基于單片機(jī)籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器設(shè)計(jì)

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基于單片機(jī)籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器設(shè)計(jì)

DesignofTimingandScoringofBasketballCompetitionBased

onSingleChipComputer

學(xué)生姓名:專業(yè):學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師:學(xué)院:

2023年06月

長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要

籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器是為了解決籃球比賽時(shí)計(jì)分與計(jì)時(shí)確鑿的問(wèn)題。此裝置利用單片機(jī)AT89C51完成了計(jì)時(shí)和計(jì)分的功能。本文詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)由AT89C51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)。該系統(tǒng)具有賽程定時(shí)設(shè)置，賽程時(shí)間暫停，及時(shí)刷新甲、乙雙方的成績(jī)以及賽后成績(jī)暫存等功能。它具有價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，操作便利并且易于攜帶等特點(diǎn)。廣泛適合各類學(xué)?；蛘咝⌒蛨F(tuán)體作為賽程計(jì)時(shí)計(jì)分。

長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)

2個(gè)用于顯示秒鐘。賽程計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)方式。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。根據(jù)設(shè)計(jì)，計(jì)時(shí)范圍可達(dá)0—99分鐘，也完全滿足賽程的需要。

其次，為了協(xié)同計(jì)時(shí)器和計(jì)分器校正、調(diào)整時(shí)間和比分，特在本設(shè)計(jì)中設(shè)立了7個(gè)按鍵。其中4個(gè)用于輸入甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù)；另外3個(gè)則用于完成設(shè)置、調(diào)整、啟動(dòng)和暫停賽程時(shí)間等功能[6]。

3.1.2器件選擇

本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中主要選取了以下一些器件：?jiǎn)纹瑱C(jī)：AT89C51

四一七段BCD譯碼芯片：CD4511并行/串行轉(zhuǎn)換芯片：CD4094四輸入與門：74LS21

顯示器件：7段共陰LED顯示器按鍵：歐姆龍按鍵

3.2硬件總體設(shè)計(jì)

這次設(shè)計(jì)的核心是：如何運(yùn)用AT89C51單片機(jī)，CD451譯碼芯片，CD40948位移位寄放器。7段共陰LED顯示數(shù)碼管等電子元件完成顯示設(shè)計(jì)在電路上的實(shí)現(xiàn)[8]。

從理論上說(shuō)，不管顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形和文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就能得到結(jié)果。

本次設(shè)計(jì)采用的是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。

所謂靜態(tài)驅(qū)動(dòng)，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷小[4]。

這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于：在同一時(shí)間可以顯示不同的字符；但缺點(diǎn)就是占用端口資源較多[3]。

3.3計(jì)時(shí)電路部分

3.3.1振蕩電路

本次設(shè)計(jì)要使用到AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩功能。AT89C51中有一個(gè)用于

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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。這個(gè)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)成自激振蕩器[1]。

振蕩電路如圖3-2所示

圖3-2時(shí)鐘振蕩電路

圖3-3外部時(shí)鐘電路

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圖3-4系統(tǒng)總體電路

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圖3-5計(jì)時(shí)電路原理圖

3.3.2計(jì)時(shí)電路的工作原理

計(jì)時(shí)電路如圖3-5所示，主要由開(kāi)關(guān)K5-K7，單片機(jī)AT89C51，譯碼器以及

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LED顯示器構(gòu)成。

其工作過(guò)程如下：

當(dāng)比賽準(zhǔn)備開(kāi)始的時(shí)候，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；馬上數(shù)00H取出，同時(shí)對(duì)應(yīng)調(diào)分（十位）控制端P2.0的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的輸出端不會(huì)有輸出，由于LE=1時(shí)，CD4511鎖存。

這時(shí)，只要將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)過(guò)P1口的P1.0送到CD4511的輸入端A~~D端，送完后，將LE清零。這時(shí)便可以將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)過(guò)CD4511譯碼后，從輸出端a~~g輸出，送LED顯示器顯示即可。調(diào)時(shí)按鍵開(kāi)關(guān)每按一次，數(shù)字自動(dòng)加1，直到調(diào)到需要設(shè)置的時(shí)間即[2]。

3.4計(jì)分電路部分

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。它能同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，還能作為同步移位寄放器使用。球賽計(jì)分電路正是利用了8051單片機(jī)串行口可以外接串行輸入并行輸出移位寄放作用為輸出口來(lái)實(shí)現(xiàn)球賽比分刷新顯示的[9]。

3.4.1串行接口工作原理

MCS-51系列單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)串行I／O端口，通過(guò)引腳RXD(P3．0)和TXD(P3．1)可與外設(shè)電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信[12]。

8051單片機(jī)的串行端口有4種基本工作方式，通過(guò)編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄放器，以擴(kuò)展單片機(jī)的I／O電路；方式1多用于雙機(jī)之間或與外設(shè)電路的通信；方式2，3除有方式l的功能外，還可用作多機(jī)通信，以構(gòu)成分布式多微機(jī)系統(tǒng)。串行端口有兩個(gè)控制寄放器(SCON和PCON)，用來(lái)設(shè)置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的波特率(每秒傳送的位數(shù))以及作為中斷標(biāo)志等[11]。

串行端口有一個(gè)數(shù)據(jù)寄放器SBUF(在特別功能寄放器中的字節(jié)地址為99H)，該寄放器為發(fā)送和接收所共同。發(fā)送時(shí)，只寫不讀；接收時(shí)，只讀不寫。在一定條件下，向SBUF寫入數(shù)據(jù)就啟動(dòng)了發(fā)送過(guò)程；讀SBUF就啟動(dòng)了接收過(guò)程。串行通信的波特率可以程控