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1、毕 业 论 文（设 计） 题 目 基于单片机的篮球计时记分器设计 内 容 提 要随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机作控制的球赛计时计分器也应运而生，如用单片机控制LCD液晶显示器的计时计分器，用单片机控制LED七段显示器的计时计分器等。本设计以基本篮球规则为依据，可对篮球比赛实现实时控制，解决篮球比赛时计分与计时的问题。该装置包含硬件设计和软件编程，主要是以AT89C51单片机为核心元件，编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统，计时部分采用CD4511（七段BCD码译码器）进行硬件译码；计分部分采用CD4094（8位移位存储总线寄存器）作为串行口扩展显示器接口，并利用74L
2、S21（双四输入与门）来实现比分的刷新功能。报警部分采用蜂鸣器为音响器件。该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。且价格低廉、操作简单、携带方便，适合学校单位举办友谊比赛等赛事的计时计分辅助工具。关键词单片机 ；篮球赛计时； 篮球赛计分； 显示Design of Timing and Scoring of Basketball Competition Based on microcontrollerAuthor: yang lu Tutor: wang danAbstractWith a wide range of SCM applications
3、 in various fields, many with a sinle chip timing for the control of the game scoring device have emerged, such as liquid crystal display LCD with MCU control the timing of scoring device, LED seven segment display with MCU timing control points and more.This design based on the basic rules of baske
4、tball, the game of basketball can achieve real-time control, total points and timing can be solved in the game of basketball. The device includes hardware design and software programming, mainly based on AT89C51 MCU as the core components, and programmed to control the LED segment digital tube for t
5、he display of the game time scoring，Part time using CD4511 (seven segment BCD decoder) for hardware decoding; scoring part is CD4094 (8-bit shift register storage bus) serial port expansion, monitor port, and use 74LS21 (Dual four-input AND gate) to achieve the score of the refresh function. Buzzer
6、to sound the alarm part of the device used. The system is set up with the schedule from time to time, schedule time to pause, refresh in time A, B, and after the two sides achieved a temporary success functions. It is inexpensive, stable performance, easy to operate and easy to carry and so on. A wi
7、de range suitable for all types of schools or small groups as time-points race.key wordsMCU; basketball time; basketball scoreboard; ShowI目 录内 容 提 要IAbstractII第一章 引言11.1 背景知识介绍11.2 设计意义11.3 设计目的2第二章：系统设计方案32.1系统构成框图32.2 基本功能介绍4第三章 系统硬件设计53.1系统硬件部分组成53.2器件的选择53.3系统硬件介绍53.3.1单片机AT89C5153.3.2显示器及其接口103
8、.3.3 CD4094芯片介绍123.3.4 74LS21芯片介绍123.3.5 报警器133.4计时电路部分143.4.1 振荡电路143.4.2 计时电路的工作原理153.5 计分电路部分173.5.1 串行接口工作原理173.5.2 计分电路的工作原理18第四章 篮球计时计分器软件设计204.1 篮球计时计分器的工作过程214.2 篮球计时计分器编程设计23第五章 结束语24致谢26附录27II基于单片机的篮球计时记分器设计081308129 杨璐 指导教师：王丹 讲师第一章 引言1.1 背景知识介绍单片机把我们带入了智能化的电子领域，许多繁琐的系统若由单片机进行设计，便能收到电路更简单
9、、功能更齐全的良好效果。若把经典的电子系统当作一个僵死的电子系统，那么智能化的现代电子系统则是一个具有“生命”的电子系统。而随着技术的进步，单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已成一种趋势。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。单片机把我们带入了智能化的电子领域，许多繁琐的系统若由单片机进行设计，便能收到电路更简单、功能更齐全的良好效果。而随着技术的进步，单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已成一种趋势。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。1.2 设计
10、意义单片机的应用是具有高度现实意义的。单片机极高的可靠性，微型性和智能性（我们只要编写不同的程序后就能够完成不同的控制工作），单片机已成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具，已经深深地渗入到我们的日常生活当中。本设计就是基于单片机设计时计分系统，通过串口通信动态传输数据，使计时计分系统有了更多更完善的功能。1.3 设计目的篮球计时计分器就是以单片机为核心的计时计分系统，由计时器，计分器，综合控制器等组成。本次设计是由AT89C51编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩等功能。设计内容包括给甲、乙两队分别设置加分按钮，
11、各按钮按下分别实现给甲、乙队加分；给甲、乙两队分别设置减分按钮，各按钮按下分别实现给甲、乙队减分；设置一个复位按钮，按下实现甲、乙队总分回到初试分及显示等。本设计通过串口通信动态传输数据，使计时计分系统有了更多更完善的功能。单片机系统的硬件结构给予了篮球计分器系统“身躯”，而单片机的应用程序赋予了其新的“生命”，使其在传统的篮球计时计分器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。第二章：系统设计方案2.1系统构成框图基于单片机系统的篮球赛计时计分器的系统构成框图如图2-1所示。计时显示AT89C51CD4511计分显示CD4511复位晶振赛程比分调整键盘74ls21赛程时间设置键盘图2-1 系
12、统构成图本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件。利用7段共阴LED作为显示器件。在本次设计中，共接入十个七段共阴LED显示器，其中6个用于记录 甲、乙两队的分数，每队3个LED显示器，分数范围可达到0999分，足够满足赛程需要。另外4个LED显示器则用于记录赛程的时间，其中两个用于显示分钟，2个用于显示秒钟。赛程计时采用倒计时方式，即比赛前将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。根据设计，计时范围可达099分钟，也完全满足赛程的需要。其次，为了配合计时器和计分器校正、调整时间和比分，特在本设计中设立了7个按键。其中4个用于输入甲、乙两队的分数；另外3个则用于完成设置、调
13、整、启动和暂停赛程时间等功能。再次,我们还设计了定时报警系统,即比赛时间到时,我们立即通过扬声器发出报警声，提示整个赛程结束。2.2 基本功能介绍首先在比赛之前,接通电源,系统自动复位,此时计时电路与计分电路中的共阴极数码管全部显示为0，在计时电路中,按键开关来设置时间。比如:比赛时间是40分钟，分两节，每节20分钟，则通过按键,使数码管1显示“2”即可;再按键设置比赛时间的个位数,使数码管2显示“0”即可。时间设置好后,等待比赛开始。当比赛结束时,如果需增加比赛时间,这时增加比赛时间同样由按键开关来设置。由于在比赛中,甲、乙两队的比分是不断变化的,所以需设置比分刷新控制装置;此功能由计分电路
14、中的按键开关完成，分别为给甲队加1分、加2分、加三分，给乙队加1分、加2分、加3分。当比赛结束时,系统会使用音频振荡器自动发出10秒钟报警声,提示比赛结束。音频振荡信号VS可为正弦波或矩形波，一般800HZ1000HZ，可选用多种方案实现，如RC环形振荡器、自激对称多谐振荡器、555集成定时器构成的振荡器等。第三章 系统硬件设计3.1系统硬件部分组成系统硬件主要是由单片机AT89C51、计时显示电路、计分显示电路、报警电路和按键开关五个部分组成。3.2器件的选择本系统在设计过程中主要选取了以下一些器件:单片机：AT89C51四个七段BCD译码芯片：CD4511并行 / 串行转换芯片：CD409
15、4四输入与门：74LS21显示器件：7段共阴LED显示器按键：欧姆龙按键3.3系统硬件介绍3.3.1单片机AT89C511)、89C51单片机的主要特性本课题中用到的芯片是AT系列中的AT89C51单片机芯片。AT89C51单片机包含了作为微型计算机所必需的基本功能部件，具有如下特性：（1）面向控制的8位CPU;(2)一个片内振荡器和时钟产生电路，振荡频率为0-24MHZ;(3)片内4KB Flash ROM程序存储器；（4）128 KB的片内数据存储器；（5）可寻址的64 KB片外程序存储器和片外数据存储器控制电路；（6）2个16位的定时/计数器；（7）4个并行的I/O口，共32条可单独编程的I/O线；（8）5个中断源，2个中断优先级；（9）一个全双工的异步串行口；（10）21个特殊功能寄存器；（11）具有节点工作方式，机有限方式和掉电保护方式。2)、89C51单片机的引脚功能AT89C51具有五种封装形式，以适应不同产品的需求。分别为（1）40脚双列直插封装（DIP封装）方式；（2）
