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基于单片机篮球赛计时计分器毕业设计.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.08M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    编号 基于单片机篮球赛计时计分器设计 Design of Timing and Scoring of Basketball Competition Based on Single Chip Computer 学 生 姓 名: 专 学 业: 号: 指 导 教 师: 学 院: 2009 年 06 月
    长春理工大学毕业设计 摘 要 篮球比赛计时计分器是为了解决篮球比赛时计分与计时准确的问题。此装置 利用单片机 AT89C51 完成了计时和计分的功能。本文详细地介绍了系统硬件与软 件的设计过程，设计由 AT89C51 编程控制 LED 七段数码管作显示的球赛计时计分 系统。该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩以 及赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉，性能稳定，操作方便并且易于携带等 特点。广泛适合各类学校或者小型团体作为赛程计时计分。 关键词：单片机 篮球赛计时 篮球赛计分 ABSTRACT Time scoring basketball game is to solve the game of basketball with the time points when the issue of accuracy. This device is completed using AT89C51 single- chip timing and scoring functions. This article describes in detail the system hardware and software design process, design by AT89C51 programming control for LED Seven-Segment LED display subsystem of the game time. The system is set up with the schedule from time to time, schedule time to pause, refresh in time A, B, and after the two sides achieved a temporary success functions. It is inexpensive, stable performance, easy to operate and easy to carry and so on. A wide range suitable for all types of schools or small groups as time-points race. Key words: MCU Basketball Time Basketball Scoreboard
    长春理工大学毕业设计 目 录 摘 要...................................................................................................................................................1 Abstract..............................................................................................................................................1 目 录....................................................................................................................................................I 第一章 引言 .................................................................................................................................. - 1 - 1.1 背景知识介绍 .................................................................................................................- 1 - 1.2 设计意义.........................................................................................................................- 1 - 1.3 设计目的.........................................................................................................................- 1 - 第二章 系统硬件介绍 ..................................................................................................................- 3 - 2.1 MCS-51 单片机简述 .......................................................................................................- 3 - 2.1.1 单片机 AT89C51 简介 ........................................................................................- 3 - 2.1.2 主要特性..............................................................................................................- 4 - 2.1.3 管脚说明..............................................................................................................- 4 - 2.1.4 芯片擦除..............................................................................................................- 6 - 2.1.5 掉电模式..............................................................................................................- 6 - 2.1.6 程序储存器的加密..............................................................................................- 6 - 2.2 显示器及其接口 .............................................................................................................- 7 - 2.2.1 显示器介绍 ..........................................................................................................- 7 - 2.2.2 结构与原理 ..........................................................................................................- 7 - 2.2.3 LED 显示器显示方式......................................................................................... - 8 - 2.3 CD4094 芯片介绍 ........................................................................................................... - 8 - 2.4 74LS21 芯片介绍............................................................................................................- 9 - 2.5 报警器............................................................................................................................. - 9 - 2.5.1 报警器的分类 ....................................................................................................- 10 - 2.5.2 报警器工作原理................................................................................................- 10 - 第三章 硬件电路设计 ................................................................................................................- 11 - 3.1 系统方案设计 ...............................................................................................................- 11 - 3.1.1 系统构成框图 ....................................................................................................- 11 - 3.1.2 器件选择............................................................................................................- 12 - 3.2 硬件总体设计 ...............................................................................................................- 12 - 3.3 计时电路部分 ...............................................................................................................- 12 - 3.3.1 振荡电路............................................................................................................- 12 - 3.3.2 计时电路的工作原理........................................................................................- 15 - 3.4 计分电路部分 ...............................................................................................................- 16 - 3.4.1 串行接口工作原理............................................................................................- 16 - 3.4.2 计分电路原理图................................................................................................- 16 - 3.4.3 计分电路的工作原理........................................................................................- 17 - 第四章 篮球计时计分器软件设计 ............................................................................................- 19 - 4.1 球赛计时计分器的工作过程 .......................................................................................- 19 - 4.2 篮球计时计分器编程设计 ...........................................................................................- 19 - 4.3 主要模块说明 ...............................................................................................................- 20 - I
    长春理工大学毕业设计 4.3.1 计时部分模块流程............................................................................................- 20 - 4.3.2 记分部分模块流程............................................................................................- 21 - 4.4 篮球计时计分器程序源代码 .......................................................................................- 21 - 结 论............................................................................................................................................ - 31 - 参考文献...................................................................................................................................... - 32 - 致 谢............................................................................................................................................ - 33 - II
    长春理工大学毕业设计 第一章 引言 1.1 背景知识介绍 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个 计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体 积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使 用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择[2]。 1.2 设计意义 单片机的应用是具有高度现实意义的。单片机极高的可靠性，微型性和智能 性（我们只要编写不同的程序后就能够完成不同的控制工作），单片机已成为工 业控制领域中普遍采用的智能化控制工具，已经深深地渗入到我们的日常生活当 中。 通过此次基于单片机设计的篮球计时计分系统，我们可以更清楚详细的了解 单片机程序设计的基本指令功能、编程步骤和技巧来讲述单片机编程，并对 MCS-51 单片机的结构和原理进行讲述，以及基于单片机开发应用的相关芯片的 工作原理，并且可以在将来的工作和学习中加以应用[5]。 1.3 设计目的 随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机做控制的球赛计时计分系 统也应运而产生，如用单片机控制 LCD 液晶显示器计时计分器，用单片机控制 LED 七段显示器计时计分器等。 本次设计用由 AT89C51 编程控制 LED 七段数码管作显示的球赛计时计分系 统。该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩以及 赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉，性能稳定，操作方便并且易于携带等特 点。广泛适合各类学校或者小型团体作为赛程计时计分 [8]。 通过本次基于 C51 系列篮球计时计分器的设计，可以了解、熟悉有关单片机 开发设计的过程，并加深对单片机的理解和应用以及掌握单片机与外围接口的一 些方法和技巧，这主要表现在以下一些方面： (1) 篮球赛计时计分系统包含了 8051 系列单片机的最小应用系统的构成， 同时在此基础上扩展了一些使用性强的外围接口。 (2) 可以了解到 LED 显示器的结构、工作原理以及这种显示器的接口实例与 - 1 -
    长春理工大学毕业设计 具体连接与编程方法。 (3) 怎样利用串行口来扩展显示接口等[6]。 - 2 -
    长春理工大学毕业设计 第二章 系统硬件介绍 2.1 MCS-51 单片机简述 2.1.1 单片机 AT89C51 简介 本课题中用到的芯片就是 AT 系列中的 AT89C51 单片机芯片。 AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反 复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器 件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系 统，内置功能强大的微型计算机的 AT89C51 提供了高性价比的解决方案 [7]。 AT89C51 具有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品 的需求。它是一个低功耗高性能单片机，40 个引脚，32 个外部双向输入/输出 （I/O）端口，同时内含 2 个外中断口，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工 串行通信口，AT89C51 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用 的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有 效地降低开发成本。如图所示图 2-1 为 AT89C51 单片机基本构造，其基本性能介 绍如图 2-1： 图 2-1 AT89C51 引脚图 AT89C51 本身内含 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时 内含 2 个外中端口，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，AT89C51 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存 - 3 -
    长春理工大学毕业设计 储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 2.1.2 主要特性 AT89C51 的主要特性如表 2-1 所示： 表 2-1 AT89C51 主要功能描述 · 兼容 MCS—51 指令系统 · 4k 可反复擦写(>1000 次）Flash ROM · 32 个双向 I/O 口 · 可编程 UARL 通道 · 两个 16 位可编程定时/计数器 · 全静态操作 0-24MHz · 1 个串行中断 · 128x8bit 内部 RAM · 两个外部中断源 · 共 6 个中断源 · 可直接驱动 LED · 3 级加密位 · 低功耗空闲和掉电模式 · 软件设置睡眠和唤醒功能 2.1.3 管脚说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储 器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入 口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接 收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口 被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程 和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收， 输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作 为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于 内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行 存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势， 当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 - 4 -
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