:一場籃球比賽共分四節(jié)，每節(jié)12分:每次進(jìn)攻為24秒，計(jì)時(shí)器的顯示均為倒計(jì)時(shí)方式，24秒計(jì)時(shí)用兩位數(shù)碼管顯示;所有的計(jì)時(shí)都要具有暫停、繼續(xù)、復(fù)位;當(dāng)球員的持球時(shí)間超過24秒時(shí)，24秒倒計(jì)時(shí)減為零且有蜂鳴器報(bào)警提示。本次課程設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)C語言實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)24秒籃球比賽計(jì)時(shí)器。

1系統(tǒng)工作原理1.1功能說明隨著信息時(shí)代的到來，電子技術(shù)在社會(huì)生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，運(yùn)用模電和數(shù)電知識設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品成為社會(huì)生活中不可缺少的一部分。在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時(shí)間不能超過24秒，否則就犯規(guī)了。大多數(shù)籃球計(jì)時(shí)器的主控芯片為AT89C51，采用12MHz晶振，P0.0-P0.7作數(shù)碼顯示端。24秒計(jì)時(shí)開始，A3為24秒復(fù)位開啟鍵(投籃或交換控球時(shí)按下此鍵);A4為24秒計(jì)時(shí)停止鍵(有違例時(shí)按下此鍵);A5為24秒計(jì)時(shí)啟動(dòng)鍵;A6為總復(fù)位鍵。而此次我們設(shè)計(jì)的是1個(gè)簡易籃球比賽計(jì)時(shí)器。最簡單的籃球球計(jì)時(shí)器是24秒倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器。也就是本次課程設(shè)計(jì)的課題。24秒籃球計(jì)時(shí)器要求設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計(jì)數(shù)器的直接復(fù)位、啟動(dòng)和暫停，而且計(jì)時(shí)電路遞減計(jì)時(shí)，每隔1秒鐘，計(jì)時(shí)器減1，當(dāng)計(jì)時(shí)器減0時(shí)，顯示器上顯示00，同時(shí)發(fā)出蜂鳴器報(bào)警信號。1.2基本原理AT89C51單片機(jī)顯示驅(qū)動(dòng)74LS57324秒計(jì)時(shí)器的總體參考方案框圖如圖1所示，它包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路和輔助時(shí)序控制電路等五個(gè)模塊組成。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計(jì)數(shù)器完成24秒倒計(jì)時(shí)功能，而控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接復(fù)位、啟動(dòng)技術(shù)、暫停AT89C51單片機(jī)顯示驅(qū)動(dòng)74LS573數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示按鍵按鍵蜂鳴器報(bào)警蜂鳴器報(bào)警圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單元主控機(jī)系統(tǒng)采用了AT89C51單片機(jī)，它含有128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)置4K的電可擦除FLASHROM，可重復(fù)編程，大小滿足主控機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此不必再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。復(fù)位電路和晶振電路是AT89C51工作所需的最簡外圍電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖2.1所示。在復(fù)位電路中，按一下復(fù)位開關(guān)就使在RST端出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平，外接11.0592M晶振和兩個(gè)30pF電容組成系統(tǒng)的內(nèi)部時(shí)鐘電路。2.2AT89C51單片機(jī)簡介單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)的存儲(chǔ)器ROM和RAM是嚴(yán)格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲(chǔ)器，只存放程序，用戶數(shù)據(jù)。固定常數(shù)，及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，為滿足控制需要，單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯控制能力用作工作區(qū)及存放特別是單片機(jī)具有很強(qiáng)的位處理能力。2.2.1AT89C51單片機(jī)引腳功能簡介（1）AT89C51有40個(gè)引腳，各引腳功能如下所示:圖2.1AT89C51引腳圖電源引腳Vcc和VssVcc(電源端):供電電壓，為+5V。Vss（GND）:接地端。(2)輸入/輸出端口P0.P1,P2和P3PO口:P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向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。PO能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它能夠被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在Flash編程時(shí)，PO口作為原碼輸入口，當(dāng)Flash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，PO輸出原碼，此時(shí)PO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“1'，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，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。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，"1'，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)這是由于上拉的緣故。另外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，能夠在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容而且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其它芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。（3)振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要經(jīng)過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2.3功能單元模塊（1)常開型按鈕開關(guān)控制模塊是由鍵盤輸入，鍵盤是一組按鍵的集合，它是最常見的單片機(jī)輸入設(shè)備，是一種常開型按鈕開關(guān)。常態(tài)時(shí)，按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，如圖2.3所示，鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，鍵盤上閉合鍵的識別由一專門的硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如BCD碼鍵盤、ASCII碼鍵盤等;靠軟件識別的稱為非編碼鍵盤。圖2.2常開型按鈕開關(guān)（2)七段數(shù)碼顯示管單片機(jī)中一般見7段LED構(gòu)成字型“8”，另外，還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)發(fā)光一極管，以顯示數(shù)字、符號及小數(shù)點(diǎn)。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種，此課程設(shè)計(jì)采用的是共陽極。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中，7個(gè)二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆畫a-g，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。將多個(gè)LED顯示塊組合在一起就構(gòu)成了多位LED顯示器。每個(gè)LED顯示器的段引腳稱為段選線，公共端稱為位選線。段選線控制顯示的字符，位選線控制該LED的亮和滅。（3）蜂鳴器由于蜂鳴器在使用時(shí)需要三極管來驅(qū)動(dòng)，這里我們使用的是PNP型三極管，蜂鳴器接e極，再接高電平。

在基極輸入高電平時(shí)，三極管不導(dǎo)通，蜂鳴器不響，在基極輸入低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器被驅(qū)動(dòng)并發(fā)聲。2.3硬件設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)思路:選用AT89C51作為主控芯片，晶振是12MHz，機(jī)械周期為1ms，因此循環(huán)20次為l秒。PO口作為段碼輸出，P3.3,P3.4作為位控，高電平有效。數(shù)碼管是液晶顯示，采用動(dòng)態(tài)顯示，兩個(gè)串行口作為中斷入口，高電平有效，啟動(dòng)TO定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，低電平有效。圖2.4是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖圖2.4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖時(shí)間設(shè)置完后，啟動(dòng)定時(shí)器TO開始定時(shí)計(jì)數(shù)。計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)，比如:設(shè)置的時(shí)間為24秒鐘，則在LED上顯示24兩位數(shù)。定時(shí)TO計(jì)數(shù)24秒后中斷返回，繼續(xù)定時(shí)計(jì)數(shù)下一個(gè)24秒;同時(shí)則在2位LED顯示器上顯示，表示時(shí)間已經(jīng)過去1秒鐘，即為23要按下鍵，即可暫停計(jì)時(shí)秒。這樣一直持續(xù)下去。直到變?yōu)椤?0”時(shí)表示賽程結(jié)束。如果比賽中裁判叫停，則只要按下暫停按鍵，即可暫停計(jì)時(shí)。

3軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)主程序根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可分析并設(shè)計(jì)圖程序流程圖，采用24秒倒計(jì)時(shí)，因此復(fù)位值為24秒，倒計(jì)時(shí)到0時(shí)，數(shù)碼管顯示為00，開始判斷，并報(bào)警。開關(guān)A1控制復(fù)位，A2控制暫停，A3控制啟動(dòng)。以下是籃球計(jì)時(shí)器24秒倒計(jì)時(shí)的程序流程圖：開始結(jié)束蜂鳴器報(bào)警Y暫停鍵是否按下N定時(shí)時(shí)間到否倒計(jì)時(shí)開始YY開始結(jié)束蜂鳴器報(bào)警Y暫停鍵是否按下N定時(shí)時(shí)間到否倒計(jì)時(shí)開始YY初始化初始化N啟動(dòng)鍵是否按下N啟動(dòng)鍵是否按下NN圖3.1主程序流程圖3.2中斷程序定時(shí)器定時(shí),每隔50毫秒進(jìn)入中斷一次。進(jìn)入20次，完成1秒計(jì)時(shí)。數(shù)碼管顯示數(shù)字減1。3.3鍵盤程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán)主程序，一旦右按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。

4結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)是我到當(dāng)前為止覺得最有意義也是收獲最大的一次實(shí)習(xí)，能夠說是有苦也有甜。身為電子信息工程系的學(xué)生，設(shè)計(jì)是我們將來必須的技能口而這次課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識的平臺。從經(jīng)過理論設(shè)計(jì)，到確定具體方案，再到仿真軟件仿真，最后到調(diào)試電路、顯示結(jié)果。整個(gè)過程都需要我充分利用所學(xué)的知識進(jìn)行思考、借鑒。能夠說，本次課程設(shè)計(jì)是針對前面所學(xué)知識進(jìn)行的一次比較綜合的檢驗(yàn)?？偟膩碚f，這次課程設(shè)計(jì)雖然很累，但非常充實(shí)。在這次實(shí)習(xí)中，正確的思路是很重要的，只要設(shè)計(jì)思路是正確的，那么才可能成功。因此我們在設(shè)計(jì)前必須做好充分的準(zhǔn)備，認(rèn)真查找詳細(xì)的資料，為我們設(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如果說前面的電路的理論設(shè)計(jì)是多么令人頭痛的事，那么安裝、調(diào)試過程則是一個(gè)考驗(yàn)人的耐心的過程，對電路的安裝、分析調(diào)試要一步一步來，不能急躁。這次課程設(shè)計(jì)對以前學(xué)過的理論知識起到了很好的回顧作用，同時(shí)還彌補(bǔ)了之前對單片機(jī)知識的相關(guān)漏洞。剛開始，我對課程設(shè)計(jì)是一無所知，就連按照硬件圖來寫匯編程序，都是一個(gè)很大的問題。后來在實(shí)驗(yàn)室同學(xué)的耐心指導(dǎo)下，我終于知道了如何編寫程序，焊接實(shí)物。在設(shè)計(jì)過程中，遇到了很多疑難點(diǎn)，經(jīng)過同學(xué)間的討論，并在老師指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用所學(xué)知識，最終完成基于單片機(jī)的籃球比賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)。是一個(gè)24秒計(jì)時(shí)電路，并具有時(shí)間顯示的功能。當(dāng)然，要做好本次的課程設(shè)計(jì)，熟練地掌握課本上的理論知識是前提。而且這次的課程設(shè)計(jì)老師在驗(yàn)收時(shí)還要求學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場操作，答辯。這就更加促進(jìn)了我們?nèi)フJ(rèn)真的去完成這次課程設(shè)計(jì)，同時(shí)也只有這樣刁一能督促學(xué)生對設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行一定的分析和調(diào)試。雖然這次課程設(shè)計(jì)過程中我們遇到了很多問題，比如說程序、流程圖的仿真，我們還不能如魚得水，還不是很熟練，經(jīng)常熬夜對程序進(jìn)行修改，可是我依然非常感謝有這么一個(gè)機(jī)會(huì)，老師的耐心指導(dǎo)也讓我們懂得了不少知識。總體來說，這次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。在摸索改如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了實(shí)際動(dòng)手能力，在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路的艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到了成功的喜悅。

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附錄A源程序#include<reg52.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitw1=P3^3;//十位位選sbitw2=P3^4;//個(gè)位位選sbitkey1=P3^5;sbitkey2=P3^6;sbitkey3=P3^7;sbitBEEP=P1^0;//報(bào)警器控制位sbitLED=P1^1；sbitleft=P2^6;sbitright=P2^7;unitnum,num1,shi,ge;intnum;ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,//數(shù)碼管相應(yīng)的段選碼0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};voiddelay(unitz){unitx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}/*按鍵掃描函數(shù)*/voidkeyscan(){if(key1==0)//開始計(jì)數(shù){delay(10);//延時(shí)消抖if(key1==0){while(!key1);//松手檢測TR0=1;beep=1;led=1;}}if(key2==0)//暫停計(jì)數(shù){delay(10);//延時(shí)消抖 if(key2==0){while(!key2);//松手檢測TR0=0;beep=1;led=1;}}if(key3==0)//重新計(jì)時(shí){delay(10);//延時(shí)消抖 if(key3==0){TR0=0; while(!key3);//松手檢測num1=24;TR0=1; BEEP=1;}//關(guān)閉蜂鳴器}}voidinit(){num1=24;TMOD=0x01;//設(shè)置定時(shí)器0為工作方式1TH0=(65536-50000)/256;//定時(shí)