【正文】 還出現(xiàn)了不少全新的儀器類型，使現(xiàn)代電子儀器發(fā)生了根本性的變化。根據(jù)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的 不同 ， 比賽規(guī)則要 求 也不同 ，體育比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)包括測(cè)量類，評(píng)分類，命中類，制勝類 和 得分類等多種類型?；@球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)由計(jì)時(shí)器 、 計(jì)分器等多種電子設(shè)備組成 的 ，同時(shí)，根據(jù)目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能夠與現(xiàn)場(chǎng)成績(jī)處理，現(xiàn)場(chǎng)大屏幕，電視轉(zhuǎn)播車等多種設(shè)備相聯(lián)，以便實(shí)現(xiàn) 激 烈的 比賽現(xiàn)場(chǎng)感 和 表演娛樂(lè)等功能目標(biāo)。世界各大電氣廠家，測(cè)控技術(shù)企業(yè)，機(jī)電行業(yè)，競(jìng)相把單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，智能化的核心部件。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 籃球賽 計(jì)時(shí)計(jì)分器 發(fā)展過(guò)程 籃球是以 投籃 為中心的對(duì)抗性體育運(yùn)動(dòng)之一， 1892 年 1 月 (另一種說(shuō)法是 1891年 12 月 )，為美國(guó) 馬薩諸塞州 菲爾德基督教青年會(huì)訓(xùn)練學(xué)校教師 詹姆士 為了完善籃球游戲，他在 1892 年制定了 13 條規(guī)則，后逐步修改和增加條款，出場(chǎng)人數(shù)也逐漸減少，直至規(guī)定每隊(duì) 5 人，這才成為現(xiàn)代的籃球運(yùn)動(dòng) ， 同 時(shí)伴隨著籃球的出現(xiàn)，籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器也應(yīng)運(yùn)而生了。 1932 年，剛誕生的國(guó)際籃聯(lián)以美國(guó)大學(xué) 使用的籃球規(guī)則為基礎(chǔ)，制定了第一份世界統(tǒng)一 的競(jìng)賽規(guī)則 ， 同時(shí)籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器也開(kāi)始進(jìn)入了電子時(shí)代 ，開(kāi)始出現(xiàn)比賽計(jì)時(shí)鐘、簡(jiǎn)單電路搭成的計(jì)分電路。兩個(gè)獨(dú)立的、顯然不同的和非常響亮的信號(hào) ， 記錄表 ， 隊(duì)員犯規(guī)標(biāo)志牌。目前，大多數(shù)傳統(tǒng)的電子儀器已有相應(yīng)換代的智能儀器產(chǎn)品 ，同時(shí)以單片機(jī)為控制核心，智能器件也應(yīng)用到了籃球賽場(chǎng)中。 但是 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器還不能廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)所，它的成本很高，一些中小型工廠、學(xué)校、企業(yè)還是延續(xù)手到計(jì)時(shí)和計(jì)分。解決了籃球比賽計(jì)數(shù)器的安裝問(wèn)題，節(jié)約了線材，適合在各種規(guī)模的體育場(chǎng)館使用，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用鐘表進(jìn)行計(jì)時(shí)的方法，當(dāng)然稍加改動(dòng)也可以用于其他球類比賽，是體育器材向智能化發(fā)展的一個(gè)實(shí)例 。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和 電子技術(shù)的不斷更新， 對(duì)其穩(wěn)定和高準(zhǔn)確度計(jì)時(shí)計(jì)分的實(shí)現(xiàn)至今仍是生產(chǎn)和科研的課題。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多單片機(jī)作控制的球賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生，例如用單片機(jī)控制 LCD液晶顯示 器 的 計(jì)時(shí)計(jì)分器，用單片機(jī)控制 LED七段顯示器 的 計(jì)時(shí)計(jì)分 器 等。 課題 任務(wù)及要求 本次設(shè)計(jì)的籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器主要利用 AT89C52單片機(jī)編程控制 LED七段數(shù)碼管作顯示的球賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后應(yīng)具有成本價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、高準(zhǔn)確度顯示、操作方便且易攜帶等特點(diǎn)。 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器包含了 89C52系列單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成，同時(shí)在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一 些實(shí)用性強(qiáng)的外圍接口，進(jìn)一步了解到 LED顯示器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及這種顯示器的接口通信，學(xué)習(xí)利用串行口來(lái)擴(kuò)展顯示接口等。該系統(tǒng)具有以下功能： 1 以 AT89C52單片機(jī)為處理核心； 2 LED數(shù)碼管顯示時(shí)間和比分； 3 方便設(shè)置比賽中 各個(gè)環(huán)節(jié)。第 1 章 簡(jiǎn) 要介紹了整個(gè)課題的研究背景 、 目的 、 意義 及整個(gè)任務(wù)的要求安排 ；第 2 章是針對(duì)此次課題的任務(wù)進(jìn)行方案論證， 尤其 指 明了 顯示 部分相應(yīng)的處理方案，及其優(yōu)劣取舍，之 后還包含了 硬件方案和軟件方案分析；第 3 章具體介紹了 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器 的硬件設(shè)計(jì)， 包括 計(jì)時(shí)電路、計(jì)分 電路 、 24 秒違例報(bào)警 電路 以及比賽結(jié)束報(bào)警電路 的設(shè)計(jì) 等 ；第 4 章闡述了 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器 的軟件設(shè)計(jì)， 包括 時(shí)間 顯示 子程序， 分?jǐn)?shù)顯示 子程序 ， 延時(shí) 子程序的設(shè)計(jì) 等 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2章 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器 的總體方案 論證 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器 的整 體 設(shè)計(jì)中最重要的部分是對(duì) 籃球賽中的得分?jǐn)?shù)據(jù)以及賽程時(shí)間 處理 后顯示 ， 雖然籃球比賽中很早就開(kāi)始研究應(yīng)用了電子計(jì)時(shí)計(jì)分器，但其穩(wěn)定性和高準(zhǔn)確度計(jì)時(shí) 計(jì)分 仍存在一些問(wèn)題， 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)的不斷更新，對(duì)其穩(wěn)定和高準(zhǔn)確度計(jì)時(shí)計(jì)分的實(shí)現(xiàn)至今仍是生產(chǎn)和科研的課題。籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器 設(shè)計(jì)關(guān)鍵是必須考慮和解決在比賽過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)穩(wěn)定、精確、客觀的顯示，能夠抵抗各方面的干擾 ，給隊(duì)員以及場(chǎng)內(nèi)、場(chǎng)外的觀眾一個(gè)清晰，明了的結(jié)果，尤其對(duì)于參賽的隊(duì)員特別重要，客觀、清晰的顯示賽場(chǎng)上的數(shù)據(jù)，直接影響隊(duì)員的決策。 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器 的硬件方案 論證 本系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89C52 作為核心元 器 件，利用 7 段共陰 LED 作為顯示器件，分別用于顯示比賽過(guò)程中的時(shí)間 以及甲、乙兩對(duì)的 分?jǐn)?shù)。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)，直至計(jì)時(shí)到零為止。分別用于刷新甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù)、設(shè)置賽程時(shí)間、調(diào)整賽程時(shí)間、啟動(dòng)賽程時(shí)間、暫停賽程時(shí)間以及刷新 24 秒違例顯示時(shí)間等功能 ，使所 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)完全符合實(shí)際比賽中的需求 。 而且， 當(dāng) 24 秒違例時(shí)同樣也會(huì)發(fā)出報(bào)警，提示 進(jìn)攻方 違例。 其中計(jì)時(shí)電路完成賽程時(shí)間的設(shè)定，隨時(shí)刷新的功能， 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)應(yīng)該由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器（ ROM 及 RAM）和 I/O 接口組成。 圖 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的軟件方案論證 軟件 是整個(gè)設(shè)計(jì)的 關(guān)鍵 所在，它可以使儀器的主要功能得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)這一原則和畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，本 設(shè)計(jì) 的軟件 部分 主要包括： 計(jì)時(shí)顯示 模塊 ， 計(jì)分顯示 模塊 ， 24 秒違例 顯 示 模塊 ，延時(shí) 模塊 等 幾大 模塊 。 圖 主程序流程圖 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器 部分 器件 方案論證 在整體方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)方案的選擇以及元器件的選擇，往往會(huì)影響到，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成功與否。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 硬件譯碼與軟件譯碼 的 比較 硬件譯碼即采用專用的帶驅(qū)動(dòng)器的 LED 段譯碼器，如 CD4511， MC14495，74LS164 等。 如 圖 所示為對(duì) 1 位 BCD碼的顯示。在程序中利用查表指令 MOVC指令進(jìn)行軟件譯碼。 圖 1位動(dòng)態(tài) LED顯示器電路 MOV R1， 0AH MOV R0， 00H BUF： MOV A， R0 MOV DPTR， DATA 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 MOVC A， A+DPTR MOV P1， A INC R0 DJNE R1， BUF SJMP NEXT DATA： DB 3FH， 06H， 5BH， 4FH， 66H， 6DH， 7DH， 07H， 7FH， 6FH 通過(guò)上述比較，可以得出，硬件譯碼方案，簡(jiǎn)單，可實(shí)施性強(qiáng)， 節(jié)省單片機(jī)的端口，而且不占用單片機(jī)內(nèi)存。 CD4511 與 MC14495 的 比較 CD4511為常用的四 —— 七段 BCD碼輸入端； a～ g是 7段碼輸出； LT 為試燈腳； BI為消隱（滅燈）； LT 和 BI 接高電平（電源）； LE端為選通腳，接低電平有效，當(dāng) LT =0時(shí) LED數(shù)碼管顯示全亮筆段“ 8”字，可以檢查數(shù)碼管的質(zhì)量好壞，有無(wú)筆段殘缺現(xiàn)象。 如圖 CD4511引腳分布圖。 MC14495芯片為 BCD碼 —— 七 段 16進(jìn)制譯碼驅(qū)動(dòng)芯片。它與CD4511主要區(qū)別是：它能對(duì)大于 9的二進(jìn)制數(shù)譯碼。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)大于 10時(shí)， h+1端輸出 “ 1”電平。電路內(nèi)部還有一個(gè) 290Ω 的限流電阻。 MC14495引腳分布如圖 。 表 MC14495的真值表 輸入 輸出 D C B A a b c d e f g h+1 顯示數(shù)字 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 2 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 3 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 4 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 5 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 6 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 7 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 8 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 9 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 A 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 B 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 C 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 D 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 E 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 F 通過(guò)上述比較，根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求， 四 — 七段 BCD碼 硬件譯碼芯片 CD4511符合設(shè)計(jì)要求，且能完成譯碼任務(wù)，本設(shè)計(jì)選用 CD4511譯碼芯片。 除此之外 ，以下部分還會(huì) 分別 闡述 所選器件的特性和原理 ，以及它們所能實(shí)現(xiàn)的功能。上半場(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) ,這時(shí)按一下 K7鍵，便完成了甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù)交換。按鍵每按一下，表示加或減 1分。如果在賽程過(guò)程中，一方教練申請(qǐng)暫停時(shí)，經(jīng)裁判批準(zhǔn) ， 立 即按 K7鍵，即可以暫停計(jì)時(shí)，暫停時(shí)間到時(shí)，再按 K7鍵繼續(xù)計(jì)時(shí)，直至上半場(chǎng)賽程結(jié)束，蜂鳴器會(huì)發(fā)出 10秒的響聲 ， 下半場(chǎng)同上半場(chǎng)一樣。選用 單片機(jī)的 P1口 為 控制 4位 LED的段選碼 ； P2口的 ～ 于控制 4位 LED位選碼。但如果要顯示不同字符，則要借助位選口來(lái)控制， 本設(shè)計(jì)采用共陰顯示，所以只要 ～ 即可 。然后 ～ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 輸出相應(yīng)位 選 碼（共陰 LED時(shí) ～ 1000）時(shí)，則可以看到在數(shù)碼管 1上的顯示數(shù)字“ 5”。用同樣的方法將其余 3個(gè)數(shù)字“ 678”送數(shù)碼管 4顯示，最后則可以在 4位 LED上看到“ 5678”四個(gè)數(shù)字。 圖 圖 。其工作過(guò)程如下：當(dāng)調(diào)時(shí)（十位）開(kāi)關(guān) K5按下時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)低電平；立即數(shù) 00H取出，同時(shí)對(duì)應(yīng)調(diào)分（十位）控制端 LE輸出高電平，表示此時(shí)可以向調(diào)分（十位）的 CD4511發(fā)送數(shù)據(jù)，但 CD4511的輸出端 a～ g不會(huì)有輸出，因?yàn)?LE=1時(shí)， CD4511鎖存。這時(shí)便可以將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng) CD4511譯碼后，從輸出端 a～ g輸出，送 LED顯示器顯示。計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)，比如：設(shè)置的時(shí)間為 45分鐘，則在 LED上顯示 4500四位數(shù)。這樣一直持續(xù)下去。如 果比賽中，裁判叫暫停，則只要按一下 K7鍵，即可暫停計(jì)時(shí)。 例 如：比賽時(shí)間上半場(chǎng)時(shí)間為 20分鐘，則通過(guò)按 K5鍵，使數(shù)碼管 1顯示“ 2”即可；再按 K6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。時(shí)間設(shè)置好后，等待賽程開(kāi)始。因?yàn)榧淤悤r(shí)間只有幾分鐘。這時(shí)，如果裁判吹響開(kāi)始哨聲時(shí)，則應(yīng)立即按下按鍵 K7，表示賽程開(kāi)始，計(jì)時(shí)顯示則由 4500變 成 4459， 4458??一直計(jì)為0000時(shí)表示賽程結(jié)束。 計(jì)分 電路的設(shè)計(jì) 8051系列單片機(jī)除了有 4個(gè) 8位并行口外，還有一個(gè)能同時(shí)進(jìn)行串行發(fā)送和接收的全雙工串行通信口。 球賽計(jì)分電路正是利用了 89C52單片機(jī)串行口可以外接串行輸入并行輸出移位寄存作為輸出口來(lái)實(shí)現(xiàn)球賽比分刷新顯示的。其工作過(guò)程如下：按鍵開(kāi)關(guān) K1～ K4組成甲、乙兩隊(duì)加減分控制。當(dāng) K1～ K4四個(gè)按鍵的任何一個(gè) 按下時(shí)，與門的 8腳輸出都會(huì)產(chǎn)生低電平使單片機(jī)發(fā)生中斷， 同時(shí)與單片機(jī)相連的對(duì)應(yīng)端口也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平， 從而使相應(yīng) LED顯示，其工作原理如圖 。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)比分交換受賽程時(shí)間控制，只有當(dāng)上半場(chǎng)計(jì)時(shí)器指示為 0000時(shí)，按K7鍵，則會(huì)自動(dòng)交換甲、乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)。如果要繼續(xù)賽程，再按一次 K7即可。 比分刷新控制 器 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 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 計(jì)分電路原理圖 置；此部分功能由圖 K1～ K4完成： K1鍵：完成甲隊(duì)加 1分操作； K2鍵：完成甲隊(duì)減 1分操作； K3鍵：完成乙隊(duì)加 1分操作； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 K4鍵：完成乙隊(duì)減 1分操作。有關(guān) 74LS21集成電路的引腳分布圖及內(nèi)部構(gòu)造如圖 。 14腳為電源腳。 7腳接地。 1 13為與門輸入腳。 8腳為與門輸出腳。當(dāng) 輸出低電平 0時(shí)， 7406的輸出端升高到約 5V，壓電蜂鳴器兩引線間的直流電壓降至接近 0V，發(fā)聲停止。 圖 7406驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路 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，提示賽程結(jié)束。市場(chǎng)上常用的單片機(jī)有 Intel 公司的 MCS51 系列，日本松下公司的 MN6800 系列等。 然而作為本系 統(tǒng)的核心元件，選擇哪一型號(hào)的 MCS51 系列單片機(jī) 顯得尤為關(guān)鍵， 下面 就逐個(gè)進(jìn)行 比較 ： 8031 單片機(jī)片內(nèi)不帶程序存儲(chǔ)器 ROM，使用時(shí)需外接程序存儲(chǔ)器和一片邏輯電路 74LS373，外接的程序存儲(chǔ)器多為 EPROM 的 2764 系列。寫入到外接程序存儲(chǔ)器的程序代碼沒(méi)什么保密性可言。但是編的程序無(wú)法燒寫到其 ROM 中，只有將程序交芯片 廠代為燒寫，并是一次性的，今后都不能改寫其內(nèi)容。 89C51 單片機(jī)為 EPROM 型，在實(shí)際電路中可以直接互換 8051 單片機(jī)或 8751單片機(jī)，不但和 8051 單片機(jī)指令，管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4K 程序存儲(chǔ)器是