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1、课程设计说明书 第 I 页 题目 篮球比赛计时记分器 摘 要单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/O)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AT89C51单片机的篮球计时计分器，利用7段共阳LED作为显示器件。在此设计中共接入了1个四位一体7段共阳LED显示器，4个7段共阳LED显示器，前者用来记录赛程时间，其中2位用于显示分钟，2位用于显示秒钟，后者用于记录甲乙队的分数，每队2个LED显示器显示范围可达到099分。赛程计时采用倒计时方式，比赛开始时启动计时，直至
2、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。关键词： AT89C51；LED显示；计时计分器课程设计说明书 第页 目 录1 绪论11.1课题背景11.2本课题研究的主要内容12 单片机基本组成及工作原理22.1 单片机的基本组成22.2 单片机外围附加电路52.2.1 时钟电路52.2.2 复位电路63 篮球比赛计时计分器硬件电路的设计73.1 主电路图73.2 LED显示电路83.3 元器件清单104 篮球比赛计时计分器软件程序的设计114.1 主程序
3、流程图114.2 汇编语言程序13总 结18致 谢19参考文献20第 I 页课程设计说明书 1 绪论1.1课题背景篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统。篮球比赛的计时计分系统由计时器，计分器等多种电子设备组成，同时，根据目前高水平篮球比赛要求，完善的篮球比赛计时计分系统设备应能够与现场成绩处理，现场大屏幕，电视转播车等多种设备相联，以便实现高比赛现场感，表演娱乐观众等功能目标。1.2本课题研究的主要内容这次毕业设计的主要任务是：设计制作一个用于赛场的篮球赛计时计分器。主要功能如下：1、能记录整个赛程的比赛时间，并能修改比赛
4、时间、暂停比赛时间。2、能随时刷新甲、乙两队在整个赛程中的比分。3、中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置。4、比赛时间结束时，能发出报警指令。 2 单片机基本组成及工作原理2.1 单片机的基本组成MCS-51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
5、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89C51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。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 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，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。AT89C51具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种
6、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，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51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。AT89C51单片机主要由中央处理器，控制器，存储器，I/O接口，定时器/计数器， 中断控制系统，内部总线等部分组成。图1为C51单片机管脚结构图。图2是AT89C51单片机的内部结构示意图。它包含了作为微型计算机所必需的基本功能部件, 各功能部件通过片内
7、单一总线连成一个整体,集成在一块芯片上。C51单片机是在一块芯片中集成了CPU、存储器(包括RAM和ROM) 、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件. 主要包括1个8位CPU、1个片内振荡器及时钟电路、128B RAM、 4KB ROM、2个16位定时器/计数器、32条可编程的I/O线和一个可编程的全双工串行接口、5个中断源、2个中断优先级嵌套中断结构。AT89C51的主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 1288位内部RAM 32可编程I
8、/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路AT89C51管脚说明：VCC（40）：供电电压，接5V的电压。 GND（20）：接地。P0口（3932）：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P0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（18）：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。
9、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（2127）：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
10、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(1017)：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AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3口管脚备选功能：P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6
11、 /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(9)：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(30)：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
12、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(29)：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（31）：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（19）：反向振荡
13、放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2（18）：来自反向振荡器的输出。 图1 AT89C51引脚结构 图2 89C51单片机内部结构2.2 单片机外围附加电路2.2.1 时钟电路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22P的独立电容，两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。如图3所示。 图3 时钟电路 XTAL1（19 脚） ：芯片内部振荡电路输入端。XTAL2（18 脚） ：芯片内部振荡电路输出端。XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。图3 中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以在1.2 12MHz 之间任选，甚至可以达到24MHz 或者更高，但是频率越高功耗也就越大。2.2.2 复位电路单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态，在这种情况下都需要复位。复
