单片机课程设计篮球比赛计分牌的设计说明

1、下载可编辑文理学院机械与材料工程学院课程设计报告专业班级课程单片机课程设计题目单片机课程设计篮球比赛计分牌的设计学号学生指导教师2016 年 11 月.专业 .整理 .下载可编辑文理学院机械与材料工程学院课程设计任务书学生专业班级学号指导教师职称讲师教研室课程单片机课程设计题目篮球比赛计分牌的设计任务与要求?设计任务：以 AT89S51 单片机为核心，设计一个篮球比赛计分开始暂停暂停牌。裁判控制开始、暂停、清除和两队的加分按键。比赛每节 10 分钟，允许暂停，且使用不同 LED表示比赛状态。A 队B队倒计时比赛开始，按下可开始按键，绿色 LED亮，进入 10 分钟成绩成绩倒计时。比赛期间，若暂

2、停键按下，倒计时暂停，黄色开始 暂停清除A 队B队加分加分LED亮；当再次按下暂停按键，比赛继续进行。当倒计时为 0，比赛结束，红色 LED亮，蜂鸣器响 5 秒。比赛期间，裁判可通过加分按键分别给 A 队或 B队加分，每按下一次加 2 分。当清除按键按下，时间与分数全部清零。? 设计要求：1完成系统的硬件电路设计与软件设计；2采用 C51语言编程；3采用 Proteus 、Keil C等软件实现系统的仿真调试；4设计报告要求思路清晰，结构合理，语言流畅，书写格式符合要求。开始日期完成日期2016年 11月3日.专业 .整理 .下载可编辑摘 要单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处

3、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。本设计是基于AT89S51单片机的篮球计时计分器，利用 7 段共阴 LED作为显示器件。在此设计中共接入了3 个两位一体 7 段共阴 LED显示器，一个用来记录赛程时间，其中2 位用于显示A 队成绩， 2 位用于显示B队成绩，每队2 个 LED显示器显示围可达到099 分。赛程计时采用倒计时方式，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。其次，为了配合计时器和计分器校正调整时间和比分，我们特定在本设计中设立了5 个按键，用于设置调整时间启动

4、，调整分数和暂停等功能。采用单片机控制是这个系统按键操作使用简洁，LED显示，安装方便。主控芯片采用 AT89S51 单片机，采用 C 语言进行编程，编程后利用 Keil uVision3 来进行编译，再生成的 HEX文件装入芯片中，采用 proteus 软件来仿真， 检验功能是否能够正常实现。 仿真成功后， 焊接硬件电路，通过 ISP 下载器将 hex 文件烧制到单片机。关键词 ： 计时；计分； LED；AT89S51.专业 .整理 .下载可编辑.专业 .整理 .下载可编辑目录一、设计目的1二、设计要求和任务1三、设计环境1四、设计方案1五、硬件电路的设计3六、软件设计6七、调试分析7八、心

5、得体会19（点击鼠标右键，选择“更新域”，只更改页码）.专业 .整理 .下载可编辑一、设计目的1. 加深学生对 51 单片机的理解和开发应用能力。2. 培养学生综合运用知识的能力和工程设计的能力。3. 熟练掌握单片机开发的相关软件。4. 熟悉应用开发基本流程，学会查询相关芯片资料并自主学习应用。二、设计要求和任务? 设计任务：以 AT89S51单片机为核心，设计一个篮球开始暂停暂停比赛计分牌。裁判控制开始、暂停、清除和两队的加分按键。比赛每节10 分钟，允许暂停，且使用不同 LED表示比赛状态。比赛开始，按A队B队倒计时成绩成绩下可开始按键， 绿色 LED亮，进入 10 分钟倒计开始 暂停清除

6、A队B队时。比赛期间，若暂停键按下，倒计时暂停，加分加分黄色 LED亮；当再次按下暂停按键，比赛继续进行。当倒计时为0，比赛结束，红色 LED 亮，蜂鸣器响 5 秒。比赛期间，裁判可通过加分按键分别给A队或 B队加分，每按下一次加2 分。当清除按键按下，时间与分数全部清零。? 设计要求：1完成系统的硬件电路设计与软件设计；2采用 C51语言编程；3采用 Proteus 、 Keil C等软件实现系统的仿真调试；4设计报告要求思路清晰，结构合理，语言流畅，书写格式符合要求。三、设计环境1. C51编程软件： Keil ；2. 原理图设计及联调软件： Proteus 。四、设计方案4.1 系统总体

7、方案设计篮球计时记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、 定时报警模块、按键控制模块、LED灯模块。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。总体模块组成框图如下图4.1 所示：.专业 .整理 .下载可编辑计时显示模块计分显示模块最小系统模块AT89S51LED 灯模块按键模块报警模块图 4.1本设计是基于AT89S51单片机的篮球计时计分器，利用 7 段共阴 LED作为显示器件。 此设计中共接入了3 个两位一体的7 段共阴 LED显示器， 一个用来记录赛程时间，两个用来分别记录 A、B 两队比赛分数， 每队每赢一次加2 分且 LED显示器显示围可达0

8、99 分，赛程计时采用倒计时方式，比赛开始启动计时，直至计时到零为止。4.2 单片机 AT89S51的简介AT89S51是一个低功耗， 高性能 CMOS8 位单片机，片含 4k Bytes ISP 的可反复擦写1000次的 Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、 非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及80C51 引脚结构，芯片集成了通用8 位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点： 40 个引脚、 4k Bytes Flash 片程序存储器、 1

9、28 Bytes 的随机存取数据存储器（ RAM）、 32 个外部双向输入 / 输出（ I/O ）口、 5 个中断优先级、 2 层中断嵌套中断、 2 个 16 位可编程定时计数器、 2 个全双工串行通信口、看门狗电路、片时钟振荡器。本系统采用单片机AT89S51为控制核心， 系统主要由五大模块组成及单片机最小系统模块、数码管显示模块、蜂鸣器报警模块、LED等显示模块、按键控制模块。单片机最小系统作为整个系统的控制核心，按键模块的5 个按键对分数和时间进行控制然后显示在数码管上，蜂鸣器报警模块则根据程序设定的时间进行报警。下面对各模块设计进行论证比较。4.3 单片机最小系统模块对 51 系列单片

10、机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。4.4 按键控制模块本设计采用独立按键。每个独立按键与单片机每个I/O 口连接，虽然不能节省I/O 口，但电路简单且编程容易。4.5 显示模块本设计采用共阴极数码显示器，一般共阴极接低电平，其他管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，改端所连接的字符导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出不同数字或字符。同样，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。本次设计显示模块用到的是3 个两位一.专业 .整理 .下载可编辑体的共阴极数码管， 采用排阻提供上拉电流数码管， 以保

11、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。4.6 报警模块报警模块中， 信号由单片机输出经 PNP型三极管放大后进入蜂鸣器发出声响进行比赛时间的提示功能。4.7 LED 灯显示模块此模块中用不同颜色 LED灯表示进程的不同状态， 按键开始绿色灯亮， 暂停黄灯亮， 倒计时为零红灯亮。五、硬件电路的设计5.1 单片机最小系统的硬件设计单片机最小系统 , 或者称为最小应用系统， 是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对 51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。各个电路的作用如下：复位电路：由电容串联电阻构成， 由图并结合“电容电压

12、不能突变”的性质，可以知道，当系统一上电， RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的 RC值来决定。典型的 51 单片机当 RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合 RC的取值就可以保证可靠的复位，一般教科书推荐 C 取 10u，R取 10K。当然也有其他取法， 原则就是要让 RC组合可以在 RST 脚上产生不少于 2 个机周期的高电平。 根据电路分析， 可以算出电容充电到电源电压的 0.7 倍（单片机的电源是 5V，所以充电到 0.7 倍即为 3.5V ），需要的时间是 10k*10UF=0.1S，大于两个机器周期 2us（1 个机器周期等于 12 个振

13、荡周期，即计数频率为晶振频率的 1/12 ）。所以单片机就能复位。晶振电路：典型的晶振取 11.0592MHz(因为可以准确地得到 9600 波特率和 19200 波特率 , 用于有串口通讯的场合 )/12MHz( 产生精确的 uS级时歇 , 方便定时操作 )如图 5.1 最小系统的硬件设计：.专业 .整理 .下载可编辑图 5.15.2 显示模块的硬件设计本设计采用七段数码管显示。设计方便，易于操作，通过对不同管脚输入相对的电流， 使其发亮，从而显示出数字且能够显示出所有可用数字表示的参数的器件。如图 5.2 数码管显示电路：图 5.25.3 按键控制模块的硬件设计按键控制模块采用 5 个独立

14、按键分别为：开始、暂停、复位、 A 队加分、 B 队加分，他们与单片机的 P13、P14、P15、P16、P17连接，每个按键的另一端则与地连接。如图 5.3 按键控制模块电路图：图 5.3.专业 .整理 .下载可编辑5.4 蜂鸣器报警模块的硬件设计蜂鸣器报警模块是由一个蜂鸣器和一个PNP型三极管组成，接在单片机的 P37 口，蜂鸣器为5V 驱动。如图 5.4 蜂鸣器报警模块电路图：图 5.45.5LED 灯显示模块的硬件设计此模块设计了三个 LED灯，分别用亮绿色表示开始，亮黄色灯表示暂停，亮红色灯表示倒计时为零。如图 5.5LED 灯模块电路图：图 5.5.专业 .整理 .下载可编辑六、软

15、件设计6.1 主程序设计本系统中单片机的主要功能就是利用部的定时器计时，并随时接受控制模块的信息，将比赛得分和剩余时间显示在数码管上。其主程序流程图如图6.1 所示：开始初始化倒计时显示NN是否按键Y执行控制程是否倒时Y蜂鸣器响图 6.16.2 按键控制程序设计当 key1 键按下，程序开始运行； 当 key2 键按下，程序暂停；当 key3 键按下，复位；当 key4 键按下， A 队加 2 分；当 key5 键按下， B 队加 2 分。程序流程图如图 6.2 所示：.专业 .整理 .下载可编辑是否按下延 时YKey1 按下NYKey2 按下NYKey3 按下N开始暂停复位Key4 按下YA

16、队加2分NYKey5 按下N图 6.26.3 蜂鸣器报警程序设计B队加 2分在程序里设定一个变量，用 if语句判断， 当变量等于设定的时间段时即为倒计时为零时蜂鸣器响五秒。流程图如图6.3 所示：倒计时为 0Y5 秒蜂鸣器响N图 6.3.专业 .整理 .下载可编辑6.4 篮球记分牌源程序#include <reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit LED_GREEN=P32;/ 绿色指示灯sbit LED_YELLOW=P33; /黄色指示灯sbit LED_RAD=P34;/红色指示灯sbit

17、 BELL=P37; / 扬声器控制脚unsigned char Sum1=0,Sum2=0;unsigned char FlagStart=0;/开始标志 =1开始 =2暂停 =3停止unsigned char CountSeg=8;/ 数码管位扫描寄存器unsigned char Miao=0;/秒显示计数器unsigned char Fen=0;/分显示计数器unsigned int CountT1=0;unsigned char SegDat8=10,10,10,10,0,0,0,0; /数码管显示缓存，/计 时 数 码 管 （ SEGDAT0,1)计 分1数 码 管（SEGDAT2,

18、3,4,5,计分2数码管（ SEGDAT6,7,8,9unsignedcodeTable1=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80.专业 .整理 .下载可编辑,0x90,0xFF;/字模 09 -unsignedcodeTable2=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;void ArmBell(void);void EndBell(void);void key_scan(void);/*T1 1MS定时中断 */void InitTimer1(void)TMOD = 0x10;TH1 = 0x0F8;

19、TL1 = 0x30;EA=1;ET1 = 1;TR1 = 1;/*ms延时子程序 */void delayms(unsigned int ms)unsigned char k;while (ms-).专业 .整理 .下载可编辑for (k = 0; k < 114; k+);/*主程序 */void main(void)uchar KeyValue;P1=0xff;LED_GREEN=1;LED_YELLOW=1;LED_RAD=1;InitTimer1();while(1)KeyValue=P1;if(KeyValue!=0xff)delayms(10);KeyValue=P1;if

20、(KeyValue!=0xff).专业 .整理 .下载可编辑if(KeyValue=0xf7)/开始FlagStart=1;LED_GREEN=0;LED_YELLOW=1;LED_RAD=1;Fen=10;Miao=0;CountT1=500;SegDat0=Fen/10;SegDat1=Fen%10;SegDat2=Miao/10;SegDat3=Miao%10;else if(KeyValue=0xef)/暂停if(FlagStart=1)FlagStart=2;LED_GREEN=1;LED_YELLOW=0;LED_RAD=1;.专业 .整理 .下载可编辑else if(FlagSt

21、art=2)FlagStart=1;LED_GREEN=0;LED_YELLOW=1;LED_RAD=1;else if(KeyValue=0xdf)/清 0 键FlagStart=0;LED_GREEN=1;LED_YELLOW=1;LED_RAD=1;Fen=0;Miao=0;Sum1=0;Sum2=0;SegDat0=10;SegDat1=10;SegDat2=10;.专业 .整理 .下载可编辑SegDat3=10;SegDat4=0;SegDat5=0;SegDat6=0;SegDat7=0;else if(KeyValue=0xbf)/A队加分if(FlagStart=1)Sum1+

22、=2;SegDat4=Sum1/10;SegDat5=Sum1%10;else if(KeyValue=0x7f)/B队加分if(FlagStart=1)Sum2+=2;SegDat6=Sum2/10;SegDat7=Sum2%10;.专业 .整理 .下载可编辑while(P1!=0xff);/*T1定时中断扫描数码管*/void Timer1Interrupt(void) interrupt 3TH1 = 0x0F8;TL1 = 0x30;CountSeg-;/数码管移一位刷新P2=0xff;P0=Table1SegDatCountSeg; /写七段数码管数据。P2=Table2CountS

23、eg;if(CountSeg=0)CountSeg=8;if(FlagStart=1)if(CountT1>0)CountT1-;.专业 .整理 .下载可编辑if(CountT1=0)CountT1=500;if(Miao>0)Miao-;elseif(Fen>0)Miao=59;Fen-;elseFlagStart=3;LED_GREEN=1;LED_YELLOW=1;LED_RAD=0;CountT1=2500;SegDat0=Fen/10;SegDat1=Fen%10;SegDat2=Miao/10;.专业 .整理 .下载可编辑SegDat3=Miao%10;if(Fl

24、agStart=3)if(CountT1>0)CountT1-;BELL=BELL;elseBELL=1;七、调试分析7.1硬件调试接通电源，计时显示及开始倒计时工作， 每节比赛 10 分钟，按下开始键倒计时， LED灯绿灯亮，并给 A、 B 两队分别每赢一次加 2 分。如图 7.1 （ a）所示：.专业 .整理 .下载可编辑图 7.1 （a）按下暂停和启动可实现对篮球计分计时的相应控制，与此同时暂停时LED灯黄灯亮，恢复开始绿灯亮。如图7.1(b) 所示：图 7.1 （b）每节十分钟结束后，即倒计时为 0，比赛结束， LED 灯红灯亮，蜂鸣器响 5 秒。如图 7.1 （c）所示：.专业 .整理 .下载可编辑图 7.1 （c）当复位键按下时，时间与分数全部清零。如图 7.1(d) 所示：图 7.1 （d）7.2 软件调试软件调试采用 Keil 软件完成。在写好源程序后，新建工程，选择 AT89S51 处理器；接着新建文档编辑程序，编辑完存为 .C，把保存的 .C 文件加入到工程里，检查无语法错误后生成 .HEX文件。7.3 硬件软件联调软硬件联合调试主要是运用 Proteus 完成。将系统原理图在