【《篮球比赛计分控制器设备设计》8900字】

PAGE1PAGE34篮球比赛计分控制器设备设计摘要：本文是篮球比赛计分系统的综合系统设计，在本文中，笔者的重要综合系统设计是根据AT89C51单片机设备的篮球计时控制记分控制器设备，采用七个共阴极LED来作为一个显示装置。该系统的三个主体是计时控制、计分自动显示功能模块、计时控制自动报警与按钮实时监视功能模块。每一个功能模块的应用程序结构都是非常简约的，工作任务也非常确定，应用程序简单理解和认识撰写、能够参考依据自身需求展开测试与调整。在本设计中，共连接了三个两位一体的七段共阴LED光源显示屏，一个用于记录比赛时间，两个用于直接显示甲队的结果，两个直接用于显示乙队的结果，每组有两个LED光源显示屏，显示范围为0-99分。比赛倒计时。倒计时从比赛开始一直到零点。系统具有设置比赛进度、比赛进度暂停、甲、乙两队得分情况的及时刷新等功能。同样它也具备价格低廉、操作应用简单容易、作用功能稳定、经济实惠、便利携带等特征。在一些学校或个人团体的篮球比赛中能够经常用到。关键词：单片机，显示器，计时器，计分器，按键目录TOC\o"1-3"\u1.引言 11.1课题研究意义及背景 12.系统方案说明 12.1体系整体设计规划设计方案 12.2体系基本作用功能论述介绍 23.硬件电路的设计 23.1篮球计时控制计分控制器设备工作电路原理示意图 33.2篮球计时控制计分控制器设备工作电路工作过程 33.3计时电路 33.4计分电路 73.5自动显示功能模块的硬件设计 83.6按键控制模块的硬件设计 93.7蜂鸣器报警模块的硬件设计 93.8电路原理图 104.软件设计 114.1C编程语言程序语言综合设计 114.2按键控制程序设计 114.3蜂鸣器报警程序设计 124.4C语言程序设计 125.调试分析 245.1硬件调试 265.2软件调试 285.3仿真 286.结论 29参考文献 30附录原理图 311引言1.1课题研究意义及背景体育竞赛的计时计分系统是对体育竞赛的比赛过程当中所显示的比赛时间、甲、乙两队的得分情况等一些数据信息展开迅速收集整理和登记、对上述数据信息展开生产加工全面处理、自动传递和使用上述数据信息的一个体系。而且要参考依据不相同的运动比赛项目，比赛基本规则的多种要求也要做出一些相应的改变，篮球比赛这场运动，是需要根据篮球比赛队员们在比赛特定的比赛时间内得分的多少以及甲、乙两支球队的最终比分来判断这场篮球比赛的输赢的。所以，我们设计出来的系统又可以说是一个加分类型的体系。所以，篮球竞赛的计时控制计分体系要由显示器设备、计分控制器设备、计时控制器设备等很多种不同电子机器设备最后排列组合而形成的。并且，由于目前一些高端水平的篮球竞赛的竞赛基本规则有可能会存在一定的差异，因此一个完整系统的篮球竞赛计时控制计分体系应当具有可以实时修改测试现场甲、乙两支球队的竞赛成绩、链接测试现场大电子屏幕并且自动显示竞赛比分、和电视在线转播车能够成功连接并且能够是比赛画面顺利转播各地等多种功能，使各地的观众有如身临其境般能够看到现场刺激的篮球比赛的观赛感和成功展示出在篮球竞赛里的少数娱乐消费表演的项目等很多种不同作用功能。现如今，参考依据本次综合系统设计的少数需求，论述介绍一下本次综合系统设计的综合设计规划方案。2系统方案说明2.1体系整体设计规划设计方案1、可以自动显示整个篮球竞赛的竞赛时间，并且能够在比赛前按照自己的要求改动竞赛时间，在竞赛的中途也能够暂停时间。2、篮球竞赛时期可以实时修改调整甲队、乙队在整个篮球竞赛赛程里的比分。3、篮球竞赛里一轮竞赛结束完成，甲、乙两队互换竞赛场地的时候，与此同时，还可以互换甲、乙两队的得分也就是比分的具体位置互换，而且竞赛时间也会重置。4、在篮球竞赛时间结束完成时，蜂鸣控制器可以发送自动报警指示，响5秒。图1体系组成图2.2体系基本作用功能论述介绍1、运用一个四位一体数码电子管能够用于实时自动显示篮球竞赛每一场的有效时间，举例每一场竞赛的有效时间储存格式为：10：00，运用2个三位一体数码电子管能够用于实时自动显示甲、乙两支队伍竞赛时候的得分，举例每一场的得分储存格式为：004。2、篮球竞赛的竞赛时间是应用倒计时控制的方式，从起始设定的比赛时间以一秒的频次慢慢减少降低，接通电源时候的竞赛时间的默认初始数值为15：00，在篮球竞赛开始以前，能够根据自己的多种要求肆意修改调整篮球竞赛的有效时间，但是竞赛开始以后则不可以肆意的修改调整篮球竞赛时间。3、甲、乙两支队伍的得分采用三位数来显示，连上电源之后的初始值为000，最大值则为999。按照正常的篮球比赛要求，在篮球比赛开始之前和篮球比赛结束之后甲、乙两支队伍的得分无法进行增加、减少。4、在篮球比赛开始之前，可以按照自己的要求修改比赛时间，通过按S3、S4键可以修改篮球比赛时间的分钟，进行加一分钟、减一分钟的操作；通过按S6、S7键可以修改篮球比赛时间的秒钟进行加一秒钟，减一秒钟的操作。5、在篮球竞赛的中途能够实时暂停与不断篮球竞赛的竞赛时间。6、篮球竞赛开始之后，能够经过按照S3、S4控制键对甲队比分展开加、减操作应用，能够经过按照S6、S7对乙队比分加、减操作应用。每一按照1次控制键，则这个队的比分加/减1分。7、篮球竞赛中途，当结束完成一节篮球竞赛后即时间结束完成，能够经过按S5换场键进行换场，甲、乙两队换场之后，两队的比分也进行互换，同时在互换后，甲、乙两支队伍相对应的得分加1减1键S3、S4与S6、S7也同样互换。并且篮球比赛时间重置，回到初始值。8、当篮球竞赛时间结束完成之后，蜂鸣控制器发送自动报警，响5秒。图2按钮定义图如下示意图2所示：控制键盘与之对应名字具体如下所示：S3，S4,S5,S6,S7,S8在这其中：S3控制键是甲队的得分加一分，（在篮球竞赛开始以前是篮球竞赛时间加一分钟）S4控制键是甲队的得分减一分，（在篮球竞赛开始之前是篮球比赛时间减1分钟）S5键是换场控制键，每一场篮球竞赛的竞赛时间结束完成后才能够换场，与此同时，互换得分。S6键是乙队的比分加1分，（在篮球比赛开始之前是篮球比赛时间加1秒钟）S7键是乙队的比分减1分，（在篮球比赛开始之前是篮球比赛时间减1秒钟）S8控制键是开启/暂停控制键，在篮球竞赛开始以前按一下S8控制键，篮球竞赛开始，开始倒计时控制；在篮球竞赛开始之后，按一下S8控制键，篮球竞赛暂停，倒计时控制一样暂停。3硬件电路的设计3.1篮球计时控制计分控制器设备工作电路原理示意图用Protel99SE综合系统设计的工作电路原理示意图见附录1。3.2篮球计时控制计分控制器设备工作电路工作过程篮球竞赛前修改调整每一场篮球竞赛的有效时间：接通工作电源之后，体系初始自动设立的竞赛时间为15：00，甲、乙两支团队的比分起初默认为000。竞赛开始以前，按下S3键，就可以加一分钟系统起始设定的比赛时间；按下S4键，就可以减一分钟系统起始设定的比赛时间；按下S6键，就可以加一秒钟系统起始设定的比赛时间；按下S7键，就可以减一秒钟系统起始设定的竞赛时间。开始篮球竞赛：按一下S8控制键，开始倒计时，篮球竞赛时间以1秒的频次慢慢减少降低。暂停篮球竞赛：在篮球竞赛开始的分布状态下，按下S8键，篮球比赛暂停，篮球比赛倒计时同样暂停。甲、乙两支队伍得分加减：在篮球比赛开始的情况下按下S3、S4键，就能够对甲队的比分加、减一分，按一下S6、S7控制键，就能够对乙队的比分加、减一分。甲、乙两支团队交换控制器设备竞赛场地：在一节篮球竞赛时间结束完成之后，按一下S5控制键，甲、乙两支队伍在左右两边数码管上的比分会互相交换即000:008会变成008:000，同时篮球比赛计时数码管上显示的比赛时间会重置为15分钟即00:00会变成15:00。这个时候再按一下开启控制键S8控制键就能够开始甲、乙两队的全新一节篮球竞赛。篮球竞赛时间结束完成自动报警提示：在每一场篮球竞赛的竞赛时间倒计时控制自动显示为00：00时，蜂鸣控制器就发送自动报警提示，响五秒。3.3计时电路1．显示器设备和端口显示器设备现实中经常能够见到，它是我们现实情况下，最常应用到的一个自动输出机器设备，它的类型有许多。在我们单片机设备体系的综合深化设计里最经常能用得到的则是液晶显示器（LCD）与发光二极管显示器（LED）这两种。因为这两种显示器的价格比较低廉、易于理解方便操作、而且它的接口也比较容易实现、结构简单，简单理解和认识，因此这两大类显示器设备被我们广泛的给运用。接下来来论述介绍一下发光二极管设备显示器设备（LED）的组成构造、工作基本理论及其端口工作电路。（1）LED组成结构和理论图3为经典的数码电子管。图37段LED数码电子管如下示意图，LED显示器设备又被人民群众常常地称之为LED数码电子管，LED显示器设备是通过八个发光二极管设备一起排列组合而形成的。LED显示器设备通常包括：有两大类不相同的方式：一类是显示器设备将八个发光二极管设备的阴极均相互连接在了一起，被人们经常叫做共阴极LED显示器；同理，另一种就是显示器把是8个发光二极管的阳极都链接在了一起，被人民群众常常称之为共阳极LED显示器设备。（2）LED显示器设备自动显示模式 LED显示器设备发亮的模式一般有2个：一个就是静态自动显示模式；第2个就是实时动态自动显示模式。但是在本次篮球竞赛计分体系的综合深化设计里，我们运用的是静态自动显示的模式。通常所说的静态自动显示模式：静态自动显示模式指的是我们需求LED显示器设备来表现出我们需求的某一存储字符时，发光二极管设备的位选，始终长期位于被选中的分布状态。并且在这类静态自动显示的模式之下，每一个LED数码电子管显示器设备都要求用一个八位的自动输出端口来展开操作控制。但是又因为单片机设备本身供应的I/O端口有限，所以单片机设备仅仅需要将要求自动显示出的存储字符的程序代码发送往一一对应的端口工作电路里，就能够不需要再管它了，一直到要求又一次表现出全新的存储字符的时候，再发送传输一一对应的全新的程序代码。因此，应用这类静态自动显示的模式就能够使单片机设备中的CPU开销变小。

静态自动显示模式的优势通常都是：显示器设备自动显示出的存储字符比较稳定，在发光二极管设备自动导通工作电流一定的时候，显示器设备的亮度大，在体系运行工作的发展过程里，假如要求显示器设备自动更新调整自动显示的存储字符的时候，CPU才会去履行自动显示更新的子应用程序，这样一来不仅能够节省CPU的有效时间，又能够提升CPU的办公效率。在同一时间能够自动显示不相同的存储字符。但是这类静态自动显示的模式问题不足的地方就是耗用硬件设施资源非常多，从图3中可以看出，每一个LED数码管都需要独自占用8条的端口线，而且随着显示器位数的不断增多，所需要的I/O端口线也将会持续增加。因此，在数据信息非常多时，一般不运用这类静态自动显示模式，而是运用实时动态自动显示的模式。图4静态自动显示图由于LED显示器设备每一个的段程序选码都要求连在一起，因此在同一时间内LED数码电子管只可以表现出同一个存储字符。假如要表现出不相同的存储字符，那就只可以由LED显示器设备的位程序选码来操作控制了。（假如是共阳极LED显示器的话那接口P2.0~P2.3输出就是低电平，如果是共阴极LED显示器的话那接口P2.0~P2.3输出就是高电平。）2．自动报警控制器设备自动报警控制器设备的工作基本理论：针对自动报警控制器设备，它的类型也存在许多，举例：蜂鸣控制器，扬声器设备等，而本次篮球竞赛计分体系综合系统设计应用的就是电磁式蜂鸣控制器。3．计时控制工作电路的工作基本理论图图5计时控制工作电路原理示意图4．计时控制工作电路的工作基本理论计时控制工作电路的构成通常包括：按钮S8控制键，单片机设备AT89C51以及LED数码电子管。它的任务工作过程是：假如当一场篮球竞赛准备开始，按一下S8控制键，计时控制器设备开始计时，计时控制运用的是倒计时控制的方式。而如果在这场篮球比赛当中，裁判要求比赛暂停，那么只要按一下S8键，LED显示器就会停止，就可暂停计时。5．晶振电路本次篮球比赛计分系统设计主要使用的是单片机AT89C51里面的一个时钟振荡功能。在AT89C51单片机里面有一个高增益反向放大器，它主要是用来组成内部震荡器的，引脚XTAL1和XTAL2分别是输入端和输出端。晶振电路如下图所示。如下图，组成了一个晶振电路，该电路外接了石英晶体以及电容C2，C3接在放大器的反馈电路中。虽然谐振器对外接额定电容C、C3没有非常确切的要求规定，但是额定电容C2、C3的有效容量大小，会稍稍转变振荡频次的大小、振荡器设备运行工作的稳定性以及实际温度的稳定性。图6晶振电路3.4计分电路在本次篮球比赛计分系统中，我们运用到的是石英晶体谐振控制器设备，因此应用的额定电容有效容量大小30pF，晶振的频次大小运用的是12.0兆赫兹。计分工作电路AT89C51单片机设备里，除了内部有四个不相同的八位的并行连接端口以外，还存在一个全双工串行连接的通讯端口，它能够用于与此同时，展开数据信号的发送传输与自动接收。它不仅仅能够用于与此同时，发送传输与自动接收数据信号，还能够当作同步移位寄存器设备来操作应用。我们的篮球竞赛计分工作电路就是使用了AT89C51单片机设备的串行连接端口可以外接串行连接自动输入并行连接自动输出移位寄存作用于为自动输出端口来完成篮球比赛甲、乙两支队伍的得分修改自动显示的。2．计分工作电路原理示意图计分工作电路原理示意图，如下示意图7所示。图7计分工作电路原理示意图3．计分工作电路的工作基本理论计分工作电路的构成通常都是由单片机设备AT89C51，LED数码电子管以及按钮。它的工作过程是：按键S3、S4、S6、S7是对甲、乙两支队伍的得分进行加减。按键的输入端与单片机AT89C51中的P1.0，P1.1，P1.3，P1.4相接，按键的另一端则是接地。比如：当一场篮球比赛刚开始比赛，开始计时，甲、乙两支球队的比分是000：000。当甲队比分的时候，则按一下S3控制键，这个时候S3=0，就是低压电平，剩余S4、S6、S7=111，就是高压电平。S3、S4、S6、S7四个按键相和以后获取的最终结果=0，即低压电平，这个时候这一低压电平就会自动输出到单片机设备AT89C51的P1.0管脚，使单片机设备的外界间断INT0产生间断，进而使用单片机设备的间断综合服务应用程序，把我们要求自动显示的存储字符从应用程序里多定义的LED自动显示常量表TAB里取出数据信息06H（由于LED自动显示常量表TAB的偏移储存地址为36H，36H第一步指的是向LED自动显示常量表TAB里第1个数据信息3FH的，因此当S3控制键按一下的时候，就等同于把33H储存地址加1，这样以来，就会指向第2数据信息06H，即与之对应的字母程序代码相互关系表格里的加1）。3.5自动显示功能模块的硬件设计本篮球比赛计分系统中显示模块的设计采用的是七段LED数码管显示。设计简单，方便操作，按照自己的要求，对不同的引脚输入相应的电流，可以使其变亮，然后lED数码管就会显示出自己所需要的字符。如图3.5LED数码管显示电路：图3.5LED数码管显示电路3.6按键控制模块的硬件设计按键控制模块采用6个独立按键分别为：S3,S4,S5,S6,S7,S8，他们与单片机的P1`0、P1`1、P1`2、P1`3、P1`4连接，每个按键的另一端则与地连接。S3,S4,S5,S6,S7,S8在这其中：S3控制键是甲队的得分加一分，（在篮球竞赛开始以前是篮球竞赛时间加一分钟）S4控制键是甲队的得分减一分，（在篮球竞赛开始之前是篮球比赛时间减1分钟）S5键是换场控制键，每一场篮球竞赛的竞赛时间结束完成后才能够换场，与此同时，互换得分。S6键是乙队的比分加1分，（在篮球比赛开始之前是篮球比赛时间加1秒钟）S7键是乙队的比分减1分，（在篮球比赛开始之前是篮球比赛时间减1秒钟）S8控制键是开启/暂停控制键，在篮球竞赛开始以前按一下S8控制键，篮球竞赛开始，开始倒计时控制；在篮球竞赛开始之后，按一下S8控制键，篮球竞赛暂停，倒计时控制同样暂停。如图3.6按键控制模块电路图：图3.6按键控制模块电路图3.7蜂鸣器报警模块的硬件设计蜂鸣器报警模块是由一个PNP型三极管和一个蜂鸣器构成，接在AT89C51单片机的P3.4口，蜂鸣器为5V驱动。如图3.7蜂鸣器报警模块电路图：图3.7蜂鸣器报警模块电路图3.8电路原理图如下图3.8所示。图3.8电路原理图4软件设计4.1主程序设计本篮球比赛计分系统内AT89C51单片机主要就是利用内部的定时器来实时实现计时、计分的功能，而且单片机可以随时接受控制模块的信息，然后根据接受到的控制模块的信息，来将本场篮球比赛的剩余时间和甲、乙两支球队的比分实时显示在LED显示器上。其主程序流程图如下图所示：开始 开始 初始化初始化比分时间显示比分时间显示是否按S8键开始是否按S8键开始 N Y执行控制程序执行控制程序 时间比分显示 时间比分显示 倒计时是否结束倒计时是否结束 NY 蜂鸣器响蜂鸣器响图4.1主程序流程图4.2按键控制程序设计当S8键按下，比赛开始前程序开始运行；当S8键按下，比赛开始后程序暂停；当S2键按下，复位；当S3键按下，A队加1分；当S6键按下，B队加1分。程序流程图如图4.2所示：图4.2按键控制程序流程图4.3蜂鸣器报警程序设计在C语言程序设计中设定一个变量，if语句用来判断，当变量等于自己设定的时间段，也就是倒计时为零时，蜂鸣器报警提示，并且响5秒。 4.4C编程语言程序语言综合设计应用程序源程序代码#include<reg51.h>#defineLEDDataP0};voidDelay5ms(void){}voiddisplay(void){if(halfsecond==1)elseif(AorB==0)elseif(AorB==0)elseif(AorB==0)elseif(AorB==1)elseif(AorB==1)elseif(AorB==1)else}voidkeyscan(void){if(playon==0){if(add1==0){{if(minit<99)else}do}if(dec1==0){{if(minit>0)else}do}if(add2==0){{if(second<59)else}do}if(dec2==0){{if(second>0)else}do}{{}do}}else{if(add1==0){{if(AorB==0){if(scoreA<999)else}else{if(scoreB<999)else}}do}if(dec1==0){{if(AorB==0){if(scoreA>0)else}else{if(scoreB>0)else}}do}if(add2==0){{if(AorB==1){if(scoreA<999)else}else{if(scoreB<999)else}}do}if(dec2==0){{if(AorB==1){if(scoreA>0)else}else{if(scoreB>0)else}}do}}}voidmain(void){{};{}}voidPxInt0(void)interrupt0{if(timeover==1){}if(playon==0){}else{}}/∗voidPxInt1(void)interrupt2{{}}∗///∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗voidtime0_int(void)interrupt1{if(count==10){}if(count==20){if(second==0){if(minit>0){}else{}}else}}//∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗voidtime1_int(void)interrupt3{if(count1==10){}if(count1==20){}}5调试分析5.1硬件调试接通电源，LED数码管显示计时，每一场篮球比赛15分钟，如图5.1.1所示：图5.1.1按下S8键可实时体现对该篮球比赛计分系统的控制，开始和暂停。开始后，计时器开始倒计时，LED数码管时间减少，甲队得分，如图5.1.2所示：图5.1.2每一场篮球比赛时间十五分钟结束之后，即倒计时为0时，篮球比赛结束，蜂鸣器报警响5秒，按S5键换场，两边分数互换，时间回到15分钟，如图5.1.3所示：图5.1.3当按S2键复位键时，篮球比赛的时间回到15分钟，甲、乙两队分数清零。如图5.1.4所示：图5.1.45.2软件调试本篮球竞赛计分体系的综合深化设计里，操作应用软件测试运用Keil操作应用软件来完成。第一步开启操作应用软件，成立一个全新的项目工程，选用AT89C51运算处理器设备；以后成立一个新空白文档用来编辑源程序，在编辑完源程序之后，保存文件，后缀为.C，把之前保存的.C文件加到刚才新建的工程中，运行检查，在无报错之后生成一个后缀为.hex文件。5.3仿真本篮球比赛计分系统的设计中仿真主要是运用Proteus完成。将篮球比赛计分系统的原理图在Proteus上画好之后，把之前利用Keil生成的后缀为.hex文件上传到AT89C51单片机中，接着在电脑上进行仿真。如图5.3所示。图5.3仿真截图6结论在本次篮球比赛计分系统的设计中，是以AT89C51单片机为核心。我经过针对AT89C51单片机设备的少数运用，对AT89C51单片机设备的工作基本理论及其作用功能有了确定的深入、全面地了解和掌握，并且针对单片机设备C应用程序的使用有了全新的、逐渐的认知。在本次篮球竞赛计分体系综合系统设计的发展过程里，我在真实操作应用里碰到了许多的主要问题和矛盾，才开始我的感受就是无处下手，自己动起手来不是很熟练，一些看起来很容易的电路，但是要自己实际中按照自己的一些要求来把这个东西给设计、实现出来，却是一件不容易的事，我觉得其中最主要的原因就是我们平时学习的时候，没怎么实际上动手制作过，实际来操作、设计过一些电路。而且对于AT89C51单片机设备少数方面的专业知识，同时也是一知半解，有许多的专业知识不清楚了解，那个时候查资料仔细琢磨弄搞清楚了，可是后来用到这些知识的时候又搞不清了。这就导致了我经常去查书籍、上网查阅一些参考资料与应用程序命令指示，从而导致花费了很多的有效时间和精力，因此我的整个综合系统设计过程针对时间的组织安排很不科学。由于综合系统设计篮球竞赛计分体系的规划没有组织安排好，因此综合系统设计的有效时间比较仓促，特别是在硬件设施测试和仿真模拟的发展过程里，产生了许多的主要问题和矛盾。而且对于资料的查阅也是一个大问题，所以这就要求了我们往后的学习生活中，应该要注意到这一点，多动手，进行实际操作，最为关键的是我们要学会将从课本上学习到的基本原理信息和现实情况下，的设备元件、工作电路相互结合起来，我感觉认为这一习惯无论是针对我们之后的学习生涯还是就业生涯，均会发挥非常大的协助。本次篮球计分体系综合系统设计的调试最终结果，包括问题不足的地方：计时控制工作电路可以实现竞赛前的竞赛时间的设立，竞赛时间倒计时控制、竞赛时间暂停、竞赛时间开始等功能，在比赛剩余时间为0比赛结束后，蜂鸣器会进行报警。计分电路也可以成功实现，可实现对甲、乙两支球队比分的显示、更改与互换等功