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1、 作者 张小波学习情境2 篮球计时计分控制系统的设计任务1 24秒进攻数码显示电路篮球是我们大家都很喜欢的一种体育运动，在比赛时，需要记录两队的比分，还要知道每一节还剩多长时间，以及每一次的进攻时间。现在我们利用单片机来设计一个小制作，能实现对篮球比赛时的相关信息进行实时记录和显示，我们把这个小制作叫篮球计时计分控制系统。为便于我们的学习，把本系统分为3个任务，分别是：（1）24秒进攻数码显示（2）单节时间按键处理和数码显示电路（3）按键计分模块。最后我们把所有数码管换成液晶LCD160128，对系统进行简单显示方面的改造设计。1.1 任务设计要求和设计原理首先我们先设计篮球控制系统中24秒进
2、攻数码显示模块，本模块主要包括24秒进攻开始按键、暂停案健以及数码显示电路，数码管我们用二位一体的共阳极数码管，为便于后续电路的扩展，还使用了锁存芯片74HC573，以及译码芯片74HC154。24秒进攻数码显示电路主要用于显示在篮球比赛时实时显示场上进攻对剩余时间。该电路主要由单片机最小系统和数码管显示模块组成。系统的框图如下图所示：8051 单片机时钟电路 复位电路按键输入电路数码管显示电路电源电路图1-1 系统方框图1.2 硬件电路设计1.2.1 硬件电路除单片机最小系统电路之外，电路主要由按键电路和数码显示电路组成。按键电路由2个独立按键组成，分别承担比赛进攻和暂停功能。数码管用来显示
3、当前所剩的进攻时间。当P0口用来作为输出口时，要接上拉电阻。具体电路如下图所示：图1-2 24秒进攻数码显示电路1.2.2 芯片介绍1、74HC15474HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。该译码器可接受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。它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。任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
4、的状态。74154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。当两个选通输入G1 和G2 为低时, 它可将4 个二进制编码的输入译成16 个互相独立的输出之一。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。只要控制端G1、G2任意一个为高电平，A、B、C、D任意电平输入都无效。G1、G2必须都为低电平才能操作芯片。引脚说明:1-11 13-17 ：输出端。（outputs (active LOW)） 12：Gnd电源地 （ground (0 V)） 18-19：使能输入端、低电平
5、有效 (enable inputs (active LOW) 20-23地址输入端 (address inputs) 24：VCC电源正 (positive supply voltage)74LS154 基本特性，其供电电压： 4.75V-5.25V，输出高电平电流： -0.4mA，输出低电平电流： 8mA图1-3 74HC154芯片真值表： 表 1-1 74HC154真值表INPUTS 输入选定输出(L)G1G2DCBALLLLLLY0LLLLLHY1LLLLHLY2LLLLHHY3LLLHLLY4LLLHLHY5LLLHHLY6LLLHHHY7LLHLLLY8LLHLLHY9LLHLHLY
6、10LLHLHHY11LLHHLLY12LLHHLHY13LLHHHLY14LLHHHHY15XHXXXXNONEHXXXXXNONE2、74HC57374HC573是八进制3态非反转透明锁存器。其特点：（1）三态总线驱动输出（2）置数全并行存取（3）缓冲控制（4）输入使能输入有改善抗扰度的滞后作用。输入是和标准 CMOS 输出兼容的；加上拉电阻，他们能和 LS/ALSTTL 输出兼容。 当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需
7、要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。HC573引脚功能表： 表1-2 HC573引脚功能表引脚号符号名称及功能1OE3态输出使能输入（低电平）2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9D0 to D7数据输入12,13,14,15,16,17,18,19Q0 to Q73态锁存输出11LE锁存使能输入10GND接地(0V)20VCC电源电压真值表： 表1-3 HC573真值表输入输出OELEDQ (HC573)HXXZLLXNO CHANGELHLLLHHH1.3 软件设计 在软件设计方面，我们主要把功夫放在了24秒进攻开始按键处理子程序的设计和数码显示
8、模块的设计，以及产生50毫秒时间的T0中断程序的设计。而其中的关键就是按键处理子程序的设计，其具体设计思想为：判断进攻按键是否按下 延时消抖 再次判断进攻按键是否按下 设置进攻按键按下标志（k1=1），并且打开定时器T0，如果暂停键没有按下，则立即设置进攻时间变量初值(Attack_time=24)。 判断时间是否达到了1秒，若是，则进攻时间变量Attack_time自减1(Attack_time-)，且清除1秒时间标志变量flag=0；并设置新的标志位OR_ZERO=1，（OR_ZERO为判断24秒进攻时间是否完毕的标志位）。 如果进攻时间完毕，则重新设置进攻时间变量的值，同时关掉定时器T0
9、（TR0=0）。具体设计如下：/*-进攻24秒子程序-*/ void Attack_key_event() if(attack_begin=0) /判断进攻按键是否按下 delay(15); /按键消抖 if(attack_begin=0) /再次判断暂停健是否按下。 k1=1; /k1为进攻按键按下标志 TR0=1; / 开T0计时 if(k2=0) Attack_time=24; if(k1=1&flag=1) flag=0; Attack_time-; OR_ZERO=1; if(OR_ZERO=1&Attack_time=0) OR_ZERO=0; if(flag=1) flag=0;
10、Attack_time=24; TR0=0; 数码显示模块的设计相对较简单。设计时采用了动态显示技术，编程时主要注意字形码的输入和位选码的输入。需要考虑硬件电路的连接情况。具体程序如下所示： /*-显示子程序-*/void Display() int j; Temp_attack_time=Attack_time; attack_sec_shi=Temp_attack_time/10; attack_sec_ge=Temp_attack_time%10; for(j=0;j20;j+) P2=0x0c; /位选，选中个位数对应的那个数码管 P0=shumaattack_sec_ge; /段选，
11、把个位数的字形码送到上面选通的数码管中 delay(1); P2=0x0d; /位选，选中十位数对应的那个数码管 P0=shumaattack_sec_shi;/段选，把十位数的字形码送到上面选通的数码管中 delay(1); 本设计的时间由定时器T0产生，我们先制造出50ms的脉冲，对其进行计数，计20次，刚好时间就是1秒。具体程序设计如下： /*-T0中断服务程序-*/void T0_int()interrupt 1 / 使用定时器T0,方式1，定时1s TH0 = -50000/256; / 设置定时器初值（定时50ms） TL0 = -50000%256; count1+; if(co
12、unt1=20) / 循环20次 count1=0; flag=1; 有篮球比赛，就会有暂停，暂停时，比赛时的比分和24秒进攻时间，以及单节比赛剩余时间，都应当保持下来，所以就有专门的按键来实现这些功能。一般情况下，我们只要把定时器关掉了，时间也就不会低见了。程序设计时还要考虑到，暂停后还要继续进行比赛，时间应当从暂停的时间开始递减。具体程序设计如下：/*-暂停子程序-*/ void Pause_key_event() if(attack_pause=0) delay(30); /按键消抖 if(attack_pause=0) /再次判断暂停健是否按下。 k2=1; /k2为暂停按键按下标志位。 TR0=0; 除此之外，还有延时
