篮球赛计时计分器设计

题 目 篮球赛计时计分器的设计 学生姓名 李照明 学号 1213014066 所在学院 陕西理工学院 专业班级 电子1203班 指导教师 梁芳 完成地点 物理与电信工程学院实验室 2016 年 6 月 2 日陕西理工学院毕业设计I篮球赛计时计分器的设计作者：李照明（陕西理工学院 物理与电信工程学院 电子信息工程专业12级3班，陕西 723000）指导老师：梁芳摘要介绍基于STC89C51单片机的篮球比赛计时计分系统。本次设计的篮球赛计时计分系统通过STC89C51编程控制LED七段数码管来实现计时和计分的功能。通过按键控制电路设置比赛定时时间，暂停时间，立即刷新甲、乙两队的比分, 比赛进行到半场结束交换场地时，两队比分能交换显示的位置，比赛结束时，系统可以发出报警的指令以及在赛后及时暂存成绩等功能。该系统价格低廉，性能稳定，携带方便且操作简洁，广泛应用于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 比 赛 计 时 计 分 器 ； 数 码 管陕西理工学院毕业设计IIDesign of timing and scoring device for basketball matchAuthor:Zhaoming Li(Grade 12,Class 03,Major in Electronics & Information engineering ,Physics & Telecommunications engineering Dept., Shaanxi University of Technology,Hanzhong,723003,Shaanxi)Tutor:Fang LiangAbstract: Introduction to basketball games STC89C51 time scoring system based on the MCU. The design of the basketball game time scoring by STC89C51 programming control LED seven-segment LED to achieve the timing and scoring functions. Button control circuit is provided timing game, pause time, immediately flush A and B teams score, the game proceeds to the end of the half-exchange sites, teams were able to exchange position is displayed at the end of the game, the system can send out alarms instruction and function in a timely manner after the scratch results and the like. The system is inexpensive, stable, easy to carry and simple operation, widely used in all types of schools or small groups as the race timing and scoring points.Key Words: MCU； Basketball time scoring device； Digital Tube陕西理工学院毕业设计III目录1引言 11.1课题背景 11.2立题的目的及意义 11.3国内外的研究现状及发展趋势 11.4本系统主要研究内容 12系统总体设计 22.1 系统总体设计方案 22.2 系统基本功能介绍 23系统硬件电路设计 43.1 篮球计时计分器电路原理图 43.2 篮球计时计分器电路工作过程 53.3系统硬件电路组成 53.3.1 计时电路 53.3.2 计分电路 73.4 STC89C51芯片介绍 83.4.1 管脚说明 94系统仿真 114.1仿真工具的介绍 114.1.1 Proteus软件介绍 114.1.2 Keil软件介绍 114.2系统设计流程图 124.3 Proteus仿真 135系统调试 145.1 软件调试 145.2 硬件调试 14结论 18致谢 19参考文献 20附录A 英文原文 21附录B 中文翻译 25附录C 程序源代码 28附录D 元件清单 38陕西理工学院毕业设计第 1 页共 43 页1引言1.1课题背景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应运而生，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。体育比赛计时计分器是对体育比赛过程中所产生的时间、比分等数据进行快速采集记录、加工处理、传递利用的工具。篮球比赛的计时计分器是一种得分类型的工具。它由计时器、计分器等多种电子设备组成。1.2立题的目的及意义虽然篮球比赛中很早就开始研究应用了电子计分器，但通常都是利用模拟电子器件、数字电子器件或是模拟、数字混合组成的，其稳定性和高准确度计分仍存在一些问题。以单片机为核心的篮球比赛计分器，计分准确，具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特的优点。除了上述特点外，单片机在功能性,集成度，通用性方面也非常良好，基于这些优势，使得单片机得到了广泛的应用，现在在新电子产品和测量控制应用系统中作为非常重要的部件来来应用，社会中的各个机电行业，相关的测控类的企业，各大电气厂商纷纷将单片机作为核心部件，用来进行产品更新，实现产品的数字化和智能化。本次篮球赛计时计分器的设计便是基于单片机的计时计分系统，它由计时器，计分器，综合控制器和报警器等组成。1.3国内外的研究现状及发展趋势体育比赛计时计分系统是对体育比赛过程中所产生的时间，比分等数据信息进行快速采集记录、加工处理、传递和利用的系统。不同的运动项目，有着不同的比赛规则，体育比赛的计时计分系统分多种类型，包括测量类、评分类、命中类、制胜类和得分类等。作为一种得分类型的计时计分设备，篮球赛比赛的胜负取决于规定时间内两队之间的比分多少。篮球赛计时计分器通过计时器，积分器等电子设备来展示比赛数据。随着运动员技术的不断提高，篮球赛的技术水平也要求越来越高，要求这个系统不光能实现计时计分功能，还要能连接现场的大屏幕，场外的电视转播车等等多个设备，要能随时对现场的比赛成绩进行处理，以给观众带来激烈的比赛场面和娱乐体验。单片机是微型计算机 1发展的一个重要分支，它以其独特的结构和性能，越来越普遍地应用 6的到国民经济建设的各个领域，而且采用AT89S51单片机设计 3，能使仪表向数字化、智能化、多功能化、柔软化方向发展，是检测、处理、控制等功能一体化，重量大大减轻，便于携带和使用，具有很高的性价比。1.4本系统主要研究内容本系统主要完成的任务：篮球比赛上下半场各20分钟，要求能随时暂停，启动后继续计时，一场比赛结束后应可清零重新开始比赛。计时器由分、秒计数器完成，秒计数器为模60，分计数器应能计至40分钟。设计内容包括计时器、计分器、到时报警、比分显示等部分,可以使参加比赛的成员、裁判和观众一目了然的看到所有参加者的成绩,以最快的速度评出结果。陕西理工学院毕业设计第 2 页共 43 页2系统总体设计2.1 系统总体设计方案1、能记录整个赛程的比赛时间，并能修改时间，暂停比赛时间。2、能随时刷新甲、乙两队在整个赛程中的比分。3、场中交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置。4、比赛时间结束时，能发出报警指令。图2.1 系统构成图2.2 系统基本功能介绍1、一个四位一体数码管显示比赛时间，时间格式如：15：00，两个三位一体数码管显示甲乙两对的比分，比分格式如：008。2、比赛时间采用倒计时方式，以一秒的频率减时，上电时默认初值为15：00，在没有开始比赛时，可以修改时间，比赛开始后不能修改。3、甲乙队比分采用三位数，上电初值为000，最大值为999，满足常理要求，未开始比赛以及比赛结束后比分无法加减。4、比赛未开始之前，可以通过ADD1、DEC1键对比较时间的分钟进调时，通过ADD2、DEC2键对比较时间的秒进行调时。5、可随时暂停/启动比赛时间。6、比赛进行时，可以通过ADD1、DEC1键对甲队比分加、减，可以通过ADD2、DEC2对乙队比分加、减。每按一次键，加/减1分。7、当一节比赛完后，可以通过（EXCHANGE）换场键换场，换场后，比分交换显示，交换后，下一节比赛开始时，相应的比分加减键也随之交换。8、当比赛结束时，发出报警。复位计时显示晶振赛程时间设置键盘计分显示赛程比分调整键盘STC89C51陕西理工学院毕业设计第 3 页共 43 页图2.2 按键定义图如图2.2示：键盘对应名称如下：ADD1，DEC1，EXCHANGE，ADD2，DEC2，RUN/STO其中，ADD1为甲队比分加1键，（比赛开始前为调整时间加1）DEC1为甲队比分减1键，（比赛开始前为调整时间减1）EXCHANGE为换场键，一节比赛结束后才可换场。ADD2为乙队比分加1键，（比赛开始前为调整时间加1）DEC2为乙队比分减1键，（比赛开始前为调整时间减1）RUN/STOP为启动暂停键，比赛开始前按下启动计时，比赛开始，比赛开始后，按下为暂停计时，比赛暂停。陕西理工学院毕业设计第 4 页共 43 页3系统硬件电路设计3.1 篮球计时计分器电路原理图P1.0 1P1.1 2P1.2 3P1.3 4P1.4 5P1.5 6P1.6 7P1.7 8RST 9P3.0(RXD) 10P3.1(TXD) 11P3.2(INT0) 12P3.3(INT1) 13P3.4(T0) 14P3.5(T1) 15P3.6(WR) 16P3.7(RD) 17XTAL2 18XTAL1 19GND 20(A8)P2.021 (A9)P2.122 (A10)P2.223(A11)P2.324 (A12)P2.425(A13)P2.526 (A14)P2.627(A15)P2.728 PSEN29ALE/PROG30 EA/VPP31(AD7)P0.732 (AD6)P0.633(AD5)P0.534 (AD4)P0.435(AD3)P0.336 (AD2)P0.237(AD1)P0.138 (AD0)P0.039VCC40 U1 STC89C51Y112MHzC2 30C3 30COM 1R1 2R2 3R3 4R4 5R5 6R6 7R7 8R8 9RP1 1031234K5 ADD21234K6 DEC21234K7 RUN/STOPVCCR2 10K321P1DCVCC 11 2 233 4 455 6 6S1SWITCHA0F0B0E0D0dp0C0G0S1S2S3S4VCC1234K3 DEC11234K4 EXCHANGE1234K2 ADD1S5S6S7S8S9S10S1S2S4S3S6S8S9EEEDDCDCCGBGGFFFAS10AABBS5S7dpE 1D 2dp 3C 4G 5S1 6B7S28S39F10A11S412D2 4LEDE 1D 2dp 3C 4G 5B6S17S28F9A10S311D3 3LEDE 1D 2dp 3C 4G 5B6S17S28F9A10S311D4 3LEDCVCCR3 2.2KLS1 SPEAKERbce Q1 9012VCC+C1 10uFVCCA02A13A24A35A46A57A68A79B018B117B216B315B414B513B612B711E19DIR174HC245ABCDEF GA0 B0 C0 D0 E0 F0 G0 dp0dp图3.1 篮球计时计分器电路原理图陕西理工学院毕业设计第 5 页共 43 页3.2 篮球计时计分器电路工作过程1.调整比赛时间：插上电源后，系列默认比赛时间为15：00，甲乙队比分默认000，此时按下ADD1键，可以对比赛时间分钟加1，按下DEC1键，可以对比赛时间的分钟减1，按下ADD2键，可以对比赛时间秒加1，按下DEC2键，可以对比赛时间秒减1。2.启动比赛：按下RUN/STOP键，计时开始，比赛时间以1秒的频率倒计时。3.暂停比赛：比赛运行的状态下，按RUN/STOP键，比赛暂停，计时暂停。4.比分加减，在比赛进行的状态下按ADD1，DEC1键，可以对甲队比分加、减1，按ADD2、DEC2键，可以对乙队比分加、减1.5.交换场地：在一节比赛时间结束后，按下EXCHANGE键，比赛时间重新预置为15：00，同时左右两边数码管的比分交换显示。此时按下启动键可以开始新一节的比赛。6.报警提示：在一节比赛时间倒计时到00：00时，蜂鸣器发出报警提示。3.3系统硬件电路组成3.3.1 计时电路1显示器及其接口作为最常用的输出设备，显示器种类繁多，发光二极管显示器（LED）和液晶显示器（LCD）是在单片机系统设计 4中最常用的两种类型。这两种显示器之所以得到广泛的应用，是由于其结构简单，价格便宜，并且接口也容易实现。下面介绍发光二极管显示器（LED）的结构、工作原理及其接口电路。（1）LED结构与原理图3.2为典型的数码管。图3.2 7段LED数码管如图3.2LED显示器又称为数码管，主要由8个发光二极管组成。其中7段发光管排列成“日”字形，在显示器的右下角有一个点形的发光管用来显示小数点，这样它可以显示每个数字和一些英文字母，。LED显示器有两种不同的形式：一种是共阳极LED显示器，另一种是共阴极LED显示器，前者8个发光二极管的阳极都连在一起的