毕业设计（论文）-基于单片机的球类比赛计时计分系统设计.doc

基于单片机的球类比赛计时计分系统设计1基于单片机的球类比赛计时计分系统设计姓名：xxx学号：200740620249指导老师：xxx摘要：单片机广泛应用在电子领域的各个方面，因此想到要把单片机应用在球类比赛当中去，球类比赛主要包括计时和计分两大块，这样就可以应用单片机来控制七段数码管LED来实现这种功能，达到预期的效果。本此计时计分系统的设计主要是篮球比赛为例，然后可以拓展到其他球类比赛的各个方面，篮球比赛的计时计分系统主要是以AT89C51单片机为核心元件，利用它内部的计数器T0，通过软件编程来完成比赛的计时，硬件部分除了AT89C51之外，还有7段LED数码管和开关，通过程序控制后显示比分和时间。报警部分采用蜂鸣器为音响器件。该计时计分器具有以下功能：1、计时：赛程时间启/停设置、24s倒计时控制；2、计分：比分加减控制，调整两队的比分；3、报警。且价格低廉、操作简单、携带方便，适合学校单位举办友谊比赛等赛事的计时计分辅助工具。关键词：篮球AT89C51计时计分系统中图分类号：TNBasedonSCMballgamestimingscoringsystemdesignAbstract:widelyusedintheelectronicfieldmicrocontroller,thereforeallaspectsofthethoughtofputtingSCMinballgames,ballgamesamongmainlyincludestimingandscoringtwobulks,soitcanbeusedasingleshipcontrollingsevensegmentdigitaltubeLEDtoimplementthisfunction,achievethedesiredeffect.Thetimingofthescoringsystemisdesignedasanexample,thenbasketballgamecouldexpandtootherballgameseachaspect,thegameofbasketballtimingscoringsystemismainlybyAT89C51components,useitinternalcounterT0,throughsoftwareprogrammingtocompletegametiming,hardwarepartbesidesAT89C51sevensections,butalsoLEDdigitaltubeandswitch,throughtheprogramcontroltimeandthatthescore.Alarmpartadoptsforaudiodevices.BuzzerThetimingJiFenQihasthefollowingfunctions:1,timing:scheduletimerev/stopsetting,24scountdowncontrol；2,scoring:scoretoaddandsubtractcontrol,adjustmenttwoteamsscore；3,callthepolice.Andthepriceischeap,simpleoperation,easytocarry,suitableforschoolheldasportseventfriendshipmatchunitofauxiliarytoolclockscoring.Keywords:basketballAT89C51TimingscoringsystemSubdivisisionclassifiednumber:TN基于单片机的球类比赛计时计分系统设计2目录1.绪论.31.1引言.31.2选题的背景及意义.32.设计的总体方案.42.1系统构成框图.42.2器件选择.52.3基本功能介绍.52.3.1比赛时间设置.52.3.2赛程时间开始/暂停设置.52.3.3比分手动控制刷新.52.3.424s显示控制.62.3.5计时计分的显示方法.62.3.6计时结束后自动报警.63.硬件部分设计.63.1AT89C51单片机.63.1.1AT89C51功能特性.63.2计时电路设计.73.2.1LED显示器.73.2.2报警电路.93.2.3计时电路.93.3计分电路设计.103.4计时计分系统的工作过程.104.系统的软件设计.114.1主程序.124.1.1主程序的流程图.124.1.2主程序.145.系统调试.146.结束语.15致谢.16参考文献.17基于单片机的球类比赛计时计分系统设计31.绪论1.1引言球类比赛计时计分系统是辅助比赛的工具。球类比赛分为篮球，足球，排球，乒乓球等许多种类，不同球类比赛规则要求各不相同，例如足球比赛要求比赛时间为九十分钟，其中还包括伤停补时时间，乒乓球比赛为十一球制等。篮球比赛根据美国男篮职业联赛（NBA）的规定，则是采取四节制，每节十二分钟，比赛结束后两队比分相同时，需要进行加时赛，在加时比赛中，每节比赛则是五分钟，直到分出胜负为止。篮球比赛的计时计分系统由51单片机，计时七段LED数码管、计分七段LED数码管，开关等设备组成。本计时计分系统设计不仅可以实现开始、暂停等功能，同时还具有24s显示的功能。且价格低廉、操作简单、携带方便，适合学校单位举办友谊比赛等赛事的计时计分辅助工具。1.2选题的背景及意义随着姚明，易建联等球星成功的加入NBA后，篮球比赛在中国越来越被人们关注，同时在学校单位等也受到欢迎，更被绝大多数青少年所喜爱。本设计除了具有赛程时间计时、时间调整及暂停和比赛计分的功能，还具有24s进攻的功能。且价格低廉、操作简单、携带方便，适合学校单位举办友谊比赛等赛事的计时计分辅助工具。从另一方面说，本设计方便了记录人员比赛时的计时计分工作，在某种程度上也促进了篮球比赛在大众人群的普及，这样既有利于发展篮球运动，又有利于增强人们的体质。另外这样能使比赛更趋向于公平化、正规化，减少了比赛中由比赛记录出错产生的摩擦和不愉快的事情的发生，提高了比赛的友谊性、娱乐性。此外，该计时计分系统经过少许修改，即去掉24s计时功能后，同样也适用于其他球类比赛的计时计分。基于单片机的球类比赛计时计分系统设计42.设计的总体方案2.1系统构成框图本计时计分系统的构成框图如图1所示。图1篮球比赛计时计分系统的构成框图本系统是用AT89C51设计的，起到核心的作用。显示器件是利用七段共阴LED数码管实现。其中，计分电路系统中共接入6个7段共阴LED数码管用于记录参赛甲乙两队的分数，每对3个LED数码管，一般的篮球比赛的比分范围是0150分的范围之间，这3对LED数码管的显示范围可达0999分，满足比分的要求。比分是通过按键来手动控制加分，为了避免手动操作时失误错加分，因此增加了两个用于减分的按键。比分显示是采用静态显示，换言之，6个LED数码管在同一瞬间可以显示不同的字符。计时电路系统中共接6个LED数码管。其中4个用于记录每节比赛的赛程时间，2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟，中间用小数点隔开。比赛时间采用倒计时方式，即比赛前将时间设置好，通过按键暂停，比赛开始时按下按键，开始倒计时，直至计时到零为止，比赛暂停时停止计时，比赛重新开始时继续计时，计时范围可达到099分钟，满足计时上限12分钟。另外2个LED数码管用于24s计时，同样采用倒计时，比赛开始通过按键启动计时，计时到零或进攻方出手投篮或被抢断则重新开始由24s倒计时，如此循环，直至比赛结束。当有暂停同样停止计时，重新开始AT89C51计时显示记分显示复位晶振赛程时间设置键盘赛程比分设置键盘基于单片机的球类比赛计时计分系统设计5时继续计时。其次，为了满足计时系统和计分系统的要求，设计中接入了6个按键。其中四个用于输入参赛甲乙两队的分数；另外两个用于完成启动、暂停和24s重新计时功能。再次，本设计中还设计了计时报警器，当比赛时间结束或24s结束时，立即通过蜂鸣器发出警报声提示。2.2器件选择本设计中主要选取了三种器件：单片机：AT89C51显示器件：共阴极LED数码管按键：欧姆龙按键2.3基本功能介绍2.3.1比赛时间设置通过按键暂停键、24秒复位键来设置比赛时间。当比赛结束时，如果两队比分相同要进行加时赛是，这时比赛时间的调整同样由暂停键、24秒复位键来设置。2.3.2赛程时间开始/暂停设置当时间设置好以后，例如每节时间为12分钟，那么LED数码管14上分别显示1200，12表示分钟，00表示秒钟。这时，在裁判吹响开始哨声前，则立即按下暂停键，当比赛开始时，再次按下暂停键，这时计时开始，计时显示由1200变成1159，1158，1157一直到0000时为止，即表示这节的比赛结束。在比赛过程中，遇到换人、暂停等时仍然通过暂停键来控制时间停止计时，数码管上的数值保持不变。当比赛继续进行时，应立即按下暂停键，继续进行计时。2.3.3比分手动控制刷新由于在比赛中，两队的比分不断变化，所以需要设置比分手动控制装置。该功能由按键甲队加分，甲队减分，乙队加分，乙队减分完成：甲队加分：甲队比分加1基于单片机的球类比赛计时计分系统设计6甲队减分：甲队比分减1乙队加分：乙队比分加1乙队减分：乙队比分减12.3.424s显示控制24s值在程序中设置，由LED数码管56显示，即LE数码管56显示24。比赛开始时按下暂停键，24s随比赛时间一起计时，即计时显示由24变成23、22、21直到00。然后再从24s开始重新计时。比赛过程中，当进攻的一方改变，应立即24秒复位键，使24s重新计时。2.3.5计时计分的显示方法计时计分系统是采用七段共阴LED数码管显示。其中计分的六个LED数码管，赛程时间四个LED数码管，24s两个LED数码管。显示器显示格式分别为：000000和0000以及00。2.3.6计时结束后自动报警当比赛时间或24s计时结束时，系统会自动发出3s报警声提示。3.硬件部分设计在进行硬件部分设计时，首先要确定元器件，并且知道这些器件的实现功能。然后才能进行设计。本设计的硬件电路是LED显示电路。硬件部分的设计除了硬件电路的设计，还包括PCB图的绘制。3.1AT89C51单片机本系统是用AT89C51设计的，起到核心的作用。AT89C51是高性能CMOS8位单片机，它有4K字节的可反复擦写的只读存储器（PENROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）和128字节的存取数据存储器（RAM）。3.1.1AT89C51功能特性目前许多嵌入控制系统使用了这种芯片。它的主要性能特点如下：与MCS-51兼容寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz基于单片机的球类比赛计时计分系统设计7128B8位内部RAM三级程序存储器锁定5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式3.2计时电路设计3.2.1LED显示器一、LED结构和原理LED数码管组成结构如图2（a）所示图2（a）中，ag为数字或字符显示段，h段位小数点段。通过ag为7个发光二极管的不同组合，可以显示09和AF共16个数字和字母。例如，a、b、c段亮，显示数字“7”，c、f、e、d段亮，则显示字母“b”。LED可以分为两种结构，分别是共阴极和共阳极，如图2（b）和(c)所示，其中图（b）为共阴极结构。即把8个发光二极管的阴极连在一起接地。当ag输入端为高电平时，则能够点亮ag中相应的发光二极管，输入低电平则静止。比如我们现在要显示数字“2”，则对应的a、b、g、d、e段一定要送入高电平，除此之外的段送入低电平，点亮为“2”。图（c）则是共阳极结构。其显示端输入低电平时点亮，输入高电平时截止。（a）引脚分布（b）共阴LED(c)共阳LED图2八段LED图