单片机课程设计——篮球计时计分器

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1、单片机课程设计报告篮球比赛计时计分器设计2009 年 6 月 18 日摘要本设计是采用 AT89C52 单片机为核心设计的一个用于赛场的篮球计时计分 器。本设计采用定时器 T0 中断计时，显示部分分为计时和计分显示两部分， 均采用共阴极LED显示。计时部分计时范围宽，而且可定时设定与小时、分钟 调整；计分部分调整灵活，显示范围宽，足以满足各种规模赛程需要。两个显 示模块均采用动态扫描方式显示。在本设计中卩3口（P3.0P3.3）是计时计分显示共用的扫描口，P0 口 是计时数据输出口，P2 口是计分数据输出口，计时计分均设有显示缓冲区（40H 43H计分显示缓冲区，30H33H计时显示缓冲区）。

2、本设计共有K1 K5六个设置按键，K1是甲加分建（按一次加一分），K2是乙加分键（按一次 加一分），K3是定时切换键（定时设置与计时调时切换），K4是分钟调整键（计 时与定时分钟调整），K5是分数位置交换键（交换甲、乙两队比分的位置）。 按键与 P1 口相接，低电平输入有效.。报警部分由扬声器组成，当计时时间到 时，输出低电平有效，由 P1.3 口输出脉冲信号驱动扬声器发出声音。计时定 时的原理与定时闹钟相同，为定时设置定时分钟计数单元，通过比较定时与计 时的分计数单元判断比赛是否结束是否报警，定时与计时共用一个显示缓冲 去，通过K3 （定时切换键）进行显示切换，本设计可通过定时显示的秒位判

3、断定时是否有效，如果秒位显示 00 说明无效（上次用过的定时），显示 11 说 明有效（本次定时）。定时时间到，扬声器报警，比赛结束，按K3键可停止报 警（否则一直报警）。关键词：单片机 篮球计时计分器 数码管 按键 报警器目录1概述 31.1单片机简介31.2课程设计的意义41.3任务与要求42系统总体方案与硬件设计 52.1、系统总体方案设计52.2、硬件系统设计52.2.1单片机的选择52.2.2、时钟电路模块62.2.3、复位电路模块72.2.4、按键控制模块82.2.5、数码管显示原理82.2.6、定时报警模块93、软件设计 103.1、程序流程图103.2、程序分析114 PROT

4、EUS软件仿真124.1、简介124.2、仿真过程125、调试分析 156、课程设计心得体会 16参考文献： 16附1、源程序代码 17附2、系统原理图 241 概述1.1 单片机简介单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大 部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部 分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。 同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的 单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一 块芯片上。单片机也被称为微控制器(Microcontroller )，是因为它最早被用 在

5、工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早 的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU集成在一个芯片中，使计算机系 统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 INTEL 的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器， 从此以后，单片机和专用处 理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是 8位或4位的。其中最成功的是 INTEL 的8031， 因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了 MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使 用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了 16位单片机，但因为性 价比不理想并未得到

6、很广泛的应用。 90年代后随着消费电子产品大发展， 单片机技术得到了巨大的提高。随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用，32位单片机迅速取代 16位单片机的高端地位，并且进 入主流市场。而传统的 8位单片机的性能也得到了飞速提高， 处理能力比 起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过 300MHz， 性能直追 90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至 1美 元，最高端的型号也只有 10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环 境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片 机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单

7、片机甚至可以直接使用 专用的 Windows 和 Linux 操作系统。1.2 课程设计的意义课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问 题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程. 随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的 领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握 单片机的开发技术是十分重要的。1.3 任务与要求设计一个单片机系统用于篮球比赛计时计分，满足以下功能要求：（1）能记录整个赛程的比赛时间，并能修改比赛时间。（2）能随时刷新甲、乙两队在整个比赛过程中的比分。（3）中场交换比赛场地

8、时，能交换甲、乙两队比分的位置。（4）比赛结束时，能发出报警声。2 系统总体方案与硬件设计2.1、系统总体方案设计本设计是采用AT89C52单片机为核心设计的一个用于赛场的篮球计时 计分器。本设计采用定时器TO中断计时，显示部分分为计时和计分显示两部 分，均采用共阴极LED显示。单片机P3 口（P3.0P3.5）是计时计分显示 共用的扫描口，P0 口是计时数据输出口，P2 口是计分数据输出口。计时部分 计时范围宽，而且可定时设定与小时、分钟调整；计分部分调整灵活，显示范 围宽，足以满足各种规模赛程需要。两个显示模块均采用动态扫描方式显示。2.2、硬件系统设计2.2.1 单片机的选择AT89C5

9、2单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片 机，片内含4Kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL 公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统与引脚。具 有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 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（WDT）电路，片内时钟振荡器.。它集Flash程序 存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程与通用8位微处理器

10、 于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价单片机可为您提供许多高性价比 的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。由于AT89C52的上述优点，结合本设计的功能要求和降低成本，故本 设计采用单片机AT89C52。XTAL1XTAL2P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD729303112345678RSTPSENEAP1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2

11、.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INTOP3.3/INT1P3.4/T0P3.57TTP3.6/WRP3 7/RD39 一38 一373635343332一21 一22 一232425262728一13一14ffAT89C52AT89C52 管脚图2.2.2、时钟电路模块MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，此放大器 的输入和输出端分别是引脚 XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接时 钟源即可构成时钟电路。有内部和外部两种时钟产生方式。本设计采用的是外部方式，原理图如图所示：C122pC2X1I CRYSTAL22pRu i3“XTAL1

12、P0.0/AD(T39P0.1/AD-P0.2/AD236XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6734 33RSTP0.7/AD732P2.0/A821P2.1/A9-22P2.2/A10-23PSENP2.3/A1124AtEP2.4/A12Z5EAP2.5/A1326P2.6/A14-27P2.7/A1528P1.0/T2P3.0/RXD1P1.1/T2EXP3.1TXDiiP1.2P3.2/tNT(P1.3P3.3/INT-I3P1.4P3.4/TC14P1.5P3.5/T115P1.6P3.6/WR16P1.7P3.7/RD171918U1I Z 0

13、 分 b 0/0参数选择:C1、C2对频率有微调作用，当外接晶振时，C1和C2通常选择 1030pF ；当外接陶瓷谐振器时，C1和C2的典型值约为40+/-10pF， 在设计印刷电路板时，晶体或陶瓷谐振器和电容应尽可能安装在单片机芯 片附近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定和可靠的工作。为提咼稳定性， 应采用NPO电容。本设计采用的震荡频率是12MH2.2.3、复位电路模块复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后， 撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号， 以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。MCS5 1单 片机通常采用上电

14、自动复位、按钮电平复位、外部脉冲复位、上电+按钮电平 复位、程序运行监视复位等方式。上电复位设利用电容充电来实现的，即上电 瞬间RST/Vpd端的电位与Vcc相同，随着充电电流的减少，RST/Vpd的电位下 降，最后被嵌位在0V。按钮电平复位是当按下按钮后，电源Vcc通过电阻R 施加在单片机复位端RST/Vpd上，实现单片机复位。本设计米用的是上电+按 钮电平复位电路，是上电自动复位与按钮电平复位电路的组合，当振荡频率选 11.0592MH时。电容C取1 OuF, R取10K，Rs取1K。电路如下图：XTAL1XTAL2RSTPO.O/ADPO.1/ADP0.2/ADP0.3/ADP0.4/ADP0.5/ADP0.6/ADP0.7/ADPSEN ALE EAP2.0/AP2.1/AP2.2/A1P2.3/A1P2.4/A1P2.5/A1P2.6/A1P2.7/A1P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P3.0/RXP3.1TTXP3.4/TP3.5/TP3.6/WAT89C5252.2.4、按键控制模块本设计采用的是用查询方式的，也就是把按键接在 P1 口，用程序查 询方式查询那个按键按下，执行相应的操作。图如下：XTAL1P0.0/AD0XTAL2P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3RSTP0.4/