【正文】 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 08 9 S 5 1D S ?Y E L L O W C A1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9+ 5 V12345678161514131211109+ 5 VC L R1C L K111D31Q2D42Q3D73Q4D84Q5D135Q6D146Q7D177Q8D188QA? 3 器則用 來(lái) 計(jì) 錄賽程的時(shí)間 ,其中 2個(gè)用于顯示分鐘 ,2個(gè)用于顯示秒鐘。賽程計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)方式。即比賽前將時(shí)間設(shè)置好 ,比賽開(kāi)始時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí) ,直到計(jì)時(shí)到零為至。計(jì)時(shí)范圍可達(dá) 0～ 99分鐘 ,也完全滿(mǎn)足實(shí)際賽程的需要。 其次 ， 為了配合計(jì)時(shí)器和計(jì)分器校正、調(diào)整時(shí)間和比分 ， 我們?cè)谠O(shè)計(jì) 中設(shè)立了個(gè)按鍵。 其中個(gè)用于甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù) ； 另外個(gè)則用于完成設(shè)置、調(diào)整、啟動(dòng)和暫停時(shí)間等功能。 再次 ,我們還設(shè)計(jì)了定時(shí)報(bào)警系統(tǒng) ,即比賽時(shí)間到時(shí) ,我們立即通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲 ， 提示整個(gè) 賽程結(jié)束。 基本功能介紹 賽程時(shí)間設(shè)置 在計(jì)時(shí)電路中 ,按鍵開(kāi)關(guān) K K8用來(lái)設(shè)置時(shí)間。比如 :比賽時(shí)上半場(chǎng)時(shí)間為 20分 ,則通過(guò)按 K7鍵 ,使數(shù)碼管 1顯示 “2” 即可 。再按 K8鍵設(shè)置比賽時(shí)間的個(gè)位數(shù) ,使數(shù)碼管 2顯示 “0” 即可。一般比賽時(shí)間為 40分鐘 ,所以只需要按 K7 鍵使數(shù)碼管 1顯示 “4” ,按 K8使數(shù)碼管 2顯示 “0” 即可。時(shí)間設(shè)置好后 ,等待比賽開(kāi)始。 當(dāng)比賽結(jié)束時(shí) ,如果需增加比賽時(shí)間 ,這時(shí)增加比賽時(shí)間同樣由按鍵開(kāi)關(guān) K K8用來(lái)設(shè)置 ,且方法和上面一樣 ,但一般情況下只需按 K8設(shè)置即可。因?yàn)榧淤悤r(shí)間只有幾分鐘。 賽程時(shí)間啟 /停設(shè)置 啟 /?？刂齐娐? (1) 開(kāi) 關(guān)電路 由于機(jī)械開(kāi)關(guān)的機(jī)械振動(dòng)不適合對(duì)反應(yīng)速度極快的門(mén)電路進(jìn)行控制，要加有防抖設(shè)置的開(kāi)關(guān)。如圖 所示。 圖 防抖開(kāi)關(guān) 4 (2) 啟 /?？刂齐娐? 當(dāng) Q1=1（開(kāi)關(guān)置于啟動(dòng)位置）時(shí)，秒 CP可加進(jìn)秒計(jì)數(shù)器； 當(dāng) Q1=0（開(kāi)關(guān)置于暫停位置）時(shí)，秒 CP被封鎖； CP 為固定“ 1” ，則秒停走； 當(dāng) Q2=0（半 /全場(chǎng)時(shí)間未到）時(shí)可走秒； 當(dāng) Q2=1（半 /全場(chǎng)時(shí)間到）時(shí)停走秒。 (3) 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(kāi)始新的一場(chǎng)比賽，必須清零。 開(kāi)機(jī)時(shí)要求清零，可選用 RC 電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 比分交換控制 比分交換控制由 K9鍵完成。我們知道 ,因?yàn)楸确纸粨Q是在上半場(chǎng)賽程結(jié)束后進(jìn)行的 ,也就是說(shuō)比分交換受時(shí)間控制 ,只有當(dāng)上半場(chǎng)計(jì)時(shí)器指示 00:00時(shí) ,按 K9鍵 ,則會(huì)自動(dòng)交換甲、乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)。如果上半場(chǎng) ,賽程時(shí)間沒(méi)有到 00:00時(shí) ,則此時(shí)按下 K9鍵 ,只會(huì)暫停比賽 ,不能交換分?jǐn)?shù)。如果要繼續(xù)比賽 ,再按一次 K 鍵即可。因此 ,K9鍵完成三重功能 ,即 ：?jiǎn)?dòng)、暫停、比分交換。 比分刷新控制 由于在比賽中 ,甲、乙兩隊(duì)的比分是不斷變化的 ,所以需設(shè)置比分刷新控制裝置 。此功能由圖 8所示的計(jì)分電路中的按 鍵開(kāi)關(guān) K1～ K6完成 : K1鍵 : 完成甲隊(duì)加 1分操作 K2鍵 : 完成甲隊(duì)加 2分操作 K3鍵 : 完成甲隊(duì)加 3分操作 K4鍵 : 完成乙隊(duì)加 1分操作 K5鍵 : 完成乙隊(duì)加 2分操作 K6鍵 : 完成乙隊(duì)加 3分操作 計(jì)分計(jì)時(shí)顯示 計(jì)分計(jì)時(shí)顯示器是采用七段共陰 LED數(shù)碼管顯示。其中計(jì)分是用 4個(gè) LED顯示器 ,計(jì)時(shí)用 4個(gè) LED顯示器 。顯示格式為 0000和 0000。 賽程結(jié)束報(bào)警 當(dāng)比賽結(jié)束時(shí) ,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出 10秒鐘報(bào)警聲 ,提示比賽結(jié)束。 （ 1）音頻振蕩器 5 音頻振蕩信號(hào) VS 可為正弦波或矩形波，一般 800HZ－ 1000HZ，可選用多種方案實(shí)現(xiàn)，如 RC 環(huán)形振蕩器、自激對(duì)稱(chēng)多諧振蕩器、 555集成定時(shí)器構(gòu)成的振蕩器等。 （ 2）音響控制電路 用 TTL 的功率門(mén)或 OC 門(mén)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)。 圖 音響控制電路 （ 3）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 QA（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 Q2=1請(qǐng)讀者自行考慮。 按鈕開(kāi)關(guān) K 打到暫停位置可以使 Q2 恢復(fù)為 0，停止音響提 。 籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器的工作過(guò)程 整個(gè)籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的工作過(guò)程如下：首先在比賽之前 ,接通電源 ,系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位 ,此時(shí)計(jì)時(shí)電路與計(jì)分電路中的共陰極數(shù)碼管全部顯示為 0000和 0000；然后我們按計(jì)時(shí)電路中的 K7按鍵來(lái)設(shè)置比賽時(shí)間的十位數(shù) ,例如比賽時(shí)間上半場(chǎng)為 20分鐘 ,則通過(guò) K7鍵 ,使數(shù)碼管 1顯示 “2” 即可 。再按 K8鍵 ,設(shè)置比賽時(shí)間的個(gè)位 數(shù) ,使數(shù)碼管 2顯示 “0”即可。一般比賽時(shí)間為 40分鐘 ,所以只需按 K7鍵顯示 “4” ,按 K8鍵顯示 “0” 即可。時(shí)間設(shè)置好時(shí) ,等待比賽開(kāi)始 ,當(dāng)裁判吹響開(kāi)始哨聲時(shí) ,立即按下 K9鍵啟動(dòng)計(jì)時(shí) ,這時(shí)計(jì)時(shí)電路便開(kāi)始工作 ,計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)方式 ,即從 20分 00秒減到 00分 00秒表示上半場(chǎng)結(jié)束 , 上 6 半場(chǎng)結(jié)束時(shí) ,蜂鳴器會(huì)發(fā)出 10秒鐘響聲 ,通知上半場(chǎng)結(jié)束 ,這時(shí)按一下 K9鍵 ,便完成了甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù)交換。在整個(gè)賽程中 ,我們還要對(duì)兩隊(duì)比分進(jìn)行及時(shí)刷新 ,這時(shí)我們通過(guò)計(jì)分電路中的 K1～ K6鍵完成此功能 ,K K2和 K3鍵完成對(duì)甲隊(duì)的加分 , K K5和 K6鍵完成對(duì)乙隊(duì)的加分。 由于加分我們采用中斷完成 ,且加分的中斷優(yōu)先權(quán)小于計(jì)時(shí)電路的中斷優(yōu)先權(quán) ,所以不會(huì)對(duì)計(jì)時(shí)電路造成影響。如果在比賽過(guò)程中 ,一方教練申請(qǐng)暫停時(shí) ,經(jīng)裁判批準(zhǔn) ,我們立即按下 K9鍵 ,即可以暫停計(jì)時(shí) ,暫停時(shí)間到時(shí) ,再按 K9鍵繼續(xù)計(jì)時(shí) ,直至本場(chǎng)比賽結(jié)束 , 蜂鳴器會(huì)發(fā)出 10 秒鐘響聲 ,表示比賽結(jié)束。 7 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件部分組成 : 系統(tǒng)硬件 主要是由 單片機(jī) AT89C5計(jì)時(shí)顯示電路、計(jì)分顯示電路、 報(bào)警電路 和按鍵開(kāi)關(guān)五個(gè)部分組成。 器件的選擇 本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要選取 了以下一些器件 : 單 片 機(jī) : AT89C51。 八路驅(qū)動(dòng) : 74LS244,74LS240。 顯示器件 : 七段共陰 LED顯示器。 按 鍵 : 獨(dú)立式按鍵。 顯示部分硬件的設(shè)計(jì) 了解了顯示和驅(qū)動(dòng)的原理后，我開(kāi)始設(shè)計(jì)顯示部分的硬件及軟件部分， 本次設(shè)計(jì)我們用的是共陰極的七段數(shù)碼管，由于考濾到單片機(jī)的 IO的輸出電流達(dá)不到七段數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流，如果直接帶動(dòng)七段數(shù)碼管的話(huà)將會(huì)導(dǎo)致有些數(shù)碼管不亮或亮的很微弱，因此我在硬件電路中增加了驅(qū)動(dòng)元件，我用到的驅(qū)動(dòng)器是現(xiàn)在市面上通用的 ULN2021 反向驅(qū)動(dòng)其圖 為 ULN2021 引腳分布示意圖 ： 1D12D23D31Q94D45D52Q106D67D73Q11C O M164Q127Q156Q145Q13GND8 圖 ULN2021管腳示意圖 其中 1D～ 7D 為信號(hào)輸入，其中 1Q～ 7Q 為信號(hào)輸出 COM 為公共端， GND 為接地端。 我用到的是它的輸入和輸出腳，但由于它只有 7 入和 7出不能滿(mǎn)足我們 8入 8出所用，如果用兩個(gè) ULN2021 的話(huà)其中第 2 片 ULN2021 的管腳只用到了 1個(gè)管腳其它的 7 個(gè)管腳在空閑，有點(diǎn)浪費(fèi)，而且其它空置引腳可能會(huì)相互干擾。所以我只用一片 ULN2021， 8 另外用了一個(gè) 74LS06，雖說(shuō) 74LS06 的性能不太穩(wěn)定但帶動(dòng)一個(gè)七段數(shù)碼管還是 可以 的。這樣做就可以節(jié)省一片 ULN2021，同時(shí)也防止了空閑引腳的干擾。 解決了驅(qū)動(dòng)能力之后，為了使以后更好的改進(jìn)程序，我又想到能不能少用點(diǎn)單片機(jī)的 IO口，這樣做可以方便以后修改程序，經(jīng)過(guò)老師的指點(diǎn)后，我選擇了分時(shí)來(lái)使用單片機(jī)的 IO，但這樣來(lái)做就需要有個(gè)控制器件來(lái)控制單片機(jī) IO，最后我選用了 74LS273（ 8D鎖存器），其管腳示意圖及功能如下圖 所示 。 GND：接地端 VCC：電源（ +5V） D07：數(shù)據(jù)輸入 OE： 三態(tài)門(mén)使能端 。 O/E/為低電平時(shí) ， 三態(tài)門(mén)處于導(dǎo)通狀態(tài) ， 允許 Q 端輸出 ； 當(dāng)O/E/端為高電平時(shí) ， 輸出三態(tài)門(mén)斷開(kāi) ， 輸出端對(duì)外電路至高阻狀態(tài) 。 G(STB)： 8D 鎖存器控制端 。 若 G(STB)為高電平 。 則輸出跟隨輸入 ； 若 G(STB)為低電平 。 則輸入保持不變 。 即將 D07狀態(tài)鎖存于 Q07端。 1D12D23D31Q94D45D52Q106D67D73Q11/OE8Q164Q127Q156Q145Q138D8G 圖 74LS273管腳示意圖 使用該器件后，用單片機(jī)來(lái)控制其使能端，從而來(lái)控制其輸出的導(dǎo)通與截止，然后在竟過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接到數(shù)碼管上，其具體電路如上圖 所示 。 89C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 圖 89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié) 構(gòu) 示意圖 。 它包含了作為微型計(jì)算機(jī)所必 需的基本功能部件 , 各功能部件通過(guò)片內(nèi)單一總線(xiàn)連成一個(gè)整體 ,集成在一塊芯 片上。 9 R O M R A M定 時(shí) ／ 記 數(shù) 器中 斷 系 統(tǒng)串 行 接 口并 行 接 口C P U時(shí) 鐘 電 路P 0 P 1 P 2 P 3 T X D R X D T 0 T 1I N T 0 I N T 1 圖 89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 C51單 片機(jī)是在一塊芯片中集成了 CPU、存儲(chǔ)器 (包括 RAM和 ROM) 、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種功能的 I/O線(xiàn)等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件 . 主要包括 1