【正文】 2 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 系統(tǒng)總體方框圖 圖 系統(tǒng)總體方框圖 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)信息進行快速采集記錄、加工處理、傳遞和利用的系統(tǒng)。根據(jù)運動項目的不同，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)運動隊員在規(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(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)?；@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?，F(xiàn)在，根據(jù)設(shè)計要求，介紹一下設(shè)計方案。 本系統(tǒng)采用單片機 AT89S52 作為 本設(shè)計的核心元件。利用 7 段共陰 LED 作為顯示器件。在本次設(shè)計中，共接入十二個七段共陰 LED 顯示器，其中 6 個用于記錄 甲、乙兩隊的 商丘工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 分數(shù)，每隊 3 個 LED 顯示器分數(shù)范圍可達到 0— 999 分，足夠滿足賽程需要。另外 6 個LED 顯示器則用于記錄賽程的時間，其中兩個用于顯示分鐘； 2個用于顯示秒鐘； 2 個用于 24 秒計時。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。根據(jù)設(shè)計，計時范圍可達 0— 99 分鐘，也完全滿足賽程的需要。 其次，為了配合計時器和計分器校正、調(diào)整時間和比分，特在本設(shè)計中設(shè)立 了 8個按鍵。其中 4個用于輸入甲、乙兩隊的分數(shù)；另外 4 個則用于完成設(shè)置、調(diào)整、啟動和暫停賽程時間等功能 。 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。以下對個功能進行介紹。 賽程時間設(shè)置 在計時電路中，按鍵開關(guān) K1 K1 K1 K1 K14 用來設(shè)置賽程時間。比如：比賽時間上半場時間 20 分鐘，則通過按鍵 K16 鍵，然后按 K11 或 K12 調(diào)節(jié)使分鐘數(shù)碼管20；再按 K13 或 K14 鍵 ，設(shè)置比賽時間的秒鐘數(shù)碼管顯示“ 0”即可。一般比賽時間為40 分鐘，所以只需要按 K5 鍵使數(shù)碼管 1 顯示“ 4”，按 K6使數(shù)碼管 2顯示“ 0”即可。時間設(shè)置好后，等待比賽開始。 當比賽結(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 K1 K1 K1 K14來設(shè)置，并且設(shè)置方法與上面所述一樣。 賽程時間啟動／暫停設(shè)置 當時間設(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 4460，45 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 K18，表示賽程開始，計時顯示則由 4460 變成 4459， 4458??一直計時直到計為 0000 時表示賽程結(jié)束。按鍵 K18為賽程啟動和暫?？刂啤? 比分交換控制 比分交換控制由 K15鍵完成。我們知道，因為比分交換是在上半場賽程結(jié)束后進行的，也就是說比分交換要受賽程時間控制，只有當上半場計時器指示為 0000 時，按 K15鍵，則會自動交換甲、乙兩隊的比分。 籃球比賽計時計分器設(shè)計 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；此部分功能按鍵開關(guān) K11~~K14 來完成的： K11 鍵：完成甲隊加 1 分操作 K12 鍵：完成甲隊減 1 分操作 K13 鍵：完成乙隊加 1 分操作 K14 鍵：完成乙隊減 1 分操作 計時計分顯示 計時計分顯示器是采用七段共陰極 LED 顯示器來顯示的。其中計分是用 6 個 LED 顯示器。計時采用 6個 LED顯示器；顯示格式為 000 000 和 00 00 00。 賽程結(jié)束報警 當比賽結(jié)束時，系統(tǒng)會自動發(fā)出 10 秒鐘報警聲，提示賽程結(jié)束。 商丘工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 第三章 硬件電路的設(shè)計 系統(tǒng)主要器件 單片機 本課題中用到的芯片就是 AT 系列中的 AT89S52 單片機芯片。 AT89S52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(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)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，內(nèi)置功能強大的微型計算機的 AT89S52 提供了高性價比的解決方案 。 AT89C52 具有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，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， 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， AT89S52 可以按照常規(guī)方法進行編程， 也可以在線編程。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 [2]。 如圖所示圖 21 為AT89S52 單片機基本構(gòu)造，其基本性能介紹如圖 ： 圖 AT89C52 引腳圖 籃球比賽計時計分器設(shè)計 6 AT89S52 本身內(nèi)含 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中端口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， AT89S52 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。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 [1]。 （ 1） 主要特性 AT89C51 的主要特性如表 所示： 表 AT89S52 主要功能描述 兼容 MCS— 51指令系統(tǒng) 4k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 32 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 024MHz 1 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 LED 3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 （ 2） 管腳說明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 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 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高 [1]。 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 [1]。 商丘工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 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 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口當用 于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， 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 [1]。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL 門電流。當 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 [1]。 P3 口也可作為 AT89S52 的一些特殊功能口，如表 ： 表 AT89S52 特殊功能表 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當振 蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。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 籃球比賽計時計分器設(shè)計 8 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 [2]。 /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，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當 /EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），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 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器 [1]。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。 （ 3） 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89S52 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 在閑置模式下 ， CPU 停止工作。但 RAM，定時器，計數(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)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止 [1] 。 （ 4） 掉電模式 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。推出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位。復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 VCC 恢復(fù)到正常工作電平前， 復(fù)位應(yīng)無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重新啟動并且穩(wěn)定的工作 。 商丘工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）