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1、摘要单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。自20世纪70 年代问世以来，单片机以其极高的性价比受到人们的关注，因此应用广泛，发展迅速。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。目前，单片机已成为控制应用系统中不可缺少的部分，许多用单片机做控制的计分器计时器也应运而生。本系统是基于AT89C51单片机的篮球计时计分器，利用6个八段共阴极LED数码管和1602LCD液晶显示屏作为比赛分数和时间显示器件。采用模块化设计，主体分为LCD计时显示模块、数码管计分显示模块、定时模块、按键
2、控制模块等。每个模块的程序结构简单、任务明确，易于编写、调试和修改。程序可读性好，对程序的修改可局部进行，其他部分可保持不变。编程后利用Keil C51软件来进行编译，再将生成的HEX文件装入芯片中。关键词： 51单片机应用；Keil C51；数码管；LCD显示；计时计分器目录第一章 绪论.1 1.1系统基本功能介绍.11.2课程设计运用的知识点.11.2课程设计目标.1第二章 方案的设计.22.1系统总体设计方案.2 2.2系统的组成框图.2第三章 硬件部分的设计.33.1单片机接口电路.33.2键盘接口电路.43.3数码管显示电路.53.4 LCD倒计时显示电路.6第四章 软件部分的设计.
3、8 4.1延时模块.8 1简介.82延时的流程图.8 4.2按键模块.9 1简介.9 2键盘处理的流程图.9 4.3数码管显示及成绩调整模块.9 1简介.9 2成绩调整流程图.10 4.4 LCD倒计时显示及时间调整模块.11 1简介.11 2定时设计.11 3时间调整流程图.12总结.13 附录 源程序设计.14第一章 绪论1.1系统基本功能介绍篮球比赛是根据比赛队伍在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，该课设题目是设计一个篮球比赛计分器，因此其任务是设计一个能完成比赛过程中的计时计分的小型控制系统，从而根据最终得分判别比赛结果根据实际篮球比赛规则。该系统主要主要有以下设计内容与要求： 1
4、、 显示分数：设计LED显示篮球比分牌，能同时显示A、B两队比分,最大得分数为999；2、 计分：通过加分按钮可以给A队或B队加分，即分别对A、B两队比赛过程中的得分进行加操作；3、 更换场地：设计对调功能，A队和B队分数互换，意味着中场交换场地，即中场交换比赛场地时，能交换A、B两队比分的位置。4、 计时：显示比赛倒计时功能，比赛开始前设定比赛时间，剩余时间为0时不再继续计时而显示时间结束。比赛过程中发生暂停时使倒计时暂停，比赛重新开始时倒计时继续。1.2 系统设计运用的知识点本系统主要运用单片机知识设计篮球赛计分器，因此涉及到的知识点主要有以下几点：1、 AT89C51单片机的运用2、 定
5、时器的运用3、 LED数码管的使用4、 单片机I/O口的使用5、 1602液晶显示屏的使用6、 矩阵键盘的使用1.2 设计目标1、 巩固所学单片机基础知识2、 学习单片机系统开发所需知识并实践3、 熟练掌握单片机基本模块和功能的使用4、 熟悉硬件及硬件编程5、 完成篮球计分器的设计第二章 方案的设计2.1系统总体设计方案本系统设计采用OK51-POWER单片机开发板作为开发平台，以STC89C52单片机作为核心元件分别利用6个八段共阴极LED数码管和1602LCD液晶显示屏作为比赛分数和时间显示器件。每队得分显示使用3个数码管，计分范围为0-999，比赛时间为时、分、秒倒计时显示。比赛前先设置
6、好比赛时间，启动后将从设置值开始倒计时直到为0。比赛时进行的时间设置、计时启动/暂停、调整比分采用4*4的矩阵键盘，实际使用其中的10个按键，两个用于设置比赛时间的时和分，一个用于比赛开始启动计时，一个用于交换场地时对换分牌，6个用于分别对A、B队进行加1分、2分、3分操作。2.2系统的组成框图为了实现原理图的设计目标，同时结合自己获取的各种资料以及要达到的具体功能，所确定的组成框图见图2.1。STC89C52 单片机控制按键 时间显示比分显示图2.1 系统原理框图组成框图的组成及其功能说明：1、 控制按键：由比赛时间设定键、开始/暂停比赛键、调整A、B队比赛得分键组成。设定好比赛时间后按开始
7、/暂停键比赛开始，中途休息时按比赛/暂停键能够暂停计时，某只队伍得分时，按相应加分键进行计分。2、 比分显示：通过按键对A、B对得分进行调整后将分值送到LED数码管进行显示，并且每进行一次比分时刷新都及时显示调整后的比赛成绩。3、 时间显示：由时间设置按键向LCD送计时初值，设置时能通过LCD液晶屏看到进行的设置操作。设定初值并启动定时器进行计时后，由1602液晶显示屏显示倒计时，显示时、分、秒，按秒计时（每秒刷新一次，秒数递减1，当秒数减到0时若分钟还有时间则秒数再从59开始并把分钟数减1，同理当分钟数减为0时若时钟还有时间则分钟数再从59开始并把时钟数减1），比赛暂停时时间停止，计时直到剩
8、余时间为0。第三章 硬件部分的设计3.1 单片机接口电路CPU 为STC89 系列8 位单片机，可工作于6Clock，32 I/O，3 定时器，内置 WDT、EEPROM。支持ISP，ESD。晶振采用11.0592Mhz，单片机引脚全部引出。 图3.1单片机接口电路见图3.1，其电路分析如下：1、复位电路复位是指单片机的CPU或系统中其它的部件处于某一确定的初试状态，并从这一状态开始工作。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或是操作错误使系统处于锁死状态，为摆脱困境，需要进行按键复位。通常单片机的复位操作有上电复位、信号复位、运行监视复位，运行监视复位有程序运行监视和电源监视。在本
9、设计中，则是采用上电复位，复位电路见图2，原理是当电源接通后，上电瞬间RESET引脚获取高电平，该高电平需要电容充电来维持，当高电平维持在两个机械周期以上则单片机能被复位。一般为了能够可靠复位，复位时间一般在10ms以上，对于振荡频率为12MHZ的复位电路，典型RC系数为：C3=10uF ，R29=8.2千欧。2、晶体振荡电路晶体振荡电路用于产生单片机工作时所需的时钟信号，从而保证各部分工作的同步。单片机内部有一个高增益反相反大器，只要在输入端XTAL1与输出XTAL2之间挂一个晶体振荡器和微调电容就可以构成一个稳定的自激震荡器并在单片机内部产生的时钟脉冲信号。振荡电路见图3，电容器C1与C2
10、用于稳定频率和快速起振，电容一般在5PF30PF，本设计电容为30PF。3.2 键盘接口电路与通用单片机相比，单片机应用系统中的键盘种类很多，键盘中按键数量设置依系统操作要求而定。单片机应用系统中的键盘有独立式和行列式（矩阵）两种。该系统采用的的是4*4矩阵键盘。其电路图见图3.2。图3.2行列式键盘用I/O口线组成行列结构，按键设置在交叉点上，在按键数目较多时运用这种连接方式，可节省I/O口连线。图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O 口作为输出端，而列线所接的I/O 口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下
11、，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。行列式键盘的标识最常用的两种方法：行扫描法和线反转法。在此我们使用行扫描法，行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下： 1、判断键盘中有无键按下将全部行线P30-P33 置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4 根行线相交叉的4 个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 2、判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平
12、时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。 3.3 数码显示电路数码管，根据内部结构，可分为共阴极数码管和共阳极数码管。七段发光管加上一个小数点，共计8段。因此我们对它编码时，刚好是用一个字节。该开发板共有6位数码管，其结构如图3.3.1所示，电路图如图3.3.2所示。图3.3.2中U1,U2分别是段位状态锁存器，数据通过P0口所存到锁存器，然后驱动数码管动态显示。图3.3.1图3.3.21、LED的接法共阴极接法是指把发光二极管的阴极连接在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地，阳极输入高电平段的二极管则会导通发光，而输入低电平的则不会亮。下表为共阴极接法显示结果对应的十六进制段选值：1、 显示方
