篮球比赛计时计分器.doc

毕业设计(论文)篮球比赛计时计分器设计 学 号：08100000姓 名： 木云三告专 业：自动化系 别：电子信息与控制工程系指导教师：郭彬讲师二一二年六月46摘 要单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。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，许多用单片机做控制的球赛计时计分系统也应运而生，如：用单片机控制LED七段显示器计时计分器等。篮球计时计分器以单片机为核心，由计时器、计分器、综合控制器等组成。系统采用模块化设计，主体分为计时显示模块、计分显示模块、定时报警、按键控制键盘模块。每个模块的程序结构简单、任务明确。程序可读性好，对程序的修改可局部进行，其他部分可保持不变。编程后利用Keil C51软件来进行编译，采用Proteus软件仿真，检验功能是否能够正常实现。本设计中系统硬件电路主要由以下几个部分组成：单片机AT89C52、计时电路、计分电路、报警电路和按键开关。本次设计用由AT89C52编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉、性能稳定、操作方便并且易于携带等特点，广泛适合各类学校或者小型团体作为赛程计时计分。关键词：单片机;篮球赛计时;篮球赛计分;显示器 ABSTRACTSCM since the nineteen seventies since, with extremely high price and more attention, so the application is very wide, development is very rapid. As the single-chip high integration, strong function, good versatility, especially it has the advantages of small volume, light weight, low energy consumption, low price, high reliability, strong anti interference ability and convenient use and other unique advantages, so that the chip has been promoted rapidly application. Has now become a measurement control in the application system of optimization models and new electronic product key parts, many do MCU control of match time scoring system also emerge as the times require, such as: using MCU to control LED seven segment display time scoring device. Time basketball scoring device with single chip computer as the core, by the timer, scoring device, integrated controller.The system adopts modular design, main body is divided into a timing display module, display module, timing alarm, scoring keys to control the keyboard module. Each module of the program is simple in structure, clear mission. Program readability, modification of programs can be local, the other part can be kept constant. After programming using Keil C51software to compile, use Proteus software simulation, test function to normal implementation. The design of the system hardware circuit is mainly composed of the following components: SCM AT89C52, a timing circuit, scoring circuit, the alarm circuit and the key switch.The design used by the AT89C52 programming control of LED seven digital tube display game timing and scoring system. The system has a race timing settings, schedule time to pause, timely refresh a and B both score and the game after the temporary success function. It has the advantages of low cost, stable performance, convenient operation and easy portability and other characteristics, are widely suitable for all types of schools or small groups as schedule time scoring.Key words: single chip timing; basketball; basketball score ;display目 录摘 要iABSTRACTii目 录iii第1章 绪论11.1国内外的研究现状分析：11.2设计目的：11.3设计内容2第2章 系统硬件介绍32.1 MCS-51单片机简述32.1.1单片机AT89C52简介32.1.2 主要特性：42.1.3 管脚说明：42.1.4 中断62.1.5 Flash存储器的编程72.1.6 空闲节电模式72.1.7 掉电模式82.1.8 程序储存器的加密92.1.9 AT89C52的极限参数92.2 报警器92.2.1 报警器的分类92.2.2 报警器工作原理92.3 芯片74HC15492.3.1 简介102.3.2 引脚说明102.4 RESPACK8102.5 显示器及接口112.5.1 显示器介绍112.5.2结构与原理112.5.3 LED显示器显示方式13第3章 电路方案设计163.1 功能控制电路163.2 时钟产生方式173.3 复位电路173.4 显示电路183.5电路总图19第4章 软件设计与流程图204.1 软件keil的简介与应用204.2 部分程序设计214.2.1 计时程序214.2.2 计分程序224.2.3 程序总流程图22第五章 仿真245.1 Proteus简介245.2 Proteus功能特点245.3 proteus的应用255.4 电路仿真26结论27致 谢28参考文献29附录 一30附录 二33附录 三41北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）第1章 绪论1.1国内外的研究现状分析单片机自面世以来，以其体积小、价格低、功能强、可靠性高等特点倍受人们的青睐。世界单片机年产量7亿左右，年销售额达30亿美元。1993年，4位单片机占25.4%，8位单片机占62.3%，16位单片机占6.9%，32位单片机占4.4%。近些年，这种分布趋势没有太大的变化,可以看出，8位单片机将是单片机世界的主宰。8位单片机的主要产品包括Intel公司的8084、8051系列、摩托罗拉公司的6801、6805系列及Rockwell公司的6500/1系列等等。我国主要是Intel公司的8048、8051单片机的应用。其中8051单片机已经成为目前国内单片机应用的主流产品，在工业控制、家电、智能仪器等领域都可以寻到它的踪迹。1.2设计目的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也应运而产生，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。本次设计用由AT89C52编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉，性能稳定，操作方便并且易于携带等特点。广泛适合各类学校或者小型团体作为赛程计时计分。通过本次基于C51系列篮球计时计分器的设计，可以了解、熟悉有关单片机开发设计的过程，并加深对单片机的理解和应用以及掌握单片机与外围接口的一些方法和技巧，这主要表现在以下一些方面：1、 篮球赛计时计分系统包含了8051系列单片机的最小应用系统的构成，同时在此基础上扩展了一些使用性强的外围接口。2、 可以了解到LED显示器的结构、工作原理以及这种显示器的接口实例与具体连接与编程方法。3、怎样利用串行口来扩展显示接口等。为了更好的完成本次设计，有以下设计要求：1、能记录整个赛程的比赛时间，并能修改比赛时间、暂停比赛时间；2、能随时刷新甲、乙两队在整个比赛中的比分；3、比赛24秒和比赛时间结束，能发出报警提示。1.3设计内容1、系统硬件的介绍及选取；2、控制电路的制作；3、编程，调试与仿真。第2章 系统硬件介绍2.1 MCS-51单片机简述2.1.1单片机AT89C52简介MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了很多品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C52就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。本课题中用到的芯片就是AT系列中的AT89C52单片机芯片。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C52具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。它是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。如图所示，图2-1为AT89C52单片机基本构造，其基本性能介绍如下：图2-1 AT89C52引脚图2.1.2 主要特性：AT89C52的主要特性如下表2-1所示： 兼容MCS51指令系统 4k可反复擦写(1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 可编程UARL通道 两个16位可编程定时/计数器 全静态操作0-24MHz 1个串行中断 256x8bit内部RAM 两个外部中断源 共6个中断源 可直接驱动LED 3级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能表2-1 AT89C52主要特性2.1.3 管脚说明： VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能口，如下表所示：表2-2 特殊功能口端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.4 中断 AT89C52共有6个中断向量：两个外中断（INT0和INT1），3个定时器中断（定时器0、1、2）和串行口中断。这些中断源可以通过分别设置专用寄存器IE的位置或清零来控制每一个中断的允许或禁止。IE也有一个总禁止为EA，它能控制所有中断的允许或禁止。定时器0和定时器1的标志位TF0和TF1在定时器溢出机器周期的S5P2状态置位，而会在下一个机器周期才查询到该中断标志。定时器2的中断由T2CON中的TF2和EXF2逻辑或产生的，当转向中断服务程序时，这些标志位不能被硬件清楚，事实上，服务程序确定是TF2或EXF2产生中断，而由软件清除中断标志位。定时器2的标志位TF2在定时器溢出的机器周期的S2P2状态置位，并在同一个机器周期内查询到该标志。2.1.5 Flash存储器的编程AT89C52单片机内部有8K字节的Flash PEROM，这个Flash存储阵列出厂时已处于擦除状态（即所有存储单元的内同均为FFH），用户随时可对其进行编程。编程接口可接收高电压（+12v）或低电压（Vcc）的允许编程信号。低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高压电编程模式可与通用EPROM编程器兼容。AT89C52单片机中，有些属于低电压编程方式，而有些则是高电压编程方式，用户可从芯片上的型号和读取芯片内的签名字节获得该信息。AT89C52的程序存储器阵列式采用字节写入方式编程的，每次写入一个字节，要对整个芯片内的PEROM程序存储器写入一个非空字节，必须使用片擦除的方式将整个存储器的内容清除。2.1.6 空闲节电模式AT89C52有两种可用软件编程的省电模式，它们是空闲模式和掉电工作模式。这两种方式是控制专用寄存器PCON（电源控制寄存器）中的PD（PCON.1）和IDL（PCON.0）位来实现的。PD是掉电模式，当PD=1时，激活掉电工作模式，单片机进入掉电工作状态，IDL是空闲等待状态，当IDL=1时，激活空闲工作模式，单片机进入睡眠状态，如需同时进入两种工作模式，即PD和IDL同时为1，则先激活掉电工作模式。在空闲工作模式状态，CPU保持睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，片内RAM和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可由任何允许的中断请求或者硬件复位终止。终止空闲工作模式的方法有两种：其一是任何一条被允许中断的事件被激活，IDL（PCON.0）被硬件清除，即刻终止空闲工作模式。程序会首先响应中断，进入中断服务程序，执行完中断服务程序并紧随RETI（中断返回）指令后，下一条要执行的指令就是使单片机进入空闲模式那条指令后面的一条指令。其二是通过硬件复位也可以将空闲工作模式终止。需要注意的是，当由硬件复位来终止空闲工作模式时，CPU通常是从激活模式那条指令的下一条指令开始继续执行程序的，要完成内部复位操作，硬件复位脉冲要保持两个机器周期（24个时钟周期）有效，在这种情况下，内部禁止CPU访问片内RAM，而允许访问其他端口。为了避免对端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令的后一条指令不应是一条对端口或者外部存储器的写入指令。2.1.7 掉电模式在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。推出掉电模式的唯一方法是硬件复位。复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容，在VCC恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重新启动并且稳定的工作。空闲和掉电模式外部引脚状态如表所示表2-3外部引脚状态表模式空闲模式空闲模式掉电模式掉电模式程序存储器内部外部内部外部ALE1100/PROG1100P0数据浮空数据浮空P1数据数据数据数据P2数据数据数据数据P3浮空浮空数据数据2.1.8 程序储存器的加密AT89C52可使用对芯片上的三个加密位LB1、LB2、LB3进行编程（P）或者不进行编程（U）。当加密位LB1被编程时，在复位期间，EA断的逻辑电平被采样并锁存，如果单片机上电后一直没有服位，则锁存起的初始值是一个随机数，这个随机数会保存到真正复位为止。2.1.9 AT89C52的极限参数工作温度：-55+125储藏温度：-65+150任一引脚对地电压：-1.0V+7.0V最高工作电压：6.6V直流输出电流：15.0mA2.2 报警器2.2.1 报警器的分类蜂鸣器有两类3大品种。一类是压电式，一类是电磁式，电磁式又有两大品种，铁振膜式和动圈式，二者原理一样只是结构不同。所有蜂鸣器都有两种类型：纯蜂鸣器和带驱动的蜂鸣器，蜂鸣器都是用音频信号驱动的，都是交流驱动。2.2.2 报警器工作原理报警器的种类很多，比如：扬声器，蜂鸣器等，本次设计采用的是电磁式蜂鸣器作为报警器。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、震动膜片以及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号通过电磁线圈，使得电磁线圈产生了一个磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。2.3 芯片74HC154 2.3.1 简介74HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列, 这种单片4 线16 线译码器非常适合用于高性能存储器的译码器。74HC154译码器可接受4位高有效二进制地址输入，并提供16个互斥的低有效输出。74HC154的两个输入使能门电路可用于译码器选通，以消除输出端上的通常译码“假信号”，也可用于译码器扩展。该使能门电路包含两个“逻辑与”输入，必须置为低以便使能输出端。选一个使能输入端作为数据输入，74HC154可充当一个1-16的多路分配器。当其余的使能输入端置低时，地址输出将会跟随应用的状态。实现解调功能的办法是：用4 个输入线写出输出线的地址，使得在一个选通输入为低时数据通过另一个选通输入。当任何一个选通输入是高时，所有输出都为高。 2.3.2 引脚说明 1-11 、13-17 输出端。 12 Gnd电源地 18-19 使能输入端、低电平有效 20-23 地址输入端 图2-2 引脚图 24 VCC电源正 2.4 RESPACK8 接在51单片机的P0口因为P0口内部没有上拉电阻不能输出高电平所以要接上拉电阻。排阻就是好多电阻连在一起他们有一个公共端1端为公共端接VCC或地。2.5 显示器及接口2.5.1 显示器介绍显示器是最常用的输出设备，其种类繁多，但在单片机系统设计中最常用的是发光二极管显示器（LED）和液晶显示器（LCD）两种。由于这两种显示器结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛的应用。发光二极管LED，组成的显示屏，每个点都是一个或多个发光二极管，通过控制电路控制二极管的亮与灭来控制点的发光，从而使整个大屏幕显示图案。 液晶显示器LCD最常见的就是TFT类型的，它是由光源，液晶光栅，和控制芯片组成，他的光源是常亮的白色强光，当光线通过液晶光栅（液晶屏）的时候，通过电压改变液晶颗粒滤光方向，从而改变每个点的颜色和强度来显示图案。液晶显示器分很多种类，按显示方式可分为段式，行点阵式和全点阵式。段式与数码管类似，行点阵式一般是英文字符，全点阵式可显示任何信息， 如汉字、图形、图表等。两者之间的区别：（1）二极本身发光， 液晶本身不发光，只是透射光。 （2）二极管体积大，图像质量一般，适合作室外大屏幕，价格较低。液晶成本较高，面积无法做得很大，但图像质量很好，适合做显示器。 （3）二极管耗电大，液晶耗电小。（4）二极管图像刷新率低，液晶的高 二者的档次相差比较大，一般来讲在一些图像简单，对成本控制较严格的场合，用二极管，比如商场、银行等服务部门的电子提示窗，街道、百货公司外面的广告宣传窗；而液晶一般都是作计算机显示器、电视、手持设备等对图像质量要求高的场合。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。2.5.2结构与原理下图为典型的数码管：图2-3 7段LED数码管如上图，LED显示器又称为数码管，LED显示器由8个发光二极管组成。中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。LED显示器有两种不同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED显示器。如下图所示。图2-4共阴与共阳极LED显示器LED显示器可分为共阳和共阴两种结构，如上图所示。图上为共阴结构。即把8个发光二极管阴极连在一起。这时如果需要点亮a到g中的任何一盏灯，只需要在相应的端口输入高电平即可；输入低电平则截止。比如我们现在要显示数字“3”，则只要在对应的a、b、c、d、g段送入高电平，在其他端送入低电平即可，点亮为“3”。共阴和共阳结构的LED显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba对应于一个字节（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。例如，对于共阴LED显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极hgfedcba各段为0111011时，显示器显示P字符，即对于共阴极LED显示器，“P”字符的字形码是73H。如果是共阳LED显示器，公共阳极接高电平，显示“P”字符的字形代码应为10001100（8CH）。表2-6列出了共阳极与共阴极LED显示器显示数字、字母与显示代码之间的对应关系。表2-4 代码对应表显示字符共阴极段码共阳极段码显示字符共阴极段码共阳极段码03FHC087FH80H106HF996FH90H25BHA4A77H88H34FHB0B7CH83H466H99HC39HC656DH92HD5EHA1H67DH82HE79H86H707HF8F71H8EH2.5.3 LED显示器显示方式点亮LED显示器有两种方式：一是静态显示；二是动态显示。在本次设计中，采用的是静态显示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小。这种电路的优点在于：在同一时间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端口资源较多。从下图可以看出，每位LED显示器需要单独占用8根端口线，因此，在数据较多的时候，往往不采用这种设计，而是采用动态显示方式。图2-5静态显示图所谓动态显示，就是将要显示的多位LED显示器采用一个8位的段选端口，然后采用动态扫描一位一位地轮流点亮各位显示器。下图为4位LED显示器动态显示电路。图2-6动态显示图在此电路中，单片机的P1口用于控制4位LED的段选码：P2口的P2.0P2.3用于控制4位LED位选码。由于所有的段选码连在一起，所以同一瞬间只能显示同一种字符。但如果要显示不同字符，则要借助位选码来控制。（如果LED为共阴则P2.0P2.3输出为高电平，如果LED为共阳则P2.0P2.3输出为低电平。）例如，现在要显示5678四个数字，则首先应该将“5”的显示代码（共阴LED显示器的显示代码为6DH，共阳LED显示器的显示代码为92H）由P1.0送出，然后P2.0P2.3输出相应位码（LED为共阴则P2.0P2.3输出1000，） LED为共阴则P2.0P2.3输出0111）时，则可以看到在数码管1上显示的数字为“5”。再将显示的数字“5”延时510ms，以造成视觉暂留效果；同时代码由P1.0送出。用同样的方法将其余3个数字“678”送数码管2，3，4显示，于是最后则可以在4位LED显示器上看到“5678”四个数字。为了使显示效果更加稳定，可以使每个数码管显示的数字不断的重复，但其中重复频率达到了一定的程度的时候，加之人眼睛本身的视觉暂留效果的作用，便可以看到相当稳定的“5678”四个数字。如下表，即为模拟以上的过程表（以共阴LED设置显示代码，共阳与此相反）。表2-5模拟过程表第3章 电路方案设计3.1 功能控制电路图3-1 按键控制该控制电路可以实现篮球比赛的节数、时间、24秒复位、比赛暂停、两队的分数加减等功能的设置。采用7个复位开关一端共地，另一端接入与门，再连接到单片机的13号脚（P3.3/INT1口），实现外部中断1请求。1、赛程时间设置 在计时电路中，“修改移位开关”和“红队加、减分开关”共同用来设置比赛的节次、剩余时间等。比如：比赛时间为第一小节剩余10分钟，则通过按“修改移位开关”使数码管1进入修改模式，再按“红队加、减分开关”键，设定本场比赛的小节数，使数码管1显示“1”即可；继续按动“修改移位开关”可以使其他的数码管进入修改模式，按以上方法修改即可。当比赛结束时，如果由于一些特殊原因需要增加比赛时间，这时增加比赛时间同样由以上方法来设置。 2、赛程时间启动，暂停设置 当时间设置完成后，这时如果裁判吹响开始的哨声时，则应立即按下按“暂停/启动”键，表示赛程开始，计时显示则开始倒计时，在此过程中24秒也开始倒计，在24秒倒计到06秒时，蜂鸣器发出警报，报警灯开始闪烁，如果24秒倒计为00前，没有被复位（有人24秒进攻违例），则比赛自动暂停。如果无进攻违例，则需要记分人员手动复位24秒（按控制键盘中的“复位”开关即可）。比赛暂停后,需要按“暂停/启动”键来激活时间倒计。 3、比分刷新控制 由于在比赛中,甲、乙两队的比分是不断在变化的,所以需要设置比分刷新控制装置；此部分功能由计分电路中的所示的按键开关“红队加分”、“红队减分”、“蓝队加分”、“蓝队减分”来完成的。3.2 时钟产生方式图3-2 时钟产生方式采用内部时钟方式（在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接晶振即可），途中，电容器C1和C2的作用是稳定频率和快速起振。3.3 复位电路图3-3 复位电路该电路采用：按键与上电复位上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容C3的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（两个机械周期），单片机就可以进行复位操作。按下复位开关时，短接电容C3，使RST引脚瞬间得到高电平也可实现复位功能。3.4 显示电路显示电路是由数码管组成的，主要用来显示篮球比赛过程中的节次、24秒、比赛剩余时间、两队分数。在此电路中单片机的P1口用于控制4位LED的段选码P2口的P2.0P2.3用于控制4位LED位选码。由于所有的段选码连在一起，所以同一瞬间只能显示同一种字符。但如果要显示不同字符，则要由位选码来控制，系统通过74HC154来扩展P2.0P2.3端子来实现AT89c52对数码管的选码。（如果LED为共阴极则P2.0P2.3输出为高电平，如果LED为共阳极则P2.0P2.3输出为低电平。）显示电路的主电路如下图：图3-4显示电路3.5电路总图综上所述，结合以上的电路图，在加一些适当的组件，即可得到篮球比赛计时计分器的电路总体图，如下：图3-5仿真总图第4章 软件设计与流程图4.1 软件keil的简介与应用Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。利用keil软件编程结束后，经调试没有出现错误，即可生成hex文件。hex文件的生成方式：在所建工程上右键下拉菜单中点击options for targettarget1Target Output勾中Create HEX Fi（如下图）确定运行。即可再所建工程的文件夹下找到hex文件。图4-1生成hex文件4.2 部分程序设计4.2.1 计时程序首先对定时中断进行初始化， 按下移位按键，调整好时间后确认，开放定时中断，启动定时器0开始定时，时标到来后调用中断子程序。定时中断初始化按下调时开关开放定时中断立即数00H取出，LE输出高电平经过P1.0发出代码，然后将LE清零启动定时器，T0开始定时调用定时中断程序图4-2 计时流程图4.2.2 计分程序 如图当按下记分键后（分别是红队得分和蓝队得分），通过与门控制产生下降沿，外部中断产生。然后进入中断程序，调整两队分数相应的变化。数据发送完成后标志清零，程序完成。按下计分键输出低电平，外部产生中断调用中断程序串行数据输出移位脉冲输出显示两队比分变化串行口发送完毕，标志清零图4-3 计分流程图4.2.3 程序总流程图总的流程图如下该程序涉及到外部中断和定时器，首先程序对显示，定时器，外部中断，各种数据等进行初始化，等待定时器时标和外部中断到达。然后对数码管和按键进行扫描，启动按键按下后刀技术定时开始。相应的定时到达后会产生报警。再检测暂停按键和加减分进行扫描，然后处理相应的显示程序和按键程序，如此循环。定时时间到否暂停键是否按下加减分键是否按下增加、减少相应的分数报警器响开始计时清零、比分清零设置定时启动键是否按下倒计时定时开始 N Y Y N Y N N Y图4-4 总流程图第五章 仿真5.1 Proteus简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。5.2 Proteus功能特点Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是： 1、原理布图 2、PCB自动或人工布线 3、SPICE电路仿真 Proteus的特点 ：1、互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA部分SPI器件，部分IIC器件。 2、仿真处理器及其外围电路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型 上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。5.3 proteus的应用按照原理图搭建防真电路图，加载hex文件运行即可。 Hex文件加载方式，双击仿真电路图中的AT89C52单片机单击program file项后面的文件夹图标选中刚刚建立的hex文件确定（如下图所示）确定 图5-1加载hex文件5.4 电路仿真下图为proteus仿真效果图：图5-2 仿真效果图结论在本次设计中，我通过基于典型单片机AT89C52的设计和应用，对于单片机工作原理，功能有了宏观的了解，并对单片机汇编程序的应用有了新的、进一步的认识。 在设计的过程中，我发现很多的问题，给我的感觉就是下手很难，看似很简单的电路，要自己把它给设计出来，是很难的一件事，主要原因是我们没有经常动手设计过电路。另外单片机系统的知识似懂非懂，而且很多知识学习的时候弄明白了，现在要用的时候又不记得，从而导致我用了大量的时间去查阅各种资料和程序命令，因此整个过程耗费了很多时间。另外资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的学习中，应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来，这不论是对我们以后的就业还是学习，都会起到很大的促进和帮助。 本次设计测试结果以及不足之处，计时电路可完成倒计时、暂停、继续等功能，在比赛时间到后可进行报警。记分电路工作正常，可完成对比分的刷新与暂存。在比赛上半场时间到后，进行比分的交换。进行分析后得出结论如下：系统电路部分设计没有原则性的错误，基本达到本次课程设计的要求。致 谢本毕业设计（论文）的工作是在郭彬老师的悉心指导下完成的，郭老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。郭老师对我的毕业设计（论文）都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在撰写毕业设计（论文）期间，王聪、孙宝海等同学对我毕业设计（论文）中的编程和仿真研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。参考文献1 张毅刚、 彭喜源等. 新编MSC-51单片机应用设计M. 哈尔滨: 工业大学出版社, 2003: 53-802 李全利 .单片机原理及接口技术 北京高等教育出版社2009.13 李广弟. 单片机基础M. 北京:北京航空航天大学出版社, 20014 曹卫芳, 陶安利. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研