【正文】 基于單片機的籃球比賽計分器設(shè)計基于單片機的籃球比賽計分器設(shè)計畢業(yè)論文目錄摘 要 IAbstract II 目的及意義 1（論文）的目的 1（論文）的意義 1 研究現(xiàn)狀 2 論文的主要工作 3 章節(jié)安排 3第2章 設(shè)計方案 4 設(shè)計要求 4 設(shè)計思路 4 系統(tǒng)的硬件框圖 4第3章 器件介紹 6 AT89C51單片機 6 簡介 6 7 8 LCD1602顯示器 10 DS1602的特性 10 11 晶振 13 蜂鳴器 13 蜂鳴器的分類 13 蜂鳴器的驅(qū)動方式 15 排阻 16 按鍵 17 三極管 18 三極管的分類 19 三極管的工作狀態(tài) 19 電容 20第4章 軟件設(shè)計 22 Proteus軟件 22 Keil軟件 23 Keil C51單片機軟件開發(fā)的整體結(jié)構(gòu) 24 Proteus仿真實驗結(jié)果 25 時間顯示 26 分?jǐn)?shù)顯示 28 倒計時功能 29 24秒報警電路 30 第二小節(jié)比賽 31 交換電路 33 按鍵電路 33 復(fù)位電路 34 晶振電路 36第5章 硬件設(shè)計 37 Protel DXP 軟件 37 Protel 原理圖 38 原理圖繪制的步驟 38 PCB版圖 39 40 焊接、調(diào)試 41 41結(jié)論 45致謝 46參考文獻(xiàn) 47II第1章 緒論（論文）的目的 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機在我們生活中越來越被廣泛的使用，由于單片機的集成度高，功能強，通用性好，具有體積小，重量輕，能耗低，價格便宜，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等優(yōu)點使單片機迅速得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)成為各種電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵部分。世界上的各大電氣廠家，電子產(chǎn)業(yè)，都把把單片機應(yīng)用于產(chǎn)品更新，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化，智能化的核心器件?；@球計分器就是以單片機為核心的計時計分系統(tǒng)，由計時器，計分器，綜合控制器等組成[1]。本次實驗使用AT89C51編程來控制LCD顯示器作為顯示的球賽計時計分系統(tǒng)。它具有賽程定時設(shè)置，賽程時間暫停，以及及時刷新甲、乙兩隊的成績和上半場結(jié)束后成績保留等功能。它價格低廉，性能穩(wěn)定，而且操作方便易于攜帶。適合學(xué)?；蛐⌒偷膱F(tuán)體比賽作為賽程計時計分。通過這次的實驗，可以了解、熟悉并掌握有關(guān)單片機開發(fā)方面的知識，并且進(jìn)一步加深對單片機的應(yīng)用以及掌握單片機和外圍接口的一些方法和技巧，這主要體現(xiàn)在以下的方面：(1) 籃球比賽計時計分系統(tǒng)含蓋了8051系列單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng)，同時也在此基礎(chǔ)上擴展了一些外圍接口。(2) 可以了解到LCD顯示器的結(jié)構(gòu)、工作原理和接口實例和具體連接以及編程方法。(3) 怎樣利用串行口來擴展顯示接口等。 (4) 蜂鳴器的工作原理及使用方法。48（論文）的意義 單片機現(xiàn)在已經(jīng)成為在工業(yè)控制領(lǐng)域中不可或缺的智能化控制工具，通過此次設(shè)計的籃球比賽計分器，我們可以更加清楚的了解單片機程序設(shè)計的基本指令功能、編程步驟，它的每一部分會實現(xiàn)什么功能，認(rèn)識到它的優(yōu)缺點，以便于我們?nèi)蘸髴?yīng)用它可以更加熟練，提高對單片機系統(tǒng)軟件設(shè)計的能力。 籃球比賽是根據(jù)運動員在規(guī)定的比賽時間里得分多少來決定勝負(fù)的，籃球比賽的計時計分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)。它是由計時器，計分器等多種電子設(shè)備組成，本次設(shè)計的籃球計時計分系統(tǒng)以籃球計分器就是以單片機為核心的計時計分系統(tǒng)，由計時器，計分器，綜合控制器等組成。利用它內(nèi)部的計數(shù)器T0完成比賽的計時，通過LCD顯示器來顯示比分和時間。報警部分采用蜂鳴器為音響器件。本系統(tǒng)具有賽事時間設(shè)置、賽事時間啟/停設(shè)置、賽事得分，報警等功能。造價低廉、操作簡單、攜帶方便，適用于小型的賽程計時計分工具?；@球計分器的設(shè)計，它替代了人為的用秒表來計時，和計分板來計分，為競賽提供了很好的計分系統(tǒng)，解決了以前的計分記時不精確，加快了比賽的節(jié)奏，使比賽更加具職業(yè)性、規(guī)則性和觀賞性。 研究現(xiàn)狀 籃球以投籃為核心的對抗性體育運動，1892年1月，美國的詹姆士奈斯密斯創(chuàng)建了籃球這一體育項目。因為籃球的出現(xiàn)，籃球計時計分器也隨之發(fā)展。起先，它并沒有十分正規(guī)的計時計分器，只是用簡單的時鐘來記錄比賽時間。直到1932年，國際籃聯(lián)的誕生，它以美國大學(xué)使用的籃球規(guī)則作為基礎(chǔ)，規(guī)定了第一份統(tǒng)一的世界使用的競賽規(guī)則，與此同時籃球計時計分器也跟著步入了電子時代，逐漸開始出現(xiàn)了比賽的計時鐘和運用簡單的電路組成的計分電路。20世紀(jì)70年代，單片機以具有極高的性價比得到了人們的關(guān)注和重視，廣泛的應(yīng)用，發(fā)展及快?；@球計數(shù)器也逐漸以單片機為核心來設(shè)計電路，使其功能更加強大，現(xiàn)在的籃球比賽計分器已經(jīng)能夠與現(xiàn)場成績處理，現(xiàn)場的大屏幕，電視轉(zhuǎn)播等多種設(shè)備相聯(lián)，實現(xiàn)高比賽現(xiàn)場感，能夠?qū)崟r的傳達(dá)給觀眾[2]。 論文的主要工作本次設(shè)計是以51系列單片機為核心，使用LCD顯示屏來顯示比賽時間和兩隊的比賽分?jǐn)?shù)，此系除了統(tǒng)具有正常的比賽計時，和倒計時報警功能外，還可以隨時暫停比賽時間。根據(jù)要求，繪制原理圖，編寫程序，并進(jìn)行程序仿真，畫出PCB版圖，并制作實物?；@球比賽計分器包含了單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上增加了一些實用性強的外圍接口，需要掌握LCD顯示器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及顯示器的接口通信，學(xué)習(xí)利用串行口來擴展顯示接口等。在實驗過程中需要解決的主要問題：（1）LCD顯示器的接口與單片機的連接以及編程方法。 （2）串行口來擴展顯示接口等。 （3）按鍵的處理和設(shè)定。 （4）蜂鳴器電路的使用。 章節(jié)安排 本次試驗一共分為五章。第一章：研究此次實驗的目的及意義，研究的現(xiàn)狀以及論文的主要工作。第二章：對此次實驗進(jìn)行設(shè)計，寫設(shè)計方案，畫硬件系統(tǒng)框圖。第三章：對本次實驗所需要的器件進(jìn)行介紹。第四章：進(jìn)行實驗的軟件設(shè)計，編寫程序，進(jìn)行Proteus仿真。第五章：進(jìn)行硬件設(shè)計，繪制PCB版圖，焊板，調(diào)試。第2章 設(shè)計方案 設(shè)計要求 基于51單片機的籃球計時計分器，不僅在時間上具有修改時間以及暫停時間的功能，而且還具有10秒倒計時功能，蜂鳴器發(fā)聲，在計時停止時，蜂鳴器停止發(fā)聲，顯示器上顯示第二節(jié)比賽。在比分上，可以對兩隊的比分進(jìn)行分?jǐn)?shù)的加減，能夠修改兩隊的比分，在第二小節(jié)開始時計時器重新開始計時。 設(shè)計思路 籃球計時計數(shù)器的核心是51單片機，本次設(shè)計采用的是AT89C51單片機 ，它具有四個輸入/輸出接口，其中P0和P3端口作為按鍵程序的設(shè)定端口，，，當(dāng)客隊得分時進(jìn)行累加，當(dāng)主隊得分時進(jìn)行累加，，P0端口作為LCD顯示器的接口。 系統(tǒng)的硬件框圖圖21為系統(tǒng)的整體框圖。圖21 系統(tǒng)的硬件框圖圖中以AT89C51單片機為核心，包括計時電路、顯示電路、按鍵電路、報警等電路模塊，實現(xiàn)計時功能、顯示功能以及報警功能等。其中顯示電路采用LCD液晶顯示器來顯示，顯示分?jǐn)?shù)范圍可達(dá)到0—999；報警電路采用蜂鳴器發(fā)聲來進(jìn)行提醒；晶振電路采用12MHZ的石英晶體來組成時鐘震蕩電路；按鍵電路采用四角按鍵來進(jìn)行客、主兩隊的時間和分?jǐn)?shù)的設(shè)置、啟動和暫停等。第3章 器件介紹 AT89C51單片機 簡介AT89C51是一個CMOS 8位具有高性能、低電壓的單片機，片內(nèi)含隨機存取數(shù)據(jù)存儲器和Flash只讀存儲器。Flash只讀存儲器是可以反復(fù)擦寫的。它是使用 ATMEL公司的非易失性和高密度存儲的開發(fā)方式生產(chǎn)的，并且兼容MCS51的指令，具有的微型計算機內(nèi)部的強大功能，是一款性價比很高的單片機[3]。AT89C51微處理器，使用工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在引腳排布及其內(nèi)部功能上與8XC52的這一系列相同，它的功能包括初始化數(shù)據(jù)RAM、IC 內(nèi)部存儲器及外部接口部件等，與主板CPU通信，進(jìn)行紅外遙控信號的解碼與接收。主要引腳腳有：VCC和VSS分別接正負(fù)端的5V電源，RST為復(fù)位端，外接電容和電阻構(gòu)成復(fù)位電路，P0～P3是編程常用的輸入輸出口，XTAL1和XTAL2為晶體振蕩器I/O端口，外接6MHZ或12MHz 晶體震蕩頻率[4]，引腳圖如圖31所示。圖31單片機引腳圖外部引腳狀態(tài)表如圖31所示。表31外部引腳狀態(tài)圖模式空閑模式空閑模式掉電模式掉電模式程序存儲器內(nèi)部外部內(nèi)部外部ALE1100/PROG1100P0數(shù)據(jù)浮空數(shù)據(jù)浮空P1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)P2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)P3浮空浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)AT89C51的主要功能如下所示：（1）8k的 Flash Rom可反復(fù)擦寫；（2）具有MCS51系統(tǒng)指令的功能；（3）32個雙向輸入/輸出口；（4）具有3個可編程計時/定數(shù)器中斷的功能；（5）時鐘震蕩頻率為024MHz；（6）8個中斷源，其中2個為外部中斷源；（7）2個串行的中斷；（8）低功耗掉電和空閑模式；（9）3個加密端口，2個讀寫中斷口位；（10）有TQFP、PDIP、PLCC、PQFP及封裝形式，用來供用不同產(chǎn)品的需求；（11）具有一個看門狗定時器；（12）含有26個特殊功能寄存器。GND：接地。VCC：電壓端口。P0口：它是一組8 位的雙向I/O 口， 也可作數(shù)據(jù)/地址總線復(fù)用口。當(dāng)作為輸出口使用時，每位能吸收8 個TTL電路的電流方式驅(qū)動，當(dāng)端口P0 寫作“1”時，可作為輸入高阻抗端使用。在訪問程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，這組口用作數(shù)據(jù)總線和分時轉(zhuǎn)換地址線復(fù)用。在程序校驗時，P0端口輸出指令，校驗時，要在電路外接上上拉電阻。在Flash 編程時，接收指令。P1口：P1 內(nèi)部本身含有上拉電阻的8 位雙向輸入/輸出口，因為內(nèi)部含有上拉電阻，所以當(dāng)某個端口被外部信號制成低電平時會輸出一個電流。 還可以分別用作計數(shù)/定時2 的外部計數(shù)輸入，如表32所示。Flash 程序校驗和編程期間，P1 端可以接收低8 位的地址。表32 引腳號功能特性時鐘輸出，T2T2EX 計數(shù)/定時器2P2口：P2口是一個內(nèi)部含有上拉電阻的雙向I/O口，當(dāng)P2口被寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻被拉高，并且用作輸入。作為輸入時，P2口的引腳將被外部拉低，輸出電流。這是因為內(nèi)部進(jìn)行上拉的緣故。P2口當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器或外部程序存儲器的16位地址進(jìn)行存取時，地址的高八位輸出。在給出地址“1”時，它使用內(nèi)部上拉，所以當(dāng)對外部八位地址進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲的讀寫時，P2口可以輸出特殊功能寄存器里的