【導讀】進行快速采集、加工處理、傳遞和利用的系統(tǒng)。此系統(tǒng)能否清晰、穩(wěn)定、精確的反應。體育比賽中的客觀數(shù)據(jù)，直接影響到比賽的公平性和公正性。本文針對上述情況研制。了籃球賽計時計分器。該系統(tǒng)以單片機為核心，利用7段共陰LED作為顯示器件。了定時報警系統(tǒng)。實踐證明，該系統(tǒng)精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強，具有一定的應

　　

【正文】 控制），使前 一片 CD4094中的 8位數(shù)據(jù)從 Q′S移位至下一片 CD4094輸入端的第 2腳 。在 RXE引腳輸出數(shù)據(jù)過程中，連續(xù)使單片機 6次高電平，這樣便使 6片 CD4094中得到不同的顯示代碼。然后使單片機，將 6片 CD4094中顯示代碼送 LED顯示器顯示，便得到顯示為 000 001。 因為，在程序中定義 33H、 34H、 35H、 36H、 37H、 38H， 6地址單元，分別對應甲隊、 乙隊 3個 LED顯示器在程序中定義 的 LED顯示常數(shù)表 TAB中的偏移首地址。單片機的 RXD每次發(fā)送 6個數(shù)據(jù)，分別對應以 33H、 34H、 35H、 36H、 37H、 38H為偏移首地址單元里的數(shù)據(jù)。例如： 甲 隊加分表示以 33H為偏移首地址的單元加 1，指向第二個數(shù)據(jù) 06H，其他以 34H、 35H、 36H、 37H、 38H為偏移首地址單元里的數(shù)據(jù)仍然指向第一個數(shù)據(jù) 3FH，這樣將這 6個數(shù)據(jù)： 06H、 3FH、 3FH、 3FH、 3FH、 3FH經(jīng)單片機的 RXD發(fā)送出去，再在單片機 6次高電平作用下產(chǎn)生 6次移位，便在 6片 CD4094中得到顯示代碼： 3FH、 3FH、 3FH、 3FH、 3FH、 06H。然后在 =0顯示為： 000 001。以甲隊加分為例， 計 分 顯示 子程序 流程 圖如圖 。 圖 計 分 顯示 子程序流程圖 畢業(yè)設計（論文） 27 根據(jù)上述流程圖編寫程序如下： ************************************************************************ KP1: INC 36H 。甲隊 +1程序 MOV A,36H CJNE A,0AH,KP5 MOV 36H,00H INC 37H MOV A,37H CJNE A,0AH,KP5 MOV 37H,00H INC 38H ************************************************************************ 顯示分數(shù) ************************************************************************ KP5: CLR 。顯示分數(shù) MOV R1,33H MOV R2,06H LP6: MOV A,@R1 MOV DPTR,TAB 。查找顯示數(shù)據(jù) MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A 。通過串行口發(fā)送顯示 JNB TI,$ 。串行口是否發(fā)送完畢 CLR TI 。串行口標志 清 0 INC R1 DJNZ R2,LP6 。6次是否發(fā)送完畢 SETB LED 顯示子程序 設計 顯示子程序是字符顯示， 通過單片機的串口與移位寄存器相連， 然后輸出寫顯畢業(yè)設計（論文） 28 示命令。在顯示過程中一定要調(diào)用延時子程序，其任務是將 處理數(shù)據(jù)的 結(jié)果送顯示器顯示。通過對 LED 顯示子程序的編寫、鏈接、調(diào)試等 能夠完成時間、分數(shù)的顯示。 8 段 LED 共陰極常用字型碼及其對應的顯示字符見下表 所示： 表 8段 LED共陰極 常用 字型碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽 極段碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 0 3FH C0H 8 7FH 80H 1 06H F9H 9 6FH 90H 2 5BH A4H A 77H 88H 3 4FH B0H B 7CH 83H 4 66H 99H C 39H C6H 5 6DH 92H D 5EH A1H 6 7DH 82H E 79H 86H 7 07H F8H F 71H 8EH 畢業(yè)設計（論文） 29 第 5章 籃球賽計時計分器 的整體調(diào)試 調(diào)試 的任務主要 包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試 和整體聯(lián)調(diào)。 由于硬件和軟件的研制是相對獨立進行 的 ，因此軟件調(diào)試是在 硬件完成之前，而硬件也是在無完整軟件情況下進行調(diào)試 的 。在調(diào)試中找出缺陷，判斷故障源，對硬、軟件做出修改，反復進行這一過程，直至確信沒有錯誤之后，接入單片機 進行整機聯(lián)調(diào) 。 調(diào)試 分析 軟件的調(diào)試和硬件的調(diào)試都是獨立進行的，軟件部分包括 計時顯示 子程序、 計分顯示 子程序、 24 秒違例報警 子程序 、比賽進程節(jié)數(shù)顯示子程序 以 及 時間結(jié)束報警子程序 等 。 調(diào)試方法按照先主后次的原則逐一調(diào)試即按照首先主程序調(diào)試，其次子程序調(diào)試，最后主程序調(diào)用各子程序調(diào)試的步驟。 軟件調(diào)試中整個測試過程可以使用偉福仿真箱進行模擬調(diào)試。 在完成 硬件部分的 調(diào)試系統(tǒng) 任務時，本設計首先利用 Proteus 軟件針對各部分電路進行仿真，驗證軟件與硬件的正確性，然后在仿真整個設計系統(tǒng)的可行性 ，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的各個功能。 整個仿真過程主要 由 計時 、計分 、報警 和違例顯示 電路的 仿真圖如 圖 所示 。縱觀整個電路板，主要分為三大部分，分別是單片機 最小系統(tǒng) 部分、 計時設置、刷新及顯示 部分、 比分刷新 部分，其他就是輔助的小規(guī)模電路。 完成 整體 程序的設計和硬件的搭接之后要能確保軟件調(diào)試和硬件調(diào)試各自都正確無誤，接著再對硬、軟件進行聯(lián)合調(diào)試。在調(diào)試中繼續(xù)找出單獨調(diào)試中無法顯現(xiàn)的故障，反復進行改 進軟件、修改硬件設計的工作，直到所設計的 籃球賽計時計分器系統(tǒng)達到現(xiàn)實所需要的性能要求 ，才能進行最后的軟件固化與整機的組裝工作。 畢業(yè)設計（論文） 30 圖 計時、報警電路的仿真電路圖 故障 調(diào)試 及 解決方式 一、 雖然通過了 Proteus 軟件的仿真，但 在整個系統(tǒng) 焊制 過程中，發(fā)現(xiàn) LED 顯示 器在工作過程中溫 度過高，而且產(chǎn)生很大的熱量，硬件譯碼器 CD4511 及 并行 /串行轉(zhuǎn)換芯片 CD4094 工作不久就很熱。 原因分析： 電路中通過 LED 顯示器、 CD4511 芯片及 CD4094 芯片的電流過大，畢業(yè)設計（論文） 31 導 致產(chǎn)生過多的熱量的原因。 解決方法： 在 LED 顯示器接地端口，接入適當?shù)碾娮?，起到限流的作?， 本設計中在每個 LED 顯示器接地接入 510Ω 的 電 阻 。 二、 在調(diào)試系統(tǒng)的過程中，發(fā)現(xiàn)當有按鍵按下時，會產(chǎn)生很多信號，例如，在設置比賽時間時，按下設置鍵時，會 多個輸入信號，這樣就與期望值不符。 原因分析： 由于機械觸點有彈性，在按下或彈起按鍵時會出現(xiàn)抖動，從最初按下到接觸穩(wěn)定要經(jīng)過數(shù)毫秒的彈跳時間，如圖 所示。 圖 按鍵產(chǎn)生抖動的原理圖 解決方法： 消除抖動有硬件 消抖 和軟件 消抖 兩種方法：硬件消抖是利用加支抖動電路避免產(chǎn)生 抖動信號；軟件消抖是利用數(shù)字濾波技術(shù)來消除抖動。 在 本設計 中采用軟件 消抖技術(shù)，在 采集按鍵輸入信號時，加入 10ms 的延時程序，即可消除抖動。 三、連接完成發(fā)現(xiàn)運行程序之后 ， 電路板上的 計分 LED 顯示器 均沒有顯示 或偶爾閃爍一下。 原因分析： 并行 /串行轉(zhuǎn)換芯片 CD4094 不能正常工作或單片機串口通信錯誤 。 解決方法： 通過仔細檢查硬件電路以及檢測單片機的串口端和 元器件 CD4094芯片 的端口，發(fā)現(xiàn) CD4094 芯片使用不正確，改正后，顯示正確。 四、硬件電路板 計分 LED 顯示 器顯示 的都是亂碼。 原因分析：可能是 LED 損壞了， 或者是電路焊接的問題 ，又或者是單片機輸出的信號錯誤 。 解決方法：檢測了電路之后發(fā)現(xiàn)電路的焊接沒問題，重新檢查之后才發(fā)現(xiàn) LED顯示有規(guī)則的亂碼，通過檢查程序發(fā)現(xiàn)，編寫程序時字型碼編寫錯誤，改正后，顯示正確。 畢業(yè)設計（論文） 32 聯(lián)調(diào)結(jié)果 經(jīng)過以上調(diào)試 檢查 ， 所 焊接的電路板如下圖 所示， 雖然外觀并不特別美觀，但功能上 完全 符合任務書的要求 。 圖 根據(jù) 本文設計 要求 所焊接的電路板 畢業(yè)設計（論文） 33 圖 上電時，整個系統(tǒng)工作時的情況，效果比較清晰穩(wěn)定。 圖 上電后初始化 畢業(yè)設計（論文） 34 圖 所示為比賽剩余時間 9 分 02 秒時，雙方比分為： 111： 112，甲、乙某一方進攻時間剩余 17 秒。 圖 賽程剩余 9分 02秒時兩對的比賽情況 畢業(yè)設計（論文） 35 結(jié) 論 本文設計的 籃球賽計時計分器 是在各種儀 器連接使用的基礎上設計而成的，只有充分了解有關智能儀器、單片機以及各部分之間的關系才能達到要求。如 籃球賽計時分器包含了 8051 系列單片機的最小應用系統(tǒng)的構(gòu)成，同時在此基礎上擴展了一些實用性強的外圍接口。 而且還必須 了解 LED 顯示器的結(jié)構(gòu)、 工作原理以及這種顯示器的接口實例，還有就是 怎樣利用串行口來擴展顯示接口等。 整個課題的開發(fā)過程主要包括了硬件電路設計和軟件程序的編寫兩個部分，主要任務是開發(fā)一個以 89C52 單片機為核心的 籃球賽計時計分器 ，可實現(xiàn) 賽程定時設置、賽程時間暫停、及時刷新甲、乙兩隊雙方的成績、甲、乙雙方交換場地 、 賽后成績暫存 以及 24秒違例報警 等功能 ， 并用 LED 顯示。通過整機聯(lián)調(diào)驗證了系統(tǒng)的可行性，能滿足設計要求，達到設計的指標。 硬件部分 由計時器，計分器，綜合控制器和 24 秒控制器等組成 ，精度較高，性能穩(wěn)定 。 整個電路 顯示部分 采用靜態(tài)顯 示 ，靜態(tài)顯示的優(yōu)點就是 在同一瞬間可以顯示不同的字符 ， 但缺點就是占用端口資源較多。每位 LED 顯示器需單獨占用 8根端口線。因而，在數(shù)據(jù)較多時往往不采用此種設計，而是采用動態(tài)顯示方式。 但是計時電路 采用了硬件譯碼器 。 譯碼器的功能是將一種數(shù)碼變換成另一種數(shù)碼。譯碼器的輸出狀態(tài)是其輸入變量各種組合的結(jié)果。譯碼器的輸出既可以用于驅(qū)動或控制系統(tǒng)其他部分，也可驅(qū)動顯示器，實現(xiàn)數(shù)字、符號的顯示。 本設計采用譯碼器 CD4511，它 是將鎖存、譯碼、驅(qū)動三種功能集于一身的“三合一”的元器件 。鎖存器的作用是避免在計數(shù)過程中出現(xiàn)跳數(shù)現(xiàn)象 ，便于觀察和記錄。譯碼器將 BCD 碼轉(zhuǎn)換成 7 段碼，再經(jīng)過大電流反相器，驅(qū)動共陰極 LED 數(shù)碼管。譯碼器屬于非時序電路，其輸出狀態(tài)與時鐘無關，僅取決于輸入的 BCD 碼。取 靜態(tài)顯示的 優(yōu)點，避其缺點。既節(jié)省了端口資源，又在同一 瞬間顯示了不同的數(shù)字 ，是本設計的一個特點。 而在 計分電路 中，本設計利用單片機的串口通信，采用 串行 /并行轉(zhuǎn)換芯片CD4094。此芯片 既能接收數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)，又可將數(shù)據(jù)按一定方式移動。 提高了系統(tǒng)的性能。節(jié)省了端口資源。 本次設計使用 4 位 LED 顯示器 顯示時間 ， 6 位 LED 分別顯示甲、乙的分數(shù)， 2畢業(yè)設計（論文） 36 位 LED 顯 示 24 秒違例時間， 顯示效果簡單直觀。 通過以上論述可以發(fā)現(xiàn) ，整個設計的實用性較高，使用的硬件都是比較能夠方便取得的，但還 有很多 不足 ， 例 如 可以加入 3 秒違例；在刷新比分時可以以 2 分或3 分為單位，希望以后還能有所改進，能夠趨于完美。 畢業(yè)設計（論文） 37 社會經(jīng)濟效益分析 本文所設計的 籃球賽計時計分器 體積小、精度高、 性能穩(wěn)定、高準確度顯示、操作方便且易攜帶 、 運行操作簡單、 設計成本較低。由于 采用的器件都是已經(jīng)非常普遍的器件，大多數(shù)已經(jīng)批量生產(chǎn)，并且價格也十分低廉，如 AT89C52 單片機、四輸入與 非門 74LS2 四 — 七段 BCD 譯碼芯片 CD4511 和 并行 /串行轉(zhuǎn)換芯片CD4094 等 。 這就意味著所選擇使用的器件功能比較強大、穩(wěn)定，尤其是本次設計的核心元件 89C52 單片機，軟件配合度高，并具有種類齊全的支持芯片。這類微處理器既可用作控制器又適合于做數(shù)據(jù)處理，而且成本也甚是低廉。由于設計中著重考慮了硬件電路的簡單性，故盡可能減少硬件的復雜性，節(jié)省線路板的空間，達到了硬件電路最優(yōu)化設計。 軟件采用了匯編語言編寫和模塊化設計思想，程序可讀性強，便于系統(tǒng)的改進和升級，靈活性和適應性強，可 設置賽程 時間 、暫停賽程、及時刷新甲、乙兩隊雙方的成績、甲、乙雙方 交換場地以及賽后成績暫存等 。符合實際生活的需要， 給人們的帶來了方便。在工業(yè)生產(chǎn)中， 可以 通過更改部分參數(shù)，還能 進一步提高它的精度， 廣泛適合各類學校和小團體作為賽程計時計分 ， 所以無論是在日常生活中還是在工業(yè)生產(chǎn)中都能有廣泛的應用，如投入生產(chǎn)使用具有較大的商業(yè)價值和社會效益。 畢業(yè)設計（論文） 38 參考文獻 [1] 張毅 剛 , 彭喜源 等 . 新編 MSC51 單片機應用設計 [M]. 哈爾濱 : 工業(yè)大學出版社 , 2021: 5380 [2] 趙茂泰 . 智能儀器