篮球记分牌硬件设计

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1、 目录摘要2第1章 引 言 1.1 单片机的特点及发展概况31.2 单片机的基本组成31.3 单片机的特点31.4 单片机的应用31.5 单片机的发展概况41.6单片机在篮球记分牌中的应用4第2章 篮球记分牌硬件设计 2.1 设计题目分析52.2 系统硬件设计52.3 硬件设计电路图13第3章 篮球记分牌系统软件设计3.1 软件设计思路及程序流程图153.2 程序清单26 第4章 毕业设计小结 计心得及改进41致 谢42 参考文献43 摘 要： 单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工业自动化上，而51单片机是

2、个单片机中最为典型和最有代表性的一种 本次毕业设计的主要任务是设计一个篮球比赛记分牌，包括硬件设计和软件设计。硬件设计的主要任务是：LED数码管显示、按键控制系统设计以及辅助功能的设计。软件设计包括：功能选择、倒计时的实现。本文主要介绍了单片机实现篮球记分牌的整个设计流程，采用汇编语言编写程序。本课题选择AT89C51为核心控制元件，设计了日常比赛中用到的篮球记分牌。设计同时引用MAX7219专用LED驱动芯片，解决了多位LED数码管同时显示的问题，硬件结构紧凑，成本低。该单片机篮球记分牌可适应不同篮球规则，通过按键修改每个设置。运行可靠，具有一定的使用价值和竞争价值。关键词 ： AT89C5

3、1单片机、LED数码管、MAX7219、汇编、篮球记分牌 第一章 引 言1.1单片机的特点及发展概况 单片机是一个单芯片形态,面向控制对象的嵌入式应用计算机系统.它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域.从此,计算机技术在两个重要领域通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。1.2 单片机的基本组成 单片机的结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上,构成一台功能独特的,完整的单片微型计算机.1.3 单片机的特点单片机独特的结构决定了它具有如下特点.(1)高集成度,高可靠性 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上

4、,集成度很高,体积自然也是最小的.芯片本身是按工业测控环境要求设计的,内部布线很短,其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU.单片机程序指令,常数及表格等固化在ROM中不易破坏,许多信号通道均在一个芯片内,故可靠性高.(2)控制功能强 为了满足对对象的控制要求,单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力,I/O口的逻辑操作及位处理能力,非常适用于专门的控制功能.(3)低电压,低功耗 为了满足广泛使用于便携式系统,许多单片机内的工作电压仅为1.8V3.6V,而工作电流仅为数百微安.(4)优异的性能价格比 单片机的性能极高.为了提高速度和运行效率,单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术.单片

5、机的寻址能力也已突破64KB的限制,有的已可达到1MB和16MB,片内的ROM容量可达62MB,RAM容量则可达2MB.由于单片机的广泛使用,因而销量极大,各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉,其性能价格比极高.1.4单片机的应用 由于单片机功能的飞速发展,它的应用范围日益广泛,已远远超出了计算机科学的领域.小到玩具,信用卡,大到航天器,机器人,从实现数据采集,过程控制,模糊控制等智能系统到人类的日常生活,到处都离不开单片机.其主要的应用领域如下。(1)在测控系统中的应用 单片机可以用于构成各种工业控制系统,自适应控制系统,数据采集系统等.例如,工业上的锅炉控制,电机控制,车辆检测系统,水闸自

6、动控制,数控机床及军事上的雷达,导弹系统等。(2)在智能化仪器仪表中的应用 单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化,智能化,多功能化和综合化等方向发展.单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正,线性化的处理等难题迎刃而解。(3)在机电一体化中的应用 单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化,控制走向智能化,构成新一代的机电一体化产品.这是机械工业发展的方向。(4)在智能接口中的应用 计算机系统,特别是较大型的工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理,单片机与主机并行工作,可大大提高系统的运行速度.例如,在大型数据采集系统中,用单片机对模/数转换接口进行控制不仅可提

7、高采集速度,还可以对数据进行预处理.如数字滤波,误差修正,线性化处理等.(5)在人类生活中的应用 单片机由于其价格低廉,体积小巧,被广泛应用在人类生活的诸多场合,如洗衣机,电冰箱,空调器,电饭煲,视听音响设备,大屏幕显示系统,电子玩具,信用卡,楼宇防盗系统等.单片机将使人类的生活更加方便舒适,丰富多彩。1.5 单片机的发展概况 单片机出现的历史并不长,它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体上同步.1970年微型计算机研制成功后,随即在1971年,美国Intel公司生产出了4位单片机4004,它的特点是结构简单,功能单一,控制能力较弱,但价格低廉.1976年Intel公司推出了MCS-48系列

8、单片机,它以体积小,功能全,价格低等特点获得了广泛的应用,成为单片机发展进程中的一个重要阶段,此可谓是第一代单片机.在MCS-48系列单片机的基础上,Intel公司在20世纪80年代初推出了第二代单片机的代表MCS-51系列单片机.这一代单片机的主要技术特征是为单片机配置了完美的外部并行总线和串行通信接口,规范了特殊功能寄存器的控制模式,以及为增强控制功能而强化布尔处理系统和相关的指令系统,为发展具有良好兼容性的新一代单片机奠定了良好的基础.近几年出现了具有许多新特点的单片机,可称之为第三代单片机.它以新一代的80C51系列单片机为代表.同时16位单片机也有很大发展.尽管目前单片机品种繁多,但

9、其中最为典型的仍当属Intel公司的MCS-51系列单片机.它的功能强大,兼容性强,软硬件资料丰富.国内也以此系列的单片机应用最为广泛.直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型.在今后相当长的时间内,单片机应用领域中的8位机主流地位还不会改变.1.6单片机在篮球记分牌中的应用 由于本次设计的简单篮球记分牌体积小，故要求其控制器体积更小以便能嵌入其结构之中。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产生多种控制功能，完全可以满足需求。可以适应不同规则下操作。其具体功能及实现在以下两章做详细介绍。 第二章 硬件设计2.1 设计题目分析题目：篮球比赛电子记分牌 题目要求：1.显示球队的英文名称(缩写)

10、或用LED点阵显示中文名 2.显示比分用三位数表示 3.显示比赛剩余时间，进攻剩余时间，这些剩余时间变为0时发出相应警报 4.可用按键显示修改球队名称，及比赛剩余时间，并设置暂停键。 球队名 _ _ _ vs _ _ _ 比分 _ _ _ : _ _ _ 比赛剩余时间 _ _ : _ _ 第_场 进攻剩余时间 _ _2.2 系统硬件设计 2.2.1面板设计： 球 队 名 _ _ _VS_ _ _ active比 分 _ _ _ : _ _ _ start attack setn比赛倒计时 _ _ : _ _ setft up down第 _ 场 进攻倒计时_ _ 按 键 操 作篮球记分牌的实现

11、方法有很多，可以分为两大类：第一类是全部采用硬件实现；第二类是采用硬件和软件想结合的方法实现。这里采用单片机实现电子钟属于第二种方法。 该设计的篮球记分牌基本功能如设计题目要求所述（1） 用三位英文字母缩写代表球队名，采用MAX7219专用LED驱动芯片实现静态显示，共6位LED（2） 采用单片机的动态扫描方式动态显示比分、比赛倒计时、进攻倒计时、场次，共需要13位LED数码管（3） 通过按键修改球队名称，及比赛剩余时间等，并设置暂停键，实现倒计时全部暂停。按键有6个分别为 START键 ATTACK键 UP键 DOWN键 SETN 键 SETFT键和一个状态开关active （4） 通过蜂鸣

12、器发出倒计时到报警信号，节时到报警2秒钟，竟工倒计时到报警1秒2.2.2按键及开关功能设定 START键 比赛开始/暂停ATTACK键 进攻开始UP键 加1DOWN键 减1SETN 键 设置球队名、节时、节数、进攻限时SETFT键 修改比分、修正比赛时间、修正进攻时间开关active 比赛前/比赛中状态开关硬件设计框图： 蜂鸣报警单片机键盘LED显示2.2.3系统硬件设计1. 器件选型（1） 根据以上列出的主要功能，单片机可选用Atmel公司生产的，与8031完全兼容的AT89C51单片机，该单片机除了具有8031所有的功能外，该单片机还带有4KBde FLASH的程序存储器，外部不需要扩展程序存储器，此时P0、P1、P2、P3可以用做通用I/O口使用。另外，选用该单片机可以减低系统成本，由于不需要扩展外部ROM存储器，系统的数量减少，使硬件结构更加紧凑，系统性能更好。（2） MAX7219专用LED驱动芯片，是一种高集成化的串行