基于51单片机的篮球计时计分器

成绩 计算机系统与接口技术 课程设计报告 题目 篮球记时记分器 姓名 学号 班级 专业 电子信息科学与技术 信电学院 2010 年 12 月 24 日 徐州工程学院信电学院课程设计任务书 2010 2011 学年第 1 学期 专业电子信息科学与技术班级08 电信 课程名 称 计算机接口技术课程设计课程 类别 必修 设计时 间 2010 年 12 月 10 日 2010 年 12 月 24 日 一 课程题目 篮球比赛计分器 二 课程设计要求 单片机课程设计的主要内容包括 理论设计 调试与仿真 撰写设计报告 等 其中理论设计又包括选择总体方案 硬件系统设计 软件系统设计 硬件设计包括单元电路 选择元器件及计算参数等 软件设计包括模块化层次结构图 程序流程图 程序设计是课程设计的 关键环节 通过调试进一步完善程序设计 使之达到课题所要求的指标 三 设计任务概述 1 能记录整个赛程的比赛时间 并能修改比赛时间 2 能随时刷新甲 乙两队在整个比赛过程中的比分 3 中场交换比赛场地时 能交换甲 乙两队比分的位置 4 可随时接受暂停请求 四 设计计划与时间安排 单片机课程设计的主要内容包括 理论设计 调试与仿 真 撰写设计报告等 其中理论设计又包括选择总体方案 硬件系统设计 软件系统设 计 硬件设计包括单元电路 选择元器件及计算参数等 软件设计包括模块化层次结构 图 程序流程图 程序设计是课程设计的关键环节 通过调试进一步完善程序设计 使 之达到课题所要求的指标 使理论设计更接近于实际产品 课程设计的最后要求是写出 设计总结报告 把理论设计内容 调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结 把实践内容上升到理论高度 指导老 师签字年月日 教研室 审核意见年月日 徐州工程学院课程设计 1 摘摘要要 本设计是采用 AT89S51 单片机为核心设计的一个用于赛场的篮球计时计分 器 本设计采用定时器 T0 中断计时 显示部分分为计时和计分显示两部分 均 采用共阴极 LED 显示 计时部分可以调整分钟 足以满足一般赛程需要 两个显 示模块均采用动态扫描方式显示 在本设计中 P0 P0 1 P0 6 口是时间和分数的段码数据输出口 P2 口是 时间和分数的位选数据输出口 本设计共有九个设置按键 add1 add2 是加分 键 add1 按一次加一分 add2 按一次加二分 minus1 是减分键 按一下减一分 exchange 是分数位置交换键 bstop 是关蜂鸣器键 start 是开始计时键键 按 键按下开始倒计时 stopagain 是时间暂停键 turn 是切换键 用于加分键的 切换 timeadd 是时间设定键 按键与 P1 口相接 低电平输入有效 报警部分 由有蜂鸣器及其驱动电路组成 定时时间到 扬声器报警 比赛结束 按 bstop 键可停止报警 否则一直报警 本次设计的篮球计时计分器具有以下的功能 1 能记录整个赛程的比赛时间 并能修改比赛时间 2 能随时刷新甲 乙两队在整个比赛过程中的比分 3 中场交换比赛场地时 能交换甲 乙两队比分的位置 4 比赛结束时 能发出报警声 5 可随时接受暂停请求 计算机原理与接口技术 2 目录目录 1 1 概述概述 3 3 1 1单片机简介 3 1 2课程设计的意义 4 1 3任务与要求 4 2 2 系统总体方案及硬件设计系统总体方案及硬件设计 5 5 2 1 系统总体方案设计 5 2 2 硬件系统设计 5 2 2 1 单片机选择 5 2 2 2 时钟电路模块 6 2 2 3 复位电路模块 7 2 2 4 按键控制键盘模块 7 2 2 5 显示模块和定时报警模块 8 3 1 软件总体设计方案 10 3 2 程序模块设计 10 4 4 PROTEUSPROTEUS 软件仿真软件仿真 1212 5 5 课程设计体会课程设计体会 1414 参考文献参考文献 1414 附附 1 1源程序代码源程序代码 1515 徐州工程学院课程设计 3 1 1 概述概述 1 1单片机简介 单片机 亦称单片微电脑或单片微型计算机 它是把中央处理器 CPU 随机存取存储器 RAM 只读存储器 ROM 输入 输出端口 I 0 等主要计 算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机 由于单片机的集成度高 功能强 通用性好 特别是它具有体积小 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 使单片 机迅速得到了推广应用 目前已经成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子 产品的关键部位 世界各大电气厂家 测控技术企业 机电行业 竞相把单片机 应用于产品更新 作为实现数字化 智能化的核心部件 篮球计时计分器就是以 单片机为核心的计时计分系统 计算机的产生加快了人类改造世界的步伐 但是它毕竟体积大 微计算机 单 片机 在这种情况下诞生了 它为我们改变了什么 纵观我们现在生活的各个领 域 从导弹的导航装置 到飞机上各种仪表的控制 从计算机的网络通讯与数据 传输 到工业自动化过程的实时控制和数据处理 以及我们生活中广泛使用的各 种智能 IC 卡 电子 宠物等 这些都离不开单片机 以前没有单片机时 这些东 西也能做 但是只能使用复杂的模拟电路 然而这样做出来的产品不仅体积大 而且成本高 并且由于长期使用 元器件不断老化 控制的精度自然也会达不到 标准 在单片机产生后 我们就将控制这些东西变为智能化了 我们只需要在单 片机外围接一点简单的接口电路 核心部分只是由人为的写入程序来完成 这样 产品的体积变小了 成本也降低了 长期使用也不会担心精度达不到了 所以 它的魔力不仅是在现在 在将来将会有更多的人来接受它 使用它 据统计 我国的单片机年容量已达 1 3 亿片 且每年以大约 16 的速度增 长 特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机 并不断地辐射向内地 但相对于世界市场我国的占有率还不到 1 我国开始使用单片机是在 1982 年 短短五年时间里发展极为迅速 1986 年在上海召开了全国首届单片机开发与应 用交流会 有的地区还成立了单片微型计算机应用协会 那是全国形成的第一次 高潮 截止今日 单片机应用技术飞速发展 我们上因特网输入一个 单片机 的搜索 将会看到上万个介绍单片机的网站 所以 学习单片机在我国是有着广 阔前景的 计算机原理与接口技术 4 1 2课程设计的意义 通过课程设计可以使我们进一步熟悉和掌握单片机的内部结构和工作原理 了解单片机应用系统设计的基本方法和步骤 通过利用 AT89S52 单片机 理解单 片机在自动化仪表中的作用以及掌握单片机的 C 语言编程方法 通过设计一个简 单的实际应用输入及显示模拟系统 掌握单片机仿真软件 Proteus 的使用方法 掌握独立键盘和 LED 显示器在的单片机控制系统中的应用 掌握撰写课程设计报 告的方法 我选择了设计一个用于赛场的篮球计时计分器 可以代替球场上的人工计时 计分实现带电子显示 有比赛结束报警等功能的精确计时计分器 在该篮球计时 计分器设计中不仅用到了单片机定时器中断系统和外部中断系统 还用到了单片 机 3 个 I O 口 其中的按键输入和数码管显示模块都是单片机设计的最常用 最 普通的模块 既巩固了以前学的单片机课程又体验了单片机 C 编程应用的过程 1 3任务与要求 设计一个用于赛场的篮球计时计分器 设计要求 1 能记录整个赛程的比赛时间 并能修改比赛时间 2 能随时刷新甲 乙两队在整个比赛过程中的比分 3 中场交换比赛场地时 能交换甲 乙两队比分的位置 4 比赛结束时 能发出报警声 5 可随时接受暂停请求 徐州工程学院课程设计 5 2 2 系统总体方案及硬件设计系统总体方案及硬件设计 2 1 系统总体方案设计 篮球计时计分器主要包括单片机控制系统 计时显示模块 计分显示模块 定时报警 按键控制键盘模块 通过这几个模块的协调工作就可以完成相应的 计时计分控制和显示功能 系统总体框图如下图 图 1 所示 AT89S52 单片机 单片机 报警电路 时间显示 分数显示 按键控制 图图 1 1 系统总体框图 系统总体框图 采用 AT89S52 单片机最小化应用设计 定时器 T0 中断计时 显示部分分为 计时和计分显示两部分 均采用共阴极 LED 显示 两个显示模块均采用动态扫描 显示 在本设计中 P0 口 P0 0 P0 6 是段选输出口 P2 口是位选输出口 按 键设置输入采用 P1 口传输数据 报警输出采用 P0 7 口 时间设定采用外部中断 零设定 2 2 软件系统设计 2 2 1 单片机选择 AT89S52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 FPEROM Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压 高性能微处理器 俗称单片机 计算机原理与接口技术 6 AT89S52 的主要特性如下 与 MCS 51 兼容 8K 字节可编程闪烁存储器 128 8 位内部 RAM 32 可编程 I O 线 三个 16 位定时器 计数器 6 个中断源 可编程串行通道 片内振荡器和时钟电路 图图 2 2 AT89S52AT89S52 单片机引脚功能单片机引脚功能 2 2 2 时钟电路模块 时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用 是保证系统正常工作的基 础 在一个单片机应用系统中 时钟是保障系统正常工作的基准振荡定时信号 主要由晶振和外围电路组成 晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢 为 达到振荡周期是 12MHZ 的要求 这里要采用 12MHZ 的晶振 另外有两个 30uF 的 瓷片电容 两晶振引脚分别连到 XTAL1 和 XTAL2 振荡脉冲输入引脚 具体连接电 路如图 3 所示 图图 3 3 时钟电路时钟电路 徐州工程学院课程设计 7 2 2 3 复位电路模块 单片机系统的复位电路在这里采用的是上电 按钮复位电路形式 其中电阻 R 采用 470 的阻值 电容采用电容值为 10 F 的电解电容 具体连接电路如图 4 所示 图图 4 4 复位电路 复位电路 2 2 4 按键控制键盘模块 本设计共有九个设置按键 add1 add2 是加分键 add1 按一次加一分 add2 按一次加二分 minus1 是减分键 按一下减一分 exchange 是分数位置交换 键 bstop 是关蜂鸣器键 start 是开始计时键键 按键按下开始倒计时 stopagain 是时间暂停键 turn 是切换键 用于加分键的切换 timeadd 是时 间设定键 计算机原理与接口技术 8 图图 5 5 按键控制电路 按键控制电路 2 2 5 显示模块和定时报警模块 本次设计在显示模块用到的是一个 4 位一体和二个 2 位一体的共阴极数码 管 有 7 个段码输入口和 8 个位选输入口 采用排阻提供上拉电流数码管 以保 证有足够大的电流点亮数码管 采用动态驱动 使各位数码管逐个轮流受控显示 这就是动态扫描 由于扫描速度极快 显示效果与静态显示相同 其具体图形如 下图 6 所示 徐州工程学院课程设计 9 图图 6 6 显示模块电路 显示模块电路 报警模块蜂鸣器 如图 7 所示 图 7 报警模块电路 计算机原理与接口技术 10 3 3 软件设计软件设计 3 1 软件总体设计方案 本次单片机课程设计软件设计部分采用模块化程序设计 程序部分由定时器 T0 中断程序 显示延时程序 延时消抖程序 16ms 显示程序 外部中断零程 序 按键按下否程序 报警程序组成 3 2 程序模块设计 为了增加写程序的方便性及可读性 在程序开头将 P1 口各位定义如下 sbit bizz P0 7 sbit add1 P1 0 sbit add2 P1 1 sbit minus1 P1 2 sbit exchange P1 3 sbit bstop P1 4 sbit start P1 5 sbit stopagain P1 6 sbit turn P1 7 sbit timeadd P3 2 主程序流程图如下 徐州工程学院课程设计 11 开始 初始化 显示程序 时 间 为 零 否 N Y 显示函数 开 始 按 键 安 息否 N Y 按键函数 报警函数 时 间 为 零 否 N 结束 Y 图 8 主程序流程图 计算机原理与接口技术 12 4 4 PROTEUSPROTEUS 软件仿真软件仿真 用 PROTEUS 软件进行仿真 各项指标均达到了要求 完美地实现了篮球计时 计分器功能 仿真图如下 1 PROTEUS 软件仿真原理图如下图所示 2 启动篮球计时计分器 运行 计时部分立即开始工作计时 PROTEUS 软件仿 真计时显示如下计分 甲队 23 分 乙队 13 分 徐州工程学院课程设计 13 3 复位操作 按复位键 复位后即可进行新一轮比赛计时计分工作 计算机原理与接口技术 14 5 5 课程设计体会课程设计体会 本次单片机课程设计我选择了 篮球计时计分器 这一题目 通过这次课程 设计 自己认真复习单片机 查阅和浏览了很多的相关资料 并且提高了使用 Kile3 和 Proteus 软件的熟练程度 通过这次课程设计的学习与思考 认真总结 我觉得单片机课程设计主要包 括四方面的内容 软件部分设计 硬件部分设计 运用 Kile3 及 Proteus 软件仿 真及写出课程设计报告 这四部分内容看似简单 但实际操作起来却实不轻松 在单片机应用系统设计时 必须先确定该系统的技术要求 这是系统设计的 依据和出发点 整个设计过程都必须围绕这个技术要求来工作 软件部分的设计 我按照模块化的思想 一块一块的叠加 在这次单片机系统的课程设计中 我学 到了很多 尤其是在调试程序的过程中 我遇到了很多问题 自己摸索并一个一 个的克服 自信心进一步得到了加强 证明我并不是只会学课本而不会用的那种 学生 我学会了更多的查错方法和仿真知识 这次课程设计 我又一次的学习了 C 语言的编程 发现自己的确很喜欢编程 也更清楚的认识到自己所学的不足 我学到了很多新的知识 同时也加深了对以前所学知识的理解 也增强了编程与 仿真的操作能力 总之 这次课程设计让我明白 理论必须和实际结合才有威力 知识必须通 过应用才能实现其价值 所学的东西最终是要面向应用的 是为了在以后的工作 中能够更好的应用 此时的知识积累是为以后的工作做好坚实的基础 这个设计 总体上不算完美 但是在这次课程设计的经历的好处是不可估量的 参考文献参考文献 1 谢维成 杨加国 单片机原理与应用及 C51 程序设计 北京 清华大学出版 社 2006 8 2 林志琦 基于 Proteus 的单片机可视化软硬件仿真 M 北京 北京航空航天 大学出版社 2006 9 3 周润景 张丽娜 基于 PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真 M 北京 北 京航空航天大学出版社 2006 5 4 张靖武 周灵彬 单片机系统的 PROTEUS 设计与仿真 M 北京 电子工业出版 社 2007 4 5 周润景 张丽娜 PROTEUS 入门实用教程 M 北京 机械工业出版社 2007 9 电子文献 电子文献 郭天祥的单片机教学视频 徐州工程学院课程设计 15 附附 1 1源程序代码源程序代码 include include define uint unsigned int define uchar unsigned char uchar code table1 0 xbf 0 x86 0 xdb 0 xcf 0 xe6 0 xed 0 xfd 0 x87 0 xff 0 xef uchar code table 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f uchar disbuffer 8 0 uchar minute 0 second 0 ucharAscore 0 Bscore 0 temp 0 uchar flage1 0 uchar flage 0 uint count z sbit bizz P0 7 sbit add1 P1 0 sbit add2 P1 1 sbit minus1 P1 2 sbit exchange P1 3 sbit bstop P1 4 sbit start P1 5 sbit stopagain P1 6 sbit turn P1 7 sbit timeadd P3 2 void ininterrupt interrupt 1 定时器 T0 中断函数 TH0 65536 50000 256 TL0 65536 50000 256 count if count 20 count 0 if second 0 else if second 0 minute else if second 0 second void delay 显示延时函数 uint x y for x 10 x 0 x for y 10 y 0 y void delay1 延时消抖函数 16ms uint x y for x 10 x 0 x for y 360 y 0 y void display1 uchar i j uchar temp disbuffer 3 second 10 disbuffer 2 second 10 disbuffer 1 minute 10 disbuffer 0 minute 10 disbuffer 5 Ascore 10 disbuffer 4 Ascore 10 disbuffer 7 Bscore 10 disbuffer 6 Bscore 10 temp 0 xfe P2 temp for i 0 i 8 i j disbuffer i P0 table1 j delay temp crol temp 1 徐州工程学院课程设计 17 P2 temp void display 显示函数 uchar i j uchar temp disbuffer 3 second 10 disbuffer 2 second 10 disbuffer 1 minute 10 disbuffer 0 minute 10 disbuffer 5 Ascore 10 disbuffer 4 Ascore 10 disbuffer 7 Bscore 10 disbuffer 6 Bscore 10 temp 0 xfe P2 temp for i 0 i 8 i j disbuffer i P0 table j delay temp crol temp 1 P2 temp void bizzer while minute 0 display1 if bstop 1 delay1 if bstop 1 while bstop 1 while 1 bizz 0 display 计算机原理与接口技术 18 voi