篮球比赛计时计分系统的设计

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1、本科生毕业论文（设计）系（院丿物理与电子信息科学系专 业 电子信息工程论文题目篮球比赛计时计分系统的设计学生姓名指导教师（姓名及职称）班级06 级电信 1 班学号完成日期：2010 年 4 月目录前言 11 设计任务和要求 21.1设计意义 21.2设计任务 21.3设计要求 21.4功能创新 22 方案比较与论证 32.1显示模块的选择 32.2计时方案的选择 33 系统硬件设计 43.1系统设计概述 43.2各部分硬件简介 43.2.1按键部分 43.2.2显示部分 53.2.3系统复位电路部分 83.2.4 AT89S52单片机简介83.2.5系统总体原理图104 系统软件设计 104.

2、1系统软件框图104.2软件介绍114.2.1 Keil 114.2.2 Proteus 135 系统调试 145.1软件调试145.2硬件调试145.3篮球比赛计时计分系统的功能实现146 结束语 15附录 17篮球比赛计时计分系统的设计卫鹏物理与电子工程学院 电子信息工程 06290116摘要利用AT89S52单片机实现了最新的篮球比赛计时计分系统的软硬件设计，此计时计分 系统具有设定比赛每节总时间并实现总时间的倒计时、24s倒计时功能、暂停和比赛双方的计 分功能。该设计采用模块化的设计，程序结构简单，任务明确，易于编写、调试和修改。关键词AT89S52单片机篮球比赛计时篮球比赛计分前言单

3、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。计算机的产生加快了人类改造世 界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我 们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种 仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数 据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能 IC 卡、电子宠物等，这些都离不开 单片机。体育比赛计时记分系统是对体育比赛过程中所产生的时间、比分等数

4、据进行快 速采集记录、加工处理、传递利用的信息系统。根据不同运动项目的不同比赛规则 要求, 体育比赛的计时记分系统包括测量类、评分类、命中类、制胜类、得分类等 多种类型。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, 篮球比赛的计时记分系统是一种得分类型的系统。篮球比赛的计时记分系统由计时 器、记分器、传感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 善的篮球比赛计时记分系统设备应该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, 以便实现提高比赛现场感、表演娱乐观众等功能。因此，准确 的时间和控制能使比赛更加公正，所以对篮球赛计时计分系统

5、的研究很有必要和实 用性。1 设计任务和要求1.1 设计意义在篮球比赛中，计时计分系统是必不可少的。随着比赛规则的进一步完善，相 应的计时计分系统也必须随之改进。篮球计时计分系统是一个负责篮球比赛的数据 采集和分配的专用系统，它负责对比赛结果、成绩信息的采集处理、传输分配，即 将篮球比赛比分数据通过专用的技术接口分别传送给裁判员、教练员、计算机信息 系统和现场观众等。由于比赛的不可重复性，决定了篮球计时计分系统是一个实时 性很强、可靠性要求极高的电子服务系统，所以计时计分设备是篮球比赛中不可缺 少的电子设备，计时计分系统设计是否合理，关系到比赛系统运行的稳定和可靠， 并直接影响到比赛的顺利进行

6、。通过此次基于单片机设计的篮球计时计分系统，我们可以更方便、快捷地了解 篮球比赛的当前信息，并对篮球比赛的时间和比分做出更准确的记录1.2 设计任务设计并制作一个用于赛场的篮球比赛的计时计分系统，记录台能监控、调节。1.3 设计要求1）比赛采用倒计时方式，计时系统能够完成篮球比赛的所有计时及显示要求。2）能设置比赛时间，具有比赛暂停功能。3）比分显示范围为 0 到 99 分，能满足一般的比赛的计分。4）能随时刷新甲、乙两队在整个赛程中的比分。1.4 功能创新根据篮球比赛规则，进攻方在 24s 之内必须有一次投篮动作，否则视为违例； 每节比赛结束后有适当的休息时间，因此本设计加入以下功能：1）当

7、进攻方 24s 内没有进行投篮动作，比赛暂停，报警提示违例。2）当第一节结束后，自动进行 2 分钟节间休息倒计时，计时时间到，进入第2 节比赛，第 2 节比赛完成，自动进行 10 分钟中场休息倒计时，计时时间到，进入 第 3 节比赛，第 4 节比赛类似。以上功能的加入更加贴近实际生活中的篮球比赛，使本设计更具有实用性。2 方案比较与论证2.1 显示模块的选择方案一：采用数码管LED显示，LED显示器是由发光二极管构成的LED数码管、 LED点阵显示器等。LED发光器件一般常用的有两类：数码管和点阵。方案二:采用液晶电路来显示,LCD1602是工业字符型液晶，能够同时显示16x02 即 32 个

8、字符。对以上两个方案加以比较，可以发现LED虽然使用简单，但是显示内容有限， 显示效果不是很直观，硬件连接电路较为复杂，而且稳定性不高；而LCD1602连接 线路简单，显示内容丰富，易于硬件电路实现，可靠性较好。综上所述：显示模块采用第二种方案，采用LCD1602来实现本设计的显示功能。2.2 计时方案的选择方案一：采用芯片74LS192 （十进制同步加/减计数器）、NE555 （秒脉冲发生器） 以及辅助电路等组成。设计中秒脉冲发生器是采用 555 集成电路组成的多谐振荡器 构成，通过计算来产生比较准确的 1 秒脉冲。译码显示电路用 CD4511 和共阴极七 段LED数码管组成，报警电路在实验

9、中用发光二极管代替。 该方案能较准确的显示比赛时间和比分，但是有众多的不足。例如：电路中用到的 芯片较多，无法简化设计方案。方案二：采用计时芯片,针对计算机系统对计时芯片的要求，各大芯片厂家推 出了键时钟/倒计时/正计时各种芯片，可采用自动控制计时芯片，通过触发控制电 路使计时器自动地计时，达到预定时间后芯片重新开始计时（实现倒计时功能）； 也可以通过触发控制电路使计时器不计时，达到预定时间后芯片重新开始计时（实 现暂停功能），不需要程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时器数据， 实现计时的暂停的功能，并进行显示，计时功能的实现就无需占用CPU的时间，程 序简单，控制精度高，因此在工业控

10、制系统中多采用这一类专用芯片来实现计时功 能。方案三：软件控制,利用 AT89S52 内部的定时器/计数器进行中断定时，配合软 件延时实现计时。该方案节省硬件成本，并且可综合运用定时器 /计数器、中断以 及程序设计的知识，因此本系统采用方案三软件方法来实现计时。3 系统硬件设计3.1 系统设计概述本设计中，系统采用ATMEL公司AT89S52单片机1为控制核心，由倒计时模块、 比分显示模块、人机接口模块、报警模块等部分组成。其中比赛时间倒计时和 24 秒进攻倒计时分别采用单片机AT89S52的定时器1和定时器2实现；人机接口模块 由键盘和 LCD1602 液晶组成，可实现比赛时间、24 秒倒计

11、时设置和显示、比分显示 和比赛节数显示等功能。本设计采用 3*3 矩阵式键盘作为输入，记录台可分别对两队比分进行加1、加 2和减1操作。其中加1 、 2可以通过加1分和2分的按键直接实现，减1分、 2分、 3分通过按下减1分按键的次数完成。比分通过LCD1602显示器进行显示，每队比 分显示 2 位。3.2 各部分硬件简介3.2.1 按键部分键盘电路：键盘在单片机应用系统中，实现输入数据、传送命令的功能，是人 工干预的主要手段。键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘。键盘是实现人机对话 的必要设备，用户可用键盘向计算机输入数据或命令。本系统采用3*3矩阵键盘接 口，矩阵连接又称行列式连接，它是指每

12、个按键按行列式的形式排列，每一行公用 一根I/O 口线，每一列也共有一根I/O 口线，从而减少I/O 口线的效果。我们规定, 行线作为输入，列线作为输出，电路中，通过单片机1/O 口给行线一直输入低电平。 如果没有按键按下，则列线上输出的都是高电平；如果有键按下，则列线上肯定会 输出低电平。单片机只要检测到列线上不都为高，则说明有键被按下。 按键功能介绍：K0键：实现对A队加1分的功能；K1键：实现对A队加2分的功能；K2键：实现对A队减1分的功能；K3键：实现对B队加1分的功能；K4键：实现对B队加2分的功能；K5键：实现对B队减1分的功能；K6键：实现对比赛的开始和暂停；K7键：实现对犯规

13、的比赛暂停和24秒重置；K8键：实现对比赛时间的设置。3.2.2 显示部分本设计采用LCD1602实现显示功能，1602是16字符*2行的字符型LCD显示 器，它由32个字符点阵块组成，每个字符点阵块由5X7或5X10个点阵组成，可 以显示ASCII码表中的所有可视的字符。它内置了字符产生器ROM(CGROM)、字符产 生器RAM(CGRAM)和显示数据RAM (DDRAM)。1602液晶显示器以其微功耗、体积小、 显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来 越广泛的应用。1) LCD1602引脚及功能表1 LCD1602引脚功能编号符号引脚说明编号符号引脚说明1

14、VSS电源地9D2Data I/O2VDD电源正极10D3Data I/O3VL液晶显示偏压信号11D4Data I/O4RS数据/命令选择端(H/L)12D5Data I/O5R/W读/写选择端(H/L)13D6Data I/O6E使能信号14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正极8D1Data I/O16BLK背光源负极1、2组电源，一组是模块的电源，一组是背光板的电源，均为5V供电。2、VL是调节对比度的引脚调节此脚上的电压可以改变黑白对比度。3、RS是很多液晶上都有的引脚，是命令/数据选择引脚，脚电平为高时表示将 进行数据操作，为低时表示进行命令操作。4、R/W

15、也是很多液晶上都有的引脚，是读写选择端，该脚电平为高是表示要对 液晶进行读操作，为低时表示要进行写操作。5、E 同样很多液晶模块有此引脚，通常在总线上信号稳定后给一正脉冲通知 把数据读走，在此脚为高电平的时候总线不允许变化。6、D0D7 8位双向并行总线，用来传送命令和数据。7、BLA是背光源正极，BLK是背光源负极。2） LCD1602基本操作时序。表2 LCD1602基本操作时序读状态输入RS=L, R/W=H, E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L, R/W=L, D0D7=指令码，已=高 脉冲输出无读数据输入RS=H, R/W=H, E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H, R/W=L, D0D7=数据，E=高脉冲输出无对此液晶操作主要有以下几种方法。1 写命令（包括但不限于初始化、调节显示位置、清除显示）2写数据（把一个字符的ASC码写入液晶