王芳伟-110712011218-基于单片机STC89C52RC的篮球计时计分器设计.doc

本科毕业论文(设计)题目： 基于单片机STC89C52RC的 篮球计时计分器设计 学院： 物理与电子科学学院 班级： 2011级电子二班 学号： 110712011218 姓名： 王芳伟 指导教师： 刘桂枝 职称： 讲师 完成日期： 2015 年 5 月 14 日基于单片机STC89C52RC的篮球计时计分器设计摘 要：篮球比赛是每个学校都会举办的一项体育项目，这个比赛可以是同学之间的比赛或者是师生之间的对抗赛亦或老师之间的比赛。篮球的基本规则是本次设计的依据，可实现对篮球比赛过程中的控制。此设计显示有四个模块。首先要有24秒显示，如果控球时间超过24秒，可发出报警信号。其次要有计时器,比赛时间受到计时器的控制。如果需要暂停比赛，可以通过计时器暂停，比赛快到的时候会报警。还要具备记分器，记分器记录A队和B队的总得分，按记分器键可以给得分的队伍加分。最后要有记节器，记录每节的比分。关键词：单片机；LCD1602；计分；计时Based on SCM STC89C52RC basketball timing score indicator designAbstract：Basketball game is every school held a sports, this game can be a match between classmates or the confrontation between teachers and students or between teachers game.The basic rules of basketball is the basis for the design, which can realize the control in the process of the basketball match.This design shows that there are four modules.First of all should be displayed with 24 seconds, if the ball for more than 24 seconds, can send out alarm signal.Next to have the timer, the game time is controlled by the timer.If need to suspend the game, you can through the timer timeout, game to will call the police.But, remember record team A and team B of the total score, press down separator can give the team to score points.The last section will have to remember, record the score of each section. Key words :Single chip microcomputer;LCE1602;The scoring;Timing目 录引言11.本次篮球计时计分器的设计的主要内容12.设计方案12.1 显示部分22.2 按键输入输出部分22.3 控制系统部分23.硬件的选择33.1 输入的独立式按键模块33.2 LCD1602液晶显示模块33.3 单片机STC89C52RC模块43.4 篮球计时计分器的工作过程44.软件设计54.1 独立式键盘的编程54.2 复位电路55.仿真实验66.篮球计时计分器的制作流程77.结论8参考文献9附 录10致 谢15 基于单片机STC89C52RC的篮球计时计分器设计引言在现今的球类比赛中，篮球是最火的。校园里面经常举行学生之间或者老师之间的篮球比赛，经常用的计时方式是用秒表计时，计分方式是翻牌计分。这样的计时计分方式过于繁琐。单片机具有体积小、功能全的优点。现今关于单片机的应用是越来越多，正在取代传统电子电路所构成的系统。单片机能够将操作繁琐的系统设计成操作简单方便的系统，所以可以用单片机设计一个篮球计时计分器，来满足篮球比赛的计时、计分是最合适不过的。1. 本次篮球计时计分器的设计的主要内容这次设计的目的是设计出一个用于篮球比赛的计时计分系统。这次设计出来的计时计分系统应该具备以下功能：首先是计分的功能。能够记录比赛中两个队伍的总的比分并且还要在A、B两队比赛过程中随时更新两队的比赛比分。然后是计时的功能。能够完全的控制比赛时间，比如记录比赛时间，暂停比赛时间和修改比赛时间等等。最后是报警的功能。因为如果控球时间超过24秒或者比赛时间结束了，都是需要提示的。这就需要报警。2. 设计方案随着篮球比赛的越来越多,篮球比赛用的计时计分器也是也来越多。如：单片机AT89C51为核心，LED七段数码管为显示器的计时器。单片机ATMEGA128编程控制，LCD为显示器的计时计分器等等。本次设计是由显示器选用LCD1602液晶显示器，接受单片机STC89C52RC编程控制，作为篮球比赛计时计分系统。本系统具有控制比赛时间、记录比赛比分等功能。成本低廉、性能卓越、操作简单。非常适合作为篮球比赛的赛程计时计分。本系统设计用LCD1602显示器作为显示器件，显示器的第一行依次显示A队比赛的总分数A、B队比赛的总分数，第二行依次显示比赛的节数、比赛的倒计时时间、24秒倒计时。比赛过程中计时的方式使用倒计时，这需要在比赛前将每节比赛的时间设置好，如每节比赛12分钟，那设置时间为12分钟。比赛开始时启动计时器,直到计时器显示时间为零。 8 雷道仲，罗政球，廖永忠，基于单片机的球赛计时计分器设计J.湖南第一师范学报，2009,9（4）：164-166.复位，下一节开始的时候再继续启动计时器。直到4节比赛都结束。为了方便操作本次设计中篮球计时计分器系统应该具有的功能，所以在设立了13个独立式按键。分别用于甲、乙两队的分数加减（增加减分数的按钮是为了防止工作人员不小心多加了分数，所以设定了减分的按钮）的功能；另外还在用完成设置、调整、开始和暂停时间等多种功能。在篮球比赛中，24秒时间到或比赛时间到时,会有报警声。所以本次设计也将会加入报警系统。24秒未得分或者比赛时间结束，会触发报警系统。发出警报声音。篮球计时计分器的整体设计篮球计时计分器注要的功能有3部分。2.1 显示部分显示设计：这个部分是非常重要的，要是没有这个部分，就算的其他方面完成的再好也没有任何意义。显示器件选用LCD1602显示器。用来显示两队的比赛分数和比赛时间比赛时间。LCD1602显示器的功耗低、体积不大、能够显示的内容多、超薄轻巧、成本相对也比较低和用起来不麻烦。满足了在篮球计分器设计中对显示的要求。2.2 按键输入输出部分按键输入输出设计：选用独立式按键，因为独立式按键I/O非常的简单。每根I/O口线对应一个独立式按键。现在追求的就是操作简单明了。独立式一共有13个。S1是能够保存某个时间段的显示数据和恢复，S2键是给A队伍总分数1加分，S3键是给B队伍总分数1加分，S4键是开始或者暂停键，S5键是给A队伍总分数1减分，S6键是给B队伍总分数1减分，S7键是设置键，S8键是给A队伍节分数加1分，S9键是给B队伍节分数加1分，S10键是重置A、B两队的总比分或者进入设置界面是的加分钟数，S11键是给A队伍节数分数减1分，S12键是给B队伍节数分数减1分，S13键是重置A、B两队的节比分或者进入设置界面是的减分钟数。2.3 控制系统部分控制系统设计：运用单片机STC89C52RC对独立式按键和LCD1602显示器进行控制。本次篮球计时计分器的电路原理图如图1所示：图1 篮球计分器的电路原理图3.硬件的选择本系统在设计过程中主要的器件有：(1)独立式按键 (2)LCD1602显示器 (3)5V有源蜂鸣器 (4)单片机STC89C52RC。3.1 输入的独立式按键模块独立式按键I/O非常的简单。每根I/O口线对应一个独立式按键。根据自己的按键操作的需要，用了13个独立式按键。其中把12个独立式按键组成3*4矩阵按键，最后一个独立式按键放在3*4矩阵按键的正上方，这样制作和操作的时候都非常的简单和方便。并且外形较为美观。3.2 LCD1602液晶显示模块 (1)数据显示RAM:数据显示RAM中只要放入标准的ASCII码。数据会被内部控制电路输入到显示器中。可以将显示的数据存放在这个存储器中。(2)字符产生器RAM:能将让用户将自己设计出来的特殊字符码的RAM存储起来，因为字符产生器RAM一共有512位。1个5*7点阵字形有64位。所以字符产生器RAM能存储的字符不能超过8个。(3)字符产生器ROM:拥有192个5*7点阵字形。要想显示到显示器必须经过内部线路的转换。不能写入只能读出。(4)数据寄存器：不仅允许数据可以由存储微处理器读出。而且字符产生器RAM或字符产生器ROM也是由存储微处理器写出。(5)指令寄存器：指令寄存器的任务是将字符型显示模块的指令码给存储微处理器编写。(6)地址计数器：地址计数器的任务写入和写出数据显示RAM和字符产生器RAM数据的地址。(7)忙碌信号：提醒微处理器，LCD1602液晶显示内部是否忙碌。3.3 单片机STC89C52RC模块STC89C52RC 单片机是以51内核为主的系列单片机。STC89C52RC单片机是性能高、功耗小CM0S8微处理器、速度快、100%兼容之前的8015。改进了之前的MCS-51内核，使之功能大大增强，多出传统51单片机并没有的功能。单片机STC89C52RC主要性能(1)功耗低：掉电模式和空闲模式功耗都很低，可以随意选择其中一种。(2)高性能：数据上工作频率是040MHz。实际上可以到48MHz。具有看门狗、EEPROM功能。用户程序可以直接通过串口下载，一大片程序用不了几秒就下载好了。ISP/IAP,可以使用通用的的仿真器和编程器。有定时器T0、T1、T2。(3)适用性强：在3V单片机的工作电压是3.8V2.0V，5V单片机的工作电压5.5V3.3V。最强的工作温度可以达到-40+85。(4)速度快：可以随意选择6时钟/机器周期或者6*2时钟/机器周期的速度。比一般的8051单片机还要好。(5)兼容性强：不仅指令集结构非常先进，而且普通8051指令集也被兼容在里面。共有32个通用工作寄存器。全双工异步串行口,兼容普通8051的串口。100%兼容8051单片机。(6)存储空间容量好：数据存储空间有512字节，程序存储空间有8K字节，还附带EEPROM存储空间足足有2K字节。3.4 篮球计时计分器的工作过程计时计分器在整个篮球比赛的工作过程如下：首先接通电源,显示器将在第一行依次显示T-A:000和T-B:000,这代表这A队比赛的总比分和B比赛的总比分；第二行依次显示0:0 S-12:00 24依次代表着：比赛的节数比分、比赛时间倒计时、24秒倒计时的时间。开机后，根据本次每节比赛时间，如每节比赛时间为12分钟，按下S7按键后显示set-time：00，S10+ ，S13-，设置到set-time：12，就代表本次比赛每节的时间为12分钟，再按一下S7就进入比赛界面。进入比赛界面后，按S4开始计时比赛，要是有队伍进球，此时按下S2(S6)或者S3(S7)分别给A队和B队加分，进几分按几下，加分的时候计时器将会自动暂停工作，重新24秒计时，加分完后再次按下S4就可以继续计时继续比赛，在比赛过程中出现1分的情况只有罚球可得，罚球时是暂停的，所以按下S4暂停，根据投中的次数加分，没有投中不加分，罚球结束。按下S4重新计时继续比赛。24秒内如果持球队伍没有进去得分，那么就是进攻违例，蜂鸣器报警2秒，然后计时器自动暂停，按S4继续开始比赛。整场比赛结束后两队总得分相同，那么进入加时赛。按S7设置就好了。要是比赛时,有教练申请暂停。裁判也同意，那么按下S4键就可以暂停了，暂停时间到。按S4键又可以继续计时，直到比赛结束。表示比赛结束的报警声将会由蜂鸣器发出。3. 软件设计选择好了硬件，接下来就是软件设计。显示部分软件的软件编写主要依据硬件器件的连接。开关电路启动时间长短和开关的机械性有关，一般为8ms左右。复位电路的功能是能够将篮球计时计分器都恢复到一个肯定的状态，并从这个状态重新开始工作。非编码键盘大都应用按行、列排列的矩阵开关结构，这类型结构能够减少硬件和连线。所以独立式键盘的编程是非编码键盘被单片机的控制方式。4.1 独立式键盘的编程查询式结构是独立式键盘的编程常采用方式。先依次检查所有I/O接口线的输入状态，如某一根I/O接口线输入为低电平，如果检查该键的功能处理程序，那么要先确认已经是否按下这根I/O接口线。4.2 复位电路复位电路：单片机出现陷入死循环状态或者程序失控的时候，这都需要进行复位。复位操作方式有上电自动复位和按键手动复位两大类型。上电自动复位是上电以后，电容失去了突变的能力，要想给单片机复位脚施加5V的高电平，那么VCC只能经由复位电容来完成了。这时候，为了让复位脚的电压降低至0V，我们可以对电容器反向充电。单片机将重新开始工作。手动复位是按下按键，VCC的高电平被复位脚获得，松开按键，单片机就会立即复位。5.仿真实验Proteus软件是现在所有EDA工具软件里面仿真功能是最强大的，而且还能仿真单片机和部分器件。在Proteus软件仿真的时候，必须先绘制好原理图。绘制原理图首先要按照自己的需求从库里面选择器件，如果库里面没有自己想要的器件就得自己创建。选好器件以后就可以开始绘制原理图。原理图绘制完成后，就给单片机添加应用程序，这样就可以仿真了。为了更加直观的看到仿真过程，可以往原理图添加一些虚拟仪表。观看仿真好的原理图，可以观看到模拟实物的运行过程和运行状态。这样能够增加对自己设计出来的篮球计时计分器的了解。为改良本次设计奠定了良好的基础。仿真步骤在仿真之前，现在keil uVision软件中编写好程序。简单一点的说就是先在keil uVision软件中将已经编好的程序复制粘贴进入一个新建的项目，然后保存，接下来就是执行，编译。找到保存的文件夹。*.hex的文件就是仿真所需要的文件。有了*.hex文件，用Proteus软件画图，从Proteus软件的库里面选择本次设计所需要的元件，然后按照电路原理图，就可以连接。连接完成之后就可以将已经编译出的*.hex的文件载入STC89C52RC单片机。这样就可以进行仿真了。点击按键也能够实现之前所设计的+1、-1、暂停、开始时间、复位等功能。本次设计的仿真图如下图2所示：图2 篮球计时计分器仿真图6.篮球计时计分器的制作流程 篮球计时计分器的制作流程如下： (1)用Protel 99 se画图软件，画出系统构成框图，做出万用板。 (2)把写好的程序，用编程器写进STC89C52RC单片机中。(3)检测所有的需要焊接元件，在保证元件完好的情况下，焊接元件。(4)焊接结束后，检查有没有出现失误。防止出现焊错或者虚焊的情况，虚焊很容易出现短路断路的现象。(5)检查完好。通电调试。器件在调试的过程中如果出现问题，构成框图和万用板是不是一样，那么可以看看构成框图的连接有没有连接对。用万用表检测有没有出现引脚短路的情况。(6)调试到满足此次篮球计时计分器设计的要求为止。(7)本次毕业设计篮球计分器制作就完成了。7.结论本次毕业设计首先从整体的设计出发，从篮球计时计分器最主要的三个模块，给出了一种篮球计时计分器的设计方案。运用单片机能够编程控制液晶显示的原理，来实现本次设计所需的的每项功能。此次设计的篮球计时计分器，制作简单，操作方便，价格比较低，高质量，记录准确，灵敏性好，使用价值非常高。能够让关注比赛的所有人对比赛的进度、两队比分一清二楚。完全满足的篮球比赛对篮球计时计分器的设计要求。根据这样的思路，还可以通过其他的方式，将本设计改成足球、羽毛球、排球等球类的计时计分方式。14参考文献1 康华光，电子技术基础（模拟部分）M.（第四版）.北京：高等教育出版社，1999.2 康华光，电子技术基础（数字部分）M.（第三版）.北京：高等教育出版社，1999.3 曾祥富，张龙兴，童士宽。电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2003.4 梁宗善.电子技术基础课程设计中大规模集成电路应用M.武汉：华中理工大学出版社，1995.5 徐爱钧.单片机原理实用教程-基于Proteus虚拟仿真M.（第2版）.北京：电子工业出版社，2011.6 朱晓华，李彧晟，李洪涛.微机原理与接口技术M.（第2版）.北京：电子工业出版社，2008.7 彭介华.电子技术课程设计指M.长沙:高等教育出版社，2001.8 雷道仲，罗政球，廖永忠，基于单片机的球赛计时计分器设计J.湖南第一师范学报，2009,9（4）：164-166.9 Morimoto,.M,Sato, S.; Sumito, K; Oshitani, K; Single-chip microcomputer control of the inverter M. IEEE .1989.10 S.J.Cahill.The single chip microcomputer.Englewood Cliffs.MN.J.Prentice-Hall, 1987. 附 录附录一：/* 名称 : delay_uint()* 功能 : 小延时。* 输入 : 无* 输出 : 无*/void delay_uint(uint q)while(q-);/* 名称 : write_com(uchar com)* 功能 : 1602命令函数* 输入 : 输入的命令值* 输出 : 无*/void write_com(uchar com)e=0;rs=0;rw=0;P0=com;delay_uint(25);e=1;delay_uint(100);e=0;/* 名称 : write_data(uchar dat)* 功能 : 1602写数据函数* 输入 : 需要写入1602的数据* 输出 : 无*/void write_data(uchar dat)e=0;rs=1;rw=0;P0=dat;delay_uint(25);e=1;delay_uint(100);e=0;/* 名称 : write_string(uchar hang,uchar add,uchar *p)* 功能 : 修改显示器中某位数的数值，比如要让第二行行，第四个字符最初的显示zx cv bn ，调用该函数如下 write_string(1,5,zx cv bn;)* 输入 : 行，列，需要输入1602的数据* 输出 : 无*/void write_string(uchar hang,uchar add,uchar *p)if(hang=1) write_com(0x80+add);elsewrite_com(0x80+0x40+add);while(1)if(*p = 0) break;write_data(*p);p+;/*lcd1602上显示两位十进制数*/void write_sfm2(uchar hang,uchar add,uint date)if(hang=1) write_com(0x80+add);elsewrite_com(0x80+0x40+add);write_data(table_numdate/10%10);write_data(table_numdate%10);/*lcd1602上显示1位十进制数*/void write_sfm1(uchar hang,uchar add,uint date)if(hang=1