籃球比賽計分器設計

1、學號：本科畢業(yè)設計學 院專 業(yè)年 級姓 名論文題目籃球比賽計分器設計指導教師職稱年 月 日摘要Abstract 1 緒論 0籃球比賽計分器設計的研究的背景 1研究內(nèi)容 1設計目標 12 方案選擇與論證 方案一J 戶 £、方案二方案三方案選擇 33 單元電路設計 4單片機簡述 振蕩電路 控制按鍵電路 4復位電路 5報警時鐘電路 5數(shù)碼管顯示電路 54 軟件設計 6主流程圖 源程序代碼 65 調(diào)試結(jié)果及分析 66 結(jié)論 7參考文獻 9籃球比賽計分器設計摘要：籃球比賽計分器主要由計分器、計時器等多種電子器件組成。籃球比賽計分器主要實現(xiàn)的基本功能有：開始和暫停、比賽時間倒計時、24秒倒計時、

2、加分操作、蜂鳴報警、時間和比分顯示的基本功能。本設計具備比賽過程中數(shù)據(jù) 顯示的穩(wěn)定性及準確性；在比賽進入倒計時24秒之后，該系統(tǒng)會有報警聲，即該場比賽結(jié)束。隨著單片機在各個領域的應用，籃球比賽積分器系統(tǒng)也應用單片 機為主要芯片。在用單片機控制的LED七段顯示器計時計分以便于在比賽中提高 穩(wěn)定性和準確性。本設計是基于單片機AT89C51的籃球比賽計分系統(tǒng)。利用三個 四位8段數(shù)碼管作為顯示器件，有時間顯示，每一次進攻24秒顯示，每一節(jié)分鐘倒計時顯示，雙方比分顯示。關鍵詞：籃球比賽；計分器；24秒倒計時The design of basketball game scoring deviceAbstr

3、act : Basketball game scori ng devices mainly in eludes scori ng devices, calculagraph, and other electronicdevices. The basic functionsof a basketball gameare: start and pause, the game coun tdow n, a 24-sec ond coun tdow n, addi ng scores, buzzing alarm, displaying time and scores. This design is

4、stable and accurate. Whenthe gameis 24 seconds left, the alarm will ring. Then it meansgameis over. With the application of SCMn various fields, the basketball gamesystem also adopts SCMas the main chip. By using the LED seve n-segme nt display con trolled by SCM, it will be more stable and accurate

5、 in the game. This desig n is mainly talk ing about the scori ng system which is based on SCM AT89c51. Using three four eight-segme nt as display devices, it shows time, every 24 sec on ds, every minute coun tdow n, scores betwee n two sides.Key words : Basketball game, scoring device, 24 seconds co

6、untdown1緒論 籃球比賽計分器設計的研究的背景籃球比賽是根據(jù)隊員在規(guī)定的比賽時間里得分多少來決定勝負的，因此，籃球比賽的計分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)。 籃球比賽的計分系統(tǒng)由計時器、積分 器等多種電子設備組成，同時，根據(jù)現(xiàn)在籃球比賽要求，完善的籃球比賽計分系 統(tǒng)設備應能夠與賽場得分處理，賽場大屏幕，電視轉(zhuǎn)播車等多種設備相聯(lián)，以便 于是比賽更容易讓觀眾處于現(xiàn)場的感覺。 同時，隨著單片機在各個領域的廣泛應 用，利用單片機為主要芯片來設計籃球比賽計分系統(tǒng)。由于單片機的高集成度，控制功能強，電壓低，特別是它具有體積不大，質(zhì) 量輕，能量消耗低，價格低廉，高可靠性，容易擴展，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品等多 種

7、優(yōu)點，使單片機迅速得到了廣泛應用，目前已經(jīng)成為測量控制應用系統(tǒng)中的首 選和新電子產(chǎn)品的重要部位。由于單片機的性能極高，單片機已廣泛應用于各 大電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)。籃球比賽計分器就是以單片機為核心的計分系統(tǒng)。研究內(nèi)容本設計是基于單片機AT89C51的籃球比賽計分系統(tǒng)。利用三個四位8段數(shù)碼 管作為顯示器件。本設計是簡單模擬籃球比賽計時計分器的設計，有時間顯示， 每一次進攻24秒顯示，每一節(jié)分鐘倒計時顯示，雙方比分顯示。12個共陽數(shù)碼管分別是：前六位為當前時間顯示，第七八位是進攻24秒時間顯示，第九到十二位是每節(jié)比賽倒計時顯示，時間精確到秒。本設計有四種顯示模 式，00. 00. 00. 24計時模式，0

8、00 000計分模式，H000-000給前一個球隊 加分模式，000 H000給后一個球隊加分模式；接通電源后，進入00. 00. 00. 24, 12. 00模式，等待比賽開始，第三個鍵按下進入比賽倒計時模式，按第二次進 入計分顯示模式，按第三次又進入計時等待模式，等待下一輪開始；簡單一點說 就是：依次按第三個鍵分別是：等待-開始-計分-等待三種模式循環(huán)。在 000-000計分模式下，第一個鍵按下進入 H00( 000模式，第二個鍵加分，第 三個鍵減分，再按第一個鍵進入正常計分模式000 000;在000 000計分模式下，第二個鍵按下進入000 H000模式，第一個鍵加分，第三個鍵減分，再

9、按第 二個鍵進入正常計分模式000 000; 24秒定時時間到，報警3秒停，24秒倒計 時復位，進入等待狀態(tài)。設計目標(1)能夠準確記錄整個比賽過程中的分數(shù);2）能夠準確記錄整個比賽過程中的時間；（3）在比賽結(jié)束時，能夠發(fā)出警報聲。2 方案選擇與論證籃球比賽主要實現(xiàn)的基本功能有：開始、比賽時間倒計時、 24 秒倒計時、 加分操作、減分操作、蜂鳴報警、時間和比分顯示的基本功能。因此，必須要有 相關的輸入模塊、控制模塊和顯示模塊等。對于輸入模塊，有獨立按鍵輸入和矩陣式按鍵輸入。但是兩者相比較而言， 矩陣式按鍵輸入的組建模式靈活，可用于輸入更多的控制對象。對于控制模塊，可以利用數(shù)字芯片進行控制，也可

10、以利用單片機進行控制， 顯然，單片機控制方式是很高效的。對于顯示模塊，有LED數(shù)碼管顯示和LCD液晶顯示，與LED數(shù)碼管相比，LCD體積大，能耗大，并且價格高昂，不太適合學生選擇使用，所以選擇使用 LED 數(shù)碼管。用石英晶體振蕩器或 555定時器產(chǎn)生穩(wěn)定的校時信號， 555 定時芯片是一種 中規(guī)模集成電路， 可以構(gòu)成多諧振蕩器脈沖產(chǎn)生與整形電路， 在自動控制、定時、 防盜報警器有著廣泛的應用， 并且操作簡單， 所以選用 555 定時器來完成報警電 路和1秒脈沖2。運用了 74LS157, 74LS19Q 74LSO0 74LS20及555定時器基 本元件。此類元件性價比合適 使用不難 大部分基

11、本功能都可以實現(xiàn) 是工程 中的基本元件。其系統(tǒng)框圖如圖 1 所示：圖 1 系統(tǒng)框圖利用8255A對AT89C5仲片機的P0端口擴展來實現(xiàn)。PA口為計時和計分的 段控，PB 口為計分的位控，PC 口為計時顯示的位控、報警、暫停和刷新，單片 機的P3 口為控制位，控制著開始，P1 口為鍵盤輸入端口 3。該設計使用8255A經(jīng)P0 口擴展為三個可用的8位端口，經(jīng)8255A擴展后，可用 的端口增多，起到了更好的擴展功能，利用74LS373對段和位分別進行鎖存，增 強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本方案的設計的具體電路如下圖 2 所示：圖2 8255A擴展電路圖O13J 4 3 吧 cPC LI 匸BESSS1 ii

12、tlIDIHID&AWIM1Ll'm 仄n:-HwMCHiFbFffii方案二該方案以單片機為核心，作為控制模塊，并以LED數(shù)碼管作為顯示模塊，通 過單片機自帶的時鐘電路和相應的定時器來實現(xiàn)計時。由單片機的P0口接顯示器件，P1 口接鍵盤，P2 口接譯碼電路，P3 口接中斷處理電路，報警電路接在 未用的I/O 口線上5?；趩纹瑱CAT89C51籃球比賽計分器設計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如 圖3：圖3 AT89C51設計系統(tǒng)框圖方案選擇方案一的實現(xiàn)要用到多塊數(shù)字芯片，數(shù)字電路的一個大的缺點就是電路隨著 信號的改變會產(chǎn)生沖擊電流，穩(wěn)定性相對而言比較差。方案二對于電路焊接比較 麻煩，對于學生來講

13、不太容易實現(xiàn)。方案三設計簡單 ，容易操作。綜上所述，三 種方案中，方案三對于學生更容易實現(xiàn)，所以選擇方案三。本系統(tǒng)利用單片機AT89C51為該設計的主要芯片。利用12個7段共陽LED 作為顯示器件，12個共陽數(shù)碼管分別是：前六位當前時間顯示，第七八位是進 攻24秒時間顯示，第九到十二位是每節(jié)比賽倒計時顯示，時間精確到秒 。進 入倒計時24秒之后，蜂鳴器會發(fā)出警報聲，以表示比賽結(jié)束。其次，為了配合 計時器和計分器同時運用恰當，設置了三個按鍵，根據(jù)案件的特定次數(shù)來顯示相應的得分情況以及比賽時間。3單元電路設計單片機簡述圖4是AT89C51的引腳圖，弓I腳說明如下圖4 51單片機系列引腳圖VCC :

14、 AT89C51電源正極輸入，接+5V電壓。GND :電源接地端。XTAL1接外部晶振的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端， 這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時，些引腳應接地。XTAL2:接外部晶振的一個引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和 內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端9。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸 入。振蕩電路本次設計要使用到AT89C51單片機的時鐘振蕩功能。AT89C51中有一個用于 構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸 入和輸出端10 o這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起 構(gòu)成自激

15、振蕩器。AT89C51的時鐘主要分為兩種方式：第一種是片內(nèi)時鐘振蕩， 另一種是外部時鐘方式。本次設計采用的是第一種片內(nèi)時鐘振蕩方式，通過在 18和19端口外接石英晶體和振蕩電容組成，這樣既可產(chǎn)生本設計所需的時鐘11。 振蕩電路如下圖5所示：圖5 振蕩電路控制按鍵電路控制按鍵電路如下圖6所示，鍵S3按下進入比賽倒計時模式，按第二次進 入計分顯示模式，按第三次又進入計時等待模式，等待下一輪開始；簡單一點說 就是：依次按鍵S3分別是：等待-開始-計分-等待三種模式循環(huán)。在000 000計分模式下，S1按下進入H000- 000模式，S2加分，S3減分，再按S1鍵進 入正常計分模式000 000;在0

16、00 000計分模式下，S2鍵按下進入000 H000 模式，S1鍵加分，S3鍵減分，再按S2鍵進入正常計分模式000 000; 24秒定 時時間到，報警3秒停，24秒倒計時復位，進入等待狀態(tài)。圖6控制按鍵電路復位電路本系統(tǒng)采用的復位電路是上電加按鈕電平復位 ，在系統(tǒng)剛接通電路時，可令 單片機自動復位；在系統(tǒng)運行中，可以通過開關使單片機復位12。復位電路如下 圖7所示：圖7復位電路報警時鐘電路報警時鐘電路如下圖8所示，當一次進攻在進入24秒倒計時之后，蜂鳴器 會發(fā)出警報聲，揚聲器的時間為3秒鐘，表示比賽時間結(jié)束。報警時鐘電路如下 圖8所示：圖8報警時鐘電路數(shù)碼管顯示電路（1）數(shù)碼管顯示原理數(shù)碼

17、管實際上是由7個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。我們分別把他命名為A,B,C,D,E,F,G,H。圖9數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖假設我們要顯示一個數(shù)字2,那么A、B G E、D這5個段的發(fā)光管亮就可 以了，C、F、H不亮，同時由于接法為共陽接法，那么為低電平是亮，高電平是 滅。從高往低排列，寫成二進制為， 把他轉(zhuǎn)化為16進制則為A2H3。數(shù)碼管的接口有靜態(tài)接口和動態(tài)接口兩種。 靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃 爍，其電路可采用一個并行口接一個數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陽接電源，本次課程設計由于所需數(shù)碼管不多，故可用些種方法接線。這種接法占用接口多， 僅能接少量數(shù)碼管14。動態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)

18、輪流顯示的方法， 當循環(huán)顯示的頻率較高時，利 用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個接口完成字形碼的 輸出，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點亮15。多位一體的數(shù)碼管原理和單個的差不多。下表為數(shù)碼管顯示數(shù)字的表格：表1共陽極數(shù)碼管顯示顯示16進小數(shù)占八、GFEDCBA制代碼011000000COH111111001F9H210100110A2H310110000B0H41001100199H51001001092H61000001082H711111000F8H81000000080H91001000090H(2) 12個共陽數(shù)碼管分別是：前六位為當前時間顯示，第七八位是進攻24 秒

19、時間顯示，第九到十二位是每節(jié)比賽倒計時顯示，時間精確到秒。有四種顯示 模式，00. 00. 00. 24計時模式，000 000計分模式，H000-000給前一個球隊加分模式，000-H000給后一個球隊加分模式。圖10數(shù)碼管電路連接圖4軟件設計主流程圖圖11 系統(tǒng)流程圖源程序代碼見附錄15調(diào)試結(jié)果及分析硬件電路圖：圖12系統(tǒng)硬件電路圖生成PCB圖:圖13 系統(tǒng)PCB圖本設計主要實現(xiàn)的基本功能有：開始和暫停、比賽時間倒計時、24秒倒計時、加減分操作、蜂鳴報警、時間和比分顯示的基本功能?；诶碚撋希想娭?后，LED顯示00. 00. 00. 24,12 . 00模式；等待比賽開始，按下第三個鍵

20、進入 比賽倒計時模式，按第二次進入計分顯示模式，按第三次又進入計時等待模式， 等待下一輪開始；依次按第三個鍵分別是：等待-開始-計分-等待三種模式循 環(huán)。在000-000計分模式下，第一個鍵按下進入H000-000模式，即給A隊計分， 按下第二個鍵給A隊加分，按下第三個鍵給A隊減分；再按第一個鍵進入正常計 分模式000 000;在000 000計分模式下,第二個鍵按下進入 000- H000模式， 即給B隊計分，按下第一個鍵給B隊加分，按下第三個鍵給B隊減分，再按第二 個鍵進入正常計分模式000 000; 24秒定時時間到，報警3秒停，24秒倒計時 復位，進入等待狀態(tài)。在調(diào)試過程中，可能由于線

21、路的連接問題或者是程序沒有設置好，導致LED數(shù)字顯示不是特別準確，但是在本設計中要求的基本功能： 開始、兩隊加分減分、比賽時間倒計時、24秒倒計時、蜂鳴報警基本上都可以實現(xiàn)，所以還是基本上達到設計要求的。6結(jié)論從本次設計中，主要使用AT89C51芯片作為核心元件，結(jié)合外部的顯示電路 及鍵盤控制電路，構(gòu)成了一個籃球比賽計分器。整體電路主要由AT89C51芯片、鍵盤控制、計分顯示器和計時顯示器四部分組成。設計中主要使用keil軟件和proteus軟件。Keil軟件主要用來對C語言程序進行編譯。Proteus軟件主要用 來對硬件電路進行仿真。整個設計可以實現(xiàn)計分顯示、計時顯示和比賽結(jié)束報警 等功能。

22、此次設計也使我對單片機工作原理、功能有了宏觀的了解，并對單片機匯編程序的應用有了新的進一步認識。 在本次設計之前，覺得這個設計是個比較 簡單的設計，但是在設計過程中發(fā)現(xiàn)自己有很多不足， 動手能力過差，主要原因 是我們沒有經(jīng)常動手設計過電路。由于設計的計劃沒有安排好，設計的時間較為 倉促，尤其是在硬件的調(diào)試過程出現(xiàn)了很大問題。但是，經(jīng)過我的不懈努力，結(jié) 果還是很可觀的，籃球比賽計分器的基本功能都可以實現(xiàn)。對于籃球比賽計分器設計，還有一點改進之處，就是在單節(jié)比賽時間小于1分鐘時，倒計時顯示可以精確到秒，這樣可以更直觀的看到比賽最后階段的時間 變化，也能使比賽更激烈，分秒必爭參考文獻1 王福瑞單片微

23、機測控系統(tǒng)設計大全M.北京：北京航空航天大學出版社，2004:89-95.2 閻石.數(shù)字電子技術基礎（第五版） M.北京：高等教育出版社，2005： 477-495 .3 Mt Prospect . MCS-51Family of Microcontrollers Architectural Overview , September 1993: 26-45 .4 Jonshon. high-speed digital design M Prentice Hall,1993:178-1925 Chengying Hua .MicroelectronicsCircuit Analysis and

24、Dessign （ThirdEdition）M. Tsinghua University press, 2007: 185-204 . 吳飛青.單片機原理與應用實踐指導M.北京：機械工業(yè)出版社，2009: 123-134 .7 羅會昌.電工電子技術實驗與課程設計M.合肥：中國科學技術大學出版社，1995 :156-178 .8 董鳳錦.畢業(yè)設計指導（電類）M.西安：西安電子科技大學出版社，2005: 65-73 .9 趙淑范，王憲偉等.電子技術實驗與課程設計M.北京：清華大學出版社，2006: 201-234.10 董少明.單片機原理與應用技術M.北京：北京理工大學出版社，2009: 56-6

25、3.11 梅麗鳳，王艷秋.單片機原理與接口技術M.北京：清華大學出版社，2006: 83-103 .12 謝宜仁.單片機硬件接口電路及實例解析M.北京：電子工業(yè)出版社，2009: 147-153 .13 李東生.Protel99 SE電路設計技術入門與應用M.第一版.北京：電子工業(yè)出版社，2002: 179-192.14 謝宜仁.單片機硬件接口電路及實例解析M.北京：電子工業(yè)出版社，2009: 69-81.15周航慈.單片機應用程序設計技術M.北京：北京航空航天大學出版社，2002 : 56-68.附錄 1#include<>#define uchar unsigned char#

26、define uint unsigned intsbit P3_4=P3M; 改分鐘sbit P3_5=P3A5;/ 改小時sbit P3_6=P3A6; 時間暫停sbit P3_7=P3A7;/ 報警sbit P3_0=P3A0;/ 條件信號sbit P3_1=P3A1;/ 條件信號sbit P3_2=P3A2;/ 條件信號sbit P3_3=P3A3;/ 條件信號uchar a=0,b=0,c=0,d=0,e=12,f=0,g=0,h=0,k=0,s24=24;uchar disp=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;/定義 12 個顯示單元uchardispbit

27、=0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;/P1、P2 口掃描代碼uchardispcode=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0x89;/ 共陽數(shù)碼管顯示代碼uchar dispcode1=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/void display1(void)uchar i,j;disp5=b/10;disp4=b%10; disp3=a/10;disp2=a%10;

28、disp1=s24/10;disp0=s24%10; disp7=d/10;disp6=d%10; disp11=e/10;disp10=e%10; disp9=k/10; disp8=k%10;for(i=0;i<12;i+)if(i=2|i=4|i=6|i=10)P0=dispcode1dispi; else P0=dispcodedispi;if(i<8)P1=0xff;P2=dispbiti;/ 費事可是不少 , 第 一次這樣寫 if(i<8)P2=dispbiti;elseP1=dispbiti; 得出一個結(jié)論， 開另一 掃描時關掉現(xiàn)用的掃描else P2=0xff

29、;P1=dispbiti;for(j=0;j<255;j+);/void display2(void)uchar i,j;disp7=f/100;/ 計分百位 disp6=f%100/10;/ 計分十位 disp5=f%100%10;/ 計分個位disp3=10;/ 顯示為 "-"disp4=10;/ 顯示為 "-"disp2=g/100;/ 計分百位 disp1=g%100/10;/ 計分十位 disp0=g%100%10;/ 計分個位 disp11=e/10;disp10=e%10; disp9=k/10;disp8=k%10; for(i=0

30、;i<12;i+)個位帶小數(shù)點顯示if(i=10)P0=dispcode1dispi;/ else P0=dispcodedispi;if(i<8)P1=0xff;P2=dispbiti; else P2=0xff;P1=dispbiti; for(j=0;j<255;j+);/ void display3(void)uchar i,j;disp7=f/100;/ 計分百位 disp6=f%100/10;/ 計分十位 disp5=f%100%10;/ 計分個位 disp3=11;/ 顯示為 "H" disp4=10;/ 顯示為 "-"

31、disp2=g/100;/ 計分百位 disp1=g%100/10;/ 計分十位 disp0=g%100%10;/ 計分個位 disp11=e/10;disp10=e%10;disp9=k/10;disp8=k%10;for(i=0;i<12;i+)個位帶小數(shù)點顯示if(i=10)P0=dispcode1dispi;/ else P0=dispcodedispi;if(i<8)P1=0xff;P2=dispbiti;else P2=0xff;P1=dispbiti; for(j=0;j<255;j+);/void display4(void)uchar i,j;disp7=f

32、/100;/ 計分百位 disp6=f%100/10;/ 計分十位 disp5=f%100%10;/ 計分個位 disp3=10;/ 顯示為 "-" disp4=11;/ 顯示為 "H" disp2=g/100;/ 計分百位 disp1=g%100/10;/ 計分十位 disp0=g%100%10;/ 計分個位disp11=e/10;disp10=e%10;disp9=k/10;disp8=k%10;for(i=0;i<12;i+)個位帶小數(shù)點顯示if(i=10)P0=dispcode1dispi;/ else P0=dispcodedispi;if(i<8)P1=0xff;P2=dispbiti;else P2=0xff;P1=dispbiti; for(j=0;j<255;j+);/void t0(void) interrupt 1 using 1/ 定是 50ms c+;TH0=0x3c;TL0=0xb0;/void t1(void) interrupt 3 using 1/ 定時 50ms h+;TH1=0x3c;TL1=0xb0;/ void