【正文】 作，并檢查課程設(shè)計報告撰寫進度 8:00~18:30 燒錄程序，系統(tǒng)調(diào)試 8:00~11:30 完成課程設(shè)計報告的撰寫 15:00~18:30 集中檢查收取課程設(shè)計報告及完成的實物 任務(wù)下達日期： 2020 年 5 月 7 日 任務(wù)完成日期： 2020 年 5 月 18 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）： 籃球比賽計分器設(shè)計 摘要： 籃球比賽計分器的設(shè)計是為了解決籃球比賽時計分與計時準確方便和靈活適用的問題而提出的，我組設(shè)計的籃球比賽計分器硬件部分主要利用 AT89S52 單片機完成了計分與計時的功能，并通過兩個四位七段數(shù)碼管分別用來顯示比賽時間和甲、乙比賽雙方的分數(shù)，軟件部分利用 Keil C51軟件來進行編譯，通過 Proteus 軟件進行仿真，最后將生成的 HEX 文件燒入到單片機芯片中。 【 3】 單片機原理及接口技術(shù) [M].徐煜明 ,韓艷編著 .電子工業(yè)出版社 。 參考文獻閱讀： 【 1】 單片機原理及應(yīng)用 [M].張毅剛編著 .高等教育出版社 。 5. 根據(jù)設(shè)計過程，撰寫實習(xí)報告。 3. 根據(jù)所確定的設(shè)計電路，利用相關(guān)軟件繪制電路原理圖、仿真圖等，提供元器件清單。 學(xué)生應(yīng)完成的工作： 1. 根據(jù)設(shè) 計任務(wù)選定合適的單片機，根據(jù)控制對象設(shè)計接口電路。 5. 能夠通過數(shù)碼管顯示兩隊的比賽成績。 3. 擁有鍵盤接口，可通過鍵盤修改當(dāng)前的比賽成績（成績修改包括加減 3）。課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書 設(shè)計題目 籃球比賽計分器設(shè)計 學(xué)生姓名 張亞明 所在院系 電子信息與電 氣工程學(xué)院 專業(yè)、年級、班 電 子 信 息 工 程2020 級 1 班 設(shè)計要求： 1. 結(jié)合單片機串行口工作原理，用 AT89S52 設(shè)計一個籃球比賽計時計分器。 2. 能夠記錄整個賽程的比賽時間并可同時用數(shù)碼管顯示。 4. 能夠隨時刷新甲、乙兩隊在整個比賽中的比賽成績。 6. 比賽中場和結(jié)束時，能發(fā)出報警。 2. 根據(jù)電路工作過程，畫出軟件流程圖，根據(jù)流程圖編寫相應(yīng)的程序，進行調(diào)試并打印程序清單。 4. 根據(jù)電路及器件，完成安裝、焊接和調(diào)試工作。 6. 該生在此次設(shè)計中主要負責(zé)了倒計時程序的查找、電路的仿真和元器件的領(lǐng)取任務(wù)。 【 2】 51 系列單片機及 C51 程序設(shè)計 [M].王建校 ,楊建國等編著 .科學(xué)出版社 。 【 4】 單片機 C 語言和匯編語言混合編程實例詳解 [M].杜樹春 .北京航空航天大學(xué)出版社 。采用該系統(tǒng)可根據(jù)實際情況進行時間的準確顯示和比分修改，具有低功耗、可靠性強、安全性高以及低成本等特點 ， 主要不足之處在于計時顯示部分有時會出現(xiàn)顯示不穩(wěn)定的情況，基本滿足了本次設(shè)計要求。根據(jù)不同運動項目的不同比賽規(guī)則要求，體育比賽的計時計分系統(tǒng)包括測量類 、 評分類 、 命中類 、 制勝類得分類等多種類型。 籃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， 由于比賽的不可重復(fù)性，決定了籃球計時計分系統(tǒng)是一個實時性很強、可靠性要求極高的電子服務(wù)系統(tǒng)，所以計時計分設(shè)備是籃球比賽中不可缺少的電子設(shè)備， 計時 計 分系統(tǒng)設(shè)計是否合理，關(guān)系到比賽系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和可靠，并直接影響到比賽的順利進行。隨著比賽規(guī)則的進一步完善，相應(yīng)的計時計分系統(tǒng)也必須隨之改進。它是把中央處理器（ CPU）、隨機存取存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）、輸入 /輸出端口（ I/0）等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。微計算機（單片機）在這種情況下誕生了，它為我們改變了什么？縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到 工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能 IC 卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。世界各大電氣廠家 、 測控技術(shù)企業(yè) 、 機電行業(yè)，競相把單片機應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實現(xiàn)數(shù)字化 、 智能化的核心部件。 2 證 本次為了使設(shè)計更加合理，我組共提出了兩種顯示方案，具體內(nèi)容如下： 共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都比較高。 圖 21數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路圖 共陽極數(shù)碼管的動態(tài)顯示，是四位數(shù)碼管有一個 I/O 口控制 LED 片的多段復(fù)用，共陽極分別由相應(yīng)的 I/O 口線控制，形成各片的分時選通。同樣，在下一時刻，只讓第二個的位選線處于選通狀態(tài)，另一位選線關(guān)閉，如此循環(huán)下去，就可以使兩位數(shù)碼管顯示出所要顯示的字符。設(shè)計基本與靜態(tài)設(shè)計相同，不同之處是在多了位選信號。 圖 22數(shù)碼管動態(tài)顯示電路圖 數(shù)碼管靜態(tài)顯示需要靜態(tài)驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動，靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的 每一個段碼都有一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用 BCD 碼二 /十進位轉(zhuǎn)換器進行驅(qū)動，靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，顯示亮度高，無閃爍，占用 CPU 時間少，缺點是功耗比較大，占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝ 40 個 I/O 端口 來驅(qū)動， 而 一個 89S52 單片機可用的 I/O 端口 才 32 個。 數(shù)碼管動態(tài)顯示需要動態(tài)驅(qū)動：動態(tài)驅(qū)動是將所數(shù)碼管的 7 個顯示片段的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 端增加位選通控制電路，位選通有 各自獨立的I/O 線控制，當(dāng)單片機輸出字型碼時，所有數(shù)碼管都接受到相同的字型碼，將需要顯示的數(shù)碼管的選通 COM 端電路的控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮，通過分時輪流控制各個 LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。 考慮設(shè)計要求和器件的限制，我組的課程設(shè)計采用的是共陽極數(shù)碼管的動態(tài)顯示。通過這幾個模塊的協(xié)調(diào)工作就可以完成相應(yīng)的計時計分控制和顯示功能。 圖 31系統(tǒng)框圖 本設(shè)計是 采用單片機 AT89S52 作為系統(tǒng)的核心 元件 ，利用 7 段共陽 LED 作為顯示器件。 賽程計時采用倒計時方式，比賽開始時啟動計時，直至計時到本節(jié)時間為零，結(jié)束本節(jié)比賽，同時 蜂鳴器開始 報警，時間刷新為下一節(jié)準備，等待開始。 系統(tǒng)控制中心單片機 AT89S52 AT89S52 是 一個低功耗 、 高性能 8 位單片機，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的單片機 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。除 8k Bytes Flash 片 內(nèi)程序存儲器外，還有 256 晶振模塊 系統(tǒng)電源模塊 復(fù)位電路模塊MOMOKUAI AT89S52 LED 顯示模塊 單節(jié)比賽及 終場比賽結(jié) 束報警模塊 鍵盤控制模塊 5 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 8 個中斷源，3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 GND：接地端。 XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容 的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，若使用外部 TTL 時鐘時，該引腳必須懸空。此外， ALE 是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。 訪問程序存儲器控制信號 EA：當(dāng)為高電平時， CPU 執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令，但當(dāng)PC 中的值超過 0FFFH 時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器指令。 復(fù)位信號 RST：該信號高電平有效，在輸入端保持兩個機器周期的高電平后，就可以完成復(fù)位操作。在訪問外部程序存儲器時，它作存儲器的低 8 位地址線。 P2 口（ ～ ）：它為一個內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準雙向 I/O 口，作為輸入口時 同樣需先向其內(nèi)部鎖存器寫 1。 P3 口（ ～ ）： P3 口同樣是內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準雙向 I/O 口， P3 口除了作為一般的 I/O 口使用之外，其還具有第二引腳功能，具體如表 31 所示。本例用一個 7805 芯片為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 5V 直流電源。其內(nèi)部含過熱保護，短路保護，輸出電流可達 1A。 25℃ 時輸出電壓范圍為 5～ 18V。 9V 直流電壓可用普通干電池提供，也可以用市面 上很容易買到的普通變壓器提供。 在 7805 與 9V 電源之間用一個 橋堆 2W10 來提高系統(tǒng)的安全性。 7805 的 5V 調(diào)控輸出采用生產(chǎn)該芯片的公司提供的經(jīng)典電路。具體電氣連接如圖 23 所示。配合程序設(shè)計，在系統(tǒng)初始化時等待配置比賽時間，通過 按下 s1 和 s2 分別顯示甲隊、乙隊的成績，按下 s3 暫停計時 ， 按下 s4 繼續(xù)計時，按下 s5 為進球隊加分，未按下 s5 則為加錯的隊減分，按下 s s s8，則按照 s5 的操作分別為相應(yīng)隊加減 1分、 2 分、 3 分 。設(shè)置時間結(jié)束后進入正常計時計分模式。S8 SWPBS7 SWPBS6 SWPBS5 SWPBS4 SWPBS3 SWPBS2 SWPBS1 SWPB1KR91KR81KR71KR61KR51KR41KR31KR2VCC 圖 34 鍵盤接口 8 晶振模塊 晶振 電路在單片機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。根據(jù)不同需要可以采用不同頻率的晶振，這里采用 12MHZ 的晶振，另外有兩個 30pF 的電容，兩晶振引腳分別連到 XTAL1 和 XTAL2 振蕩脈沖輸入輸出引腳。 圖 35 晶振電路 復(fù)位電路模塊 復(fù)位是單片機的初始化操作，其主要功能是把 PC初始化為 0000H，使單片機從 0000H單元開始執(zhí)行程序。 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。 2KR1S9SWPBVCCGNDRSTVCC10uFC3 圖 36 復(fù)位電路 9 報警電路模塊 本設(shè)計通過 口來控制 蜂鳴器發(fā)聲 報警。四節(jié)比賽結(jié)束后 蜂鳴器 由 沉寂 轉(zhuǎn)為 發(fā)聲 。 圖 37 報警 電路 連接圖 LED 顯示模塊 本設(shè)計采用 CD4511 數(shù)碼管 顯示。本程序中設(shè)置為 4 節(jié)比賽，程序初始化后通過鍵盤來設(shè)置單節(jié)比賽時間。圖 39 所示為 LED 數(shù)碼管 的電 路 連接 圖 。單片機編程常用的語言是 C 語言和匯編語言，最終都要轉(zhuǎn)為 Intel HEX 格式或二進制格式(Binary)文件寫入單片機芯片內(nèi)。 軟件設(shè)計環(huán)境介紹 Keil 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能、結(jié)構(gòu)、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼 很緊湊，容易理解。 Proteus 軟件 是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 （該軟件 中國 總代理為廣州風(fēng)標電子技術(shù)有限公司）。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具 ，也 是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺 。 Microsoft Visio 2020 是微軟公司出品的一款的 軟件 ， Microsoft Visio 是 Windows 操作系統(tǒng) 下運行的 流程圖軟件 ，它現(xiàn)在是 Microsoft Office 軟件的一個部分。它能夠?qū)㈦y以理解的復(fù)雜文本和表格轉(zhuǎn)換為一目了然的 Visio 圖表。使用 Office Visio 2020 中的各種圖表可了解、操作和共享企業(yè)內(nèi)組織系統(tǒng)、資源和流程的有關(guān)信息。 軟件設(shè)計 方案 籃球比賽計時計分器 軟件設(shè)計部分采用模塊化程序設(shè)計，程序部分由主程序、 T0中斷程序、計時計分刷新顯示子程序、鍵盤掃描控制子程序、延時子程序等組成。 開 始總 分 寄 存 器 R 0 清 零七 段 碼 數(shù) 據(jù) 表 地 址 送 D P T R讀 取 P 1 的 值是 否 有 鍵 按 下 ？按 鍵 去 抖 動再 次 讀 取 P 1 的 值是 否 真 有 鍵 按 下 ？1 鍵 按 下2 鍵 按 下顯 示 甲顯 示 乙減 分繼 續(xù)暫 停4 鍵 按 下3 鍵 按 下5 鍵 按 下加 分結(jié) 束蜂 鳴 器 響設(shè) 置 定 時倒 計 時 開 始顯 示 時 間YYYYYYY定 時 時 間 到NNNNNNN 圖 39 主 程序流程圖 13 定 時 中 斷 初 始 化比 賽 開