籃球賽計時計分器畢業(yè)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　題 目： 籃球賽計時計分器 </p><p>　　系部名稱： 專業(yè)班級： </p><p>　　學生姓名： 學 號： </p><p>　　指導教師： 教師職稱： <

2、;/p><p><b>　　20年0月日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　籃球比賽計時計分器是為了解決籃球比賽時計分與計時準確的問題。此裝置利用單片機AT89C51完成了計時和計分的功能。</p><p>　　本文詳細地介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設計過程，采用單片機A

3、T89C51作為本設計的核心設計，系統(tǒng)硬件電路由以下幾個部分組成：單片機AT89C51;計時電路；計分電路；報警電路；按鍵開關(guān)。在軟件設計中，所有的程序都固化于FLASH中，用來存貯保存時間、分數(shù)等值。其主程序的主要功能有：系統(tǒng)初始化與初始工作狀態(tài)設置，工作功能的判別、隨時顯示數(shù)值等。</p><p>　　該系統(tǒng)具有賽程定時設置，賽程時間暫停，及時刷新甲、乙雙方的成績以及賽后成績暫存等功能。它具有價格低廉，性能穩(wěn)

4、定，操作方便并且易于攜帶等特點。廣泛適合各類學?；蛘咝⌒蛨F體作為賽程計時計分。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機，計時器，計分器</p><p>　　The Design Of Timer And Scoring Device In Basketball Game</p><p><b>　　Abstract</b></p>&

5、lt;p>　　Timer and scoring device in basketball game is the time to address basketball game scoring exactly and the problem with the timing. The device is completed timing and scoring functions by using AT89C51 microco

6、ntroller .</p><p>　　This paper introduces the hardware and software design process, using AT89C51 microcontroller core design as the design of the system hardware consists of the following components: microc

7、ontroller AT89C51; timing circuit; scoring circuit; alarm circuit; button switch. In software design, all the procedures are cured in the FLASH, used to store the storage time, score equivalent. The main program's ma

8、in features are: system initialization to set the initial working conditions, work function of th</p><p>　　The system has set the schedule time, schedule time to pause, refresh when A and B grades and race r

9、esults of both temporary and other functions. It has low price, stable performance, easy operation and easy to carry and so on. Wide range of small groups for all types of school or schedule use it timing and scoring in

10、games.</p><p>　　Key words: Single Chip Microcomputer Timer Scoring Device</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　1.1 背景知識介紹1

11、</p><p>　　1.2 設計意義1</p><p>　　1.3 設計目的2</p><p>　　第二章 方案設計3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案設計3</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖3</p><p>　　2.1.2 器件選擇3</p>

12、;<p>　　2.1.3 基本功能介紹4</p><p>　　2.2 硬件總體設計5</p><p>　　第三章 硬件電路設計7</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件介紹7</p><p>　　3.1.1 單片機AT89C51簡介7</p><p>　　3.1.2 顯示器及其接口7&

13、lt;/p><p>　　3.1.3 CD4511芯片介紹8</p><p>　　3.1.4 CD4094芯片介紹8</p><p>　　3.1.5 74LS21芯片介紹9</p><p>　　3.1.6 報警器9</p><p>　　3.2 計時電路部分9</p><p>　　3

14、.2.1 振蕩電路9</p><p>　　3.2.2 計時電路原理10</p><p>　　3.2.3 計時電路原理圖10</p><p>　　3.2.4 計時電路的工作原理11</p><p>　　3.3 計分電路部分12</p><p>　　3.3.1 串行接口工作原理12</p>

15、;<p>　　3.3.2 比分校正控制電路13</p><p>　　3.3.3 計分電路原理圖13</p><p>　　3.3.4 計分電路的工作原理14</p><p>　　3.4 球賽計時計分器的工作過程14</p><p>　　第四章 軟件編程及調(diào)試16</p><p>　　4.1

16、 軟件設計16</p><p>　　4.1.1 編程設置及總流程框圖16</p><p>　　4.1.2 主要模塊說明17</p><p>　　4.2 系統(tǒng)調(diào)試19</p><p>　　4.2.1 軟件調(diào)試19</p><p><b>　　第五章 結(jié)論21</b></p

17、><p><b>　　致 謝22</b></p><p><b>　　參考文獻23</b></p><p><b>　　附 錄24</b></p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　1.1 背景知識介

18、紹</p><p>　　籃球比賽是根據(jù)運動隊在規(guī)定比賽時間里得分多少來決定勝負的，一次比賽的計時計分至關(guān)重要。在以前的傳統(tǒng)體育比賽里，基本都是采用的人工手段計時計分。人工手段存在諸多弊端。首先，需要安排專門的人士負責計時和計分，這就引出了專業(yè)計時計分人員的需求。其次，即使是專業(yè)計時計分員操作，也難免百密一疏，不能完全保證時間和分數(shù)記錄的準確性，這就會引起比賽公平性方面的問題。再者，如果比賽賽程頻密，對人工計時計分

19、的效率是一大考驗。所以在此基礎上，如何才能更準確，更高效地實現(xiàn)比賽中的計時計分，是很迫切的要求。因此，計時計分器慢慢發(fā)展起來。</p><p>　　體育比賽計時計分器是對體育比賽過程中所產(chǎn)生的時間、比分等數(shù)據(jù)進行快速采集記錄、加工處理、傳遞利用的工具。根據(jù)不同運動項目的不同比賽規(guī)則要求，體育比賽計時計分器包括測量類、平分類、命中類、制勝類、得分類等多種類型?；@球比賽是根據(jù)運動隊在規(guī)定時間里得分多少來決定勝負的。因

20、此，籃球比賽的計時計分器是一種得分類型的工具?；@球比賽的計時計分器由計時器、計分器等多種電子設備組成。</p><p><b>　　1.2 設計意義</b></p><p>　　雖然籃球比賽里很早就開始研究應用了電子計時計分器，但通常都是利用模擬電子器件、數(shù)字電子器件或是模擬、數(shù)字混合組成的，其穩(wěn)定性和高準確度計時計分仍存在一些問題。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)的不

21、斷更新，對其穩(wěn)定和高準確度計時計分的實現(xiàn)至今仍是生產(chǎn)和科研的課題。</p><p>　　工程技術(shù)電子化、集成化和系統(tǒng)化促成了電子工程技術(shù)的發(fā)展，同時也促成了電子工程技術(shù)在社會各行業(yè)中的廣泛應用。隨著單片機在各個領(lǐng)域的廣泛應用，許多單片機作球賽計時計分系統(tǒng)也就應運而生，例如用單片機控制LCD液晶顯示器計時計分器，用單片機控制LED七段顯示器計時計分等。同時單片機在此領(lǐng)域的廣泛應用，也大大提高了比賽中計時計分的穩(wěn)定性

22、和準確性。</p><p><b>　　1.3 設計目的</b></p><p>　　隨著單片機在各個領(lǐng)域的廣泛應用，許多用單片機做控制的球賽計時計分系統(tǒng)也應運而產(chǎn)生，如用單片機控制LCD液晶顯示器計時計分器，用單片機控制LED七段顯示器計時計分器等。</p><p>　　本次設計用由AT89C51編程控制LED七段數(shù)碼管作顯示的球賽計時計分

23、系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有賽程定時設置，賽程時間暫停，及時刷新甲、乙雙方的成績以及賽后成績暫存等功能。它具有價格低廉，性能穩(wěn)定，操作方便并且易于攜帶等特點。廣泛適合各類學?；蛘咝⌒蛨F體作為賽程計時計分。</p><p>　　通過本次基于C51系列籃球計時計分器的設計，可以了解、熟悉有關(guān)單片機開發(fā)設計的過程，并加深對單片機的理解和應用以及掌握單片機與外圍接口的一些方法和技巧，這主要表現(xiàn)在以下一些方面：</p>

24、<p>　　(1) 籃球賽計時計分系統(tǒng)包含了8051系列單片機的最小應用系統(tǒng)的構(gòu)成，同時在此基礎上擴展了一些使用性強的外圍接口。</p><p>　　(2) 可以了解到LED顯示器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及這種顯示器的接口實例與具體連接與編程方法。</p><p>　　(3) 怎樣利用串行口來擴展顯示接口等。</p><p><b>　　第二章 方案設

25、計</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案設計</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖</p><p>　　基于單片機系統(tǒng)的籃球賽計時計分器的系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖2-1所示。 </p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)構(gòu)成圖</p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機AT89C51作為本設計的核心元件。利用

26、七段共陰LED作為顯示器件。在本次設計中，共接入十個七段共陰LED顯示器，其中6個用于計錄甲、乙兩隊的分數(shù)，每隊3個LED顯示器分數(shù)范圍可達到0—999分，足夠滿足賽程需要。另外4個LED顯示器則用于計錄賽程的時間，其中兩個用于顯示分鐘；2個用于顯示秒鐘。賽程計時采用倒計時方式。即比賽前將時間設置好，比賽開始時啟動計時，直至計時到零為止。根據(jù)設計，計時范圍可達0—99分鐘，也完全滿足賽程的需要。</p><p>

27、　　其次，為了配合計時器和計分器校正、調(diào)整時間和比分，特定在本設計中設立了7個按鍵。其中4個用于輸入甲、乙兩隊的分數(shù)；另外3個則用于完成設置、調(diào)整、啟動和暫停賽程時間等功能。</p><p>　　2.1.2 器件選擇</p><p>　　本系統(tǒng)在設計的過程中主要選取了以下一些器件：</p><p>　　(1) 單片機：AT89C51</p><

28、p>　　(2) BCD--7段譯碼芯片：CD4511</p><p>　　(3) 并行 / 串行轉(zhuǎn)換芯片：CD4094</p><p>　　(4) 四輸入與門：74LS21</p><p>　　(5) 顯示器件：7段共陰LED顯示器</p><p>　　(6) 按鍵：歐姆龍按鍵</p><p>　　2.1.3

29、基本功能介紹</p><p>　　2.1.3.1 賽程時間設置</p><p>　　在計時電路中。按鍵開關(guān)k5、k6用來設置賽程時間。比如：比賽時間上半場時間20分鐘，則通過按鍵k5鍵，使數(shù)碼管1顯示“2”即可；再按k6鍵，設置比賽時間的個位數(shù)，使數(shù)碼管2顯示“0”即可。一般比賽時間為40分鐘，所以只需要按k5鍵使數(shù)碼管1顯示“4”，按k6使數(shù)碼管2顯示“0”即可。時間設置好后，等待比賽

30、開始。</p><p>　　當比賽結(jié)束時，如果由于一些特殊原因需要增加比賽時間，這時增加比賽時間同樣由按鍵k5、k6來設置，并且設置方法與上面所述一眼，但一般情況下只需要按k6鍵來設置即可，因為加時比賽一般只有幾分鐘而已。</p><p>　　2.1.3.2 賽程時間啟動 / 暫停設置</p><p>　　當時間設置完成后，比如設置賽程時間為45分鐘，則在圖3-4

31、所示的LED顯示器上顯示為4500，45表示分鐘，00表示秒鐘。這時，如果裁判吹響開始的哨聲時，則應立即按下按鍵k7，表示賽程開始，計時顯示則由4500變成4459，4458……一直計時直到計為0000時表示賽程結(jié)束。按鍵k7為賽程啟動和暫停控制。</p><p>　　2.1.3.3 比分交換控制</p><p>　　比分交換控制由k7鍵完成。我們知道，因為比分交換是在上半場賽程結(jié)束后進

32、行的，也就是說比分交換受賽程時間控制，只有當上半場計時器指示為0000時，按k7鍵，則會自動交換甲、乙兩隊的比分。</p><p>　　如果上半場賽程時間沒有到0000時，則此時按下k7鍵，只會暫停比賽，不能交換分數(shù)。如果要繼續(xù)比賽，再按一次k7即可。因此，k7鍵完成三重功能，即：啟動，暫停，比分交換。</p><p>　　2.1.3.4 比分刷新控制</p><p&

33、gt;　　由于在比賽中，甲、乙兩隊的比分是不斷在變化的，所以需要設置比分刷新控制裝置；此部分功能由圖所示的計分電路中的按鍵開關(guān)K1~~K4來完成的：</p><p>　　K1鍵：完成甲隊加1分操作</p><p>　　K2鍵：完成甲隊減1分操作</p><p>　　K3鍵：完成乙隊加1分操作</p><p>　　K4鍵：完成乙隊減1分操作

34、 </p><p>　　2.1.3.5 計時計分顯示</p><p>　　計時計分顯示器是采用七段共陰LED顯示器來顯示的。其中計分是用6個LED顯示器。計時采用4個LED顯示器；顯示格式為000 000和00 00。</p><p>　　2.1.3.6 賽程結(jié)束報警</p><p>　　當比賽結(jié)束時，系統(tǒng)會自動發(fā)出10秒鐘報警聲，提示

35、賽程結(jié)束。</p><p>　　2.2 硬件總體設計</p><p>　　這次設計的核心是：如何運用AT89C51單片機，CD451譯碼芯片，CD4094 8位移位寄存器。7段共陰LED顯示數(shù)碼管等電子元件完成顯示設計在電路上的實現(xiàn)。</p><p>　　從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形和文字的各個點所在位置對應的LED器件發(fā)光，就能得到結(jié)

36、果。</p><p>　　本次設計采用的是靜態(tài)驅(qū)動方式。</p><p>　　所謂靜態(tài)驅(qū)動，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中CPU的開銷小[1,2]。</p><p>　　這種電路的優(yōu)點在于：在同一

37、時間可以顯示不同的字符；但缺點就是占用端口資源較多。</p><p>　　下面是用PROTEL畫的總體電路圖2-2[3,4]。</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)總體電路圖</p><p>　　第三章 硬件電路設計</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件介紹</p><p>　　系統(tǒng)硬件由以下幾個部分組成：</p

38、><p>　?。?）單片機 AT89C51</p><p><b>　?。?）計時電路</b></p><p><b>　?。?）計分電路</b></p><p><b>　?。?）按鍵開關(guān)</b></p><p>　　說明：整個系統(tǒng)只用一片AT89C51；

39、在圖中將計時電路與計分電路分開畫，只是為了能夠更好的更清晰的說明問題；并且在整個畫圖過程中將AT89C51引腳打亂是為了使圖示能夠更加的清晰明了。</p><p>　　3.1.1 單片機AT89C51簡介</p><p>　　MCS51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了很多品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中805

40、1是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到8031的名稱。</p><p>　　本課題中用到的芯片就是AT系列中的AT89C51單片機芯片。</p><p>　　AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k by

41、tes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C51提供了高性價比的解決方案[5,6]。</p><p>　　3.1.2 顯示器及其接口</p><p>　　3.1.2.1 顯示器介紹</p><p&

42、gt;　　顯示器是最常用的輸出設備，其種類繁多，但在單片機系統(tǒng)設計中最常用的是發(fā)光二極管顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）兩種。由于這兩種顯示器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，接口容易實現(xiàn)，因而得到廣泛的應用。</p><p>　　液晶顯示器分很多種類，按顯示方式可分為段式，行點陣式和全點陣式[7]。段式與數(shù)碼管類似，行點陣式一般是英文字符，全點陣式可顯示任何信息， 如漢字、圖形、圖表等。</p><

43、p>　　3.1.2.2 LED顯示器顯示方式</p><p>　　點亮LED顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示；二是動態(tài)顯示。在本次設計中，采用的是靜態(tài)顯示。</p><p>　　所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法

44、單片機中CPU的開銷小[1,2]。</p><p>　　所謂動態(tài)顯示，就是將要顯示的多位LED顯示器采用一個8位的段選端口，然后采用動態(tài)掃描一位一位地輪流點亮各位顯示器[1,2]。</p><p>　　3.1.3 CD4511芯片介紹</p><p>　　在本次設計中，由于只要求LED顯示器顯示0~~9十個數(shù)字，因此我們選用CD4511為LED顯示器的譯碼芯片。&

45、lt;/p><p>　　CD4511是將鎖存、譯碼、驅(qū)動三種功能集于一身的“三合一”電路[8]。鎖存器的作用是避免在計數(shù)過程中出現(xiàn)跳數(shù)現(xiàn)象，便于觀察和記錄。譯碼器將BCD碼轉(zhuǎn)換成7段碼，再經(jīng)過大電流反相器，驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管。譯碼器屬于非時序電路，其輸出狀態(tài)與時鐘無關(guān)，僅取決于輸入的BCD碼。</p><p>　　3.1.4 CD4094芯片介紹</p><p>

46、　　在本次設計的計分電路中，我們使用集成電路CD4094。CD4094是8位移位寄存器，它主要完成串行輸入，并行輸出8位數(shù)據(jù)的功能，所以又叫8位串/并轉(zhuǎn)換器。下圖3-1為CD4094的引腳圖：</p><p>　　圖3-1 CD4094引腳分布圖</p><p>　　3.1.5 74LS21芯片介紹</p><p>　　本次設計中的比分校正電路采用四輸入與門74L

47、S21來實現(xiàn)。74LS21是雙4輸入與門。在一個芯片里有兩個相同的單元，其中一個任何一個都是1/2斷口。同型號的74系列、74HC系列、74LS系列芯片，邏輯功能上是一樣的。下表為74、74HC、74LS系列芯片資料。</p><p>　　3.1.6 報警器</p><p>　　3.1.6.1 報警器的分類</p><p>　　蜂鳴器有兩類3大品種。一類是壓電式

48、，一類是電磁式，電磁式又有兩大品種，鐵振膜式和動圈式，二者原理一樣只是結(jié)構(gòu)不同。所有蜂鳴器都有兩種類型：純蜂鳴器和帶驅(qū)動的蜂鳴器，蜂鳴器都是用音頻信號驅(qū)動的，都是交流驅(qū)動[9]。</p><p>　　3.1.6.2 報警器工作原理</p><p>　　報警器的種類很多，比如：揚聲器，蜂鳴器等，本次設計采用的是電磁式蜂鳴器作為報警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、震動膜片以及外殼等

49、組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號通過電磁線圈，使得電磁線圈產(chǎn)生了一個磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。</p><p>　　3.2 計時電路部分</p><p>　　3.2.1 振蕩電路</p><p>　　本次設計要使用到AT89C51單片機的時鐘振蕩功能。AT89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳XTA

50、L1和XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器[10]。</p><p>　　振蕩電路如下圖3-2所示。外接石英晶體或者陶瓷諧振器以及電容C1，C2接在放大器的反饋電路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。諧振器本身對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度以及溫度的穩(wěn)定性，如果使用石

51、英晶體，推薦使用30pF，而使用陶瓷諧振器建議選擇40pF。</p><p>　　本次設計使用的是石英晶體諧振器，因此采用30pF的電容，頻率大小采用12MHZ與6MHZ均可，這里采用的是12MHZ晶振。</p><p>　　圖3-2 時鐘振蕩電路 </p><p>　　3.2.2 計時電路原理</p><p>　　本次設計中的計時部

52、分采用的是7段共陰LED顯示數(shù)碼管以及CD4511芯片構(gòu)成。由于本次設計采用的是靜態(tài)顯示，因此在連接電路時需要將CD4511的輸入端，即顯示數(shù)據(jù)口與AT89C51的P1.0~~P.13一一對應接上，并且由于采用了四個7段共陰數(shù)碼管，因此也要采用四個CD4511芯片與之對應，同時LE端分別與AT89C51 的P.2~~P2.3連接。</p><p>　　同時，CD4511的輸出直接與LED的a~~g相接，便可實現(xiàn)對

53、BCD的顯示。</p><p>　　3.2.3 計時電路原理圖</p><p>　　計時電路原理圖如圖3-3所示。</p><p>　　3.2.4 計時電路的工作原理</p><p>　　計時電路如圖3-3所示，主要由開關(guān)K5~~K7，單片機AT89C51，譯碼器以及LED顯示器構(gòu)成[11]。</p><p>　　

54、圖3-3 計時電路原理圖</p><p>　　計時電路工作過程如下：</p><p>　　當比賽準備開始的時候，當調(diào)時（十位）開關(guān)K5按下時，產(chǎn)生一個低電平；立即數(shù)00H取出，同時對應調(diào)分（十位）控制端P2.0的LE輸出高電平，表示此時可以向調(diào)分（十位）的CD4511發(fā)送數(shù)據(jù)，但CD4511的輸出端不會有輸出，因為LE=1時，CD4511鎖存。</p><p>　

55、　這時，只要將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)過P1口的P1.0送到CD4511的輸入端A~~D端，送完后，將LE清零。這時便可以將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)過CD4511譯碼后，從輸出端a~~g輸出，送LED顯示器顯示即可。調(diào)時按鍵開關(guān)每按一次，數(shù)字自動加1，直到調(diào)到需要設置的時間即可。</p><p>　　調(diào)時（個位）的操作方法與上面一樣。</p><p>　　時間設置完成后，啟動定時器T0開始定時計數(shù)。計

56、時采用倒計時，比如：設置的時間為45分鐘，則在LED上顯示4500四位數(shù)。定時T0計數(shù)60秒后中斷返回，繼續(xù)定時計數(shù)下一個60秒；同時則在4位LED顯示器上顯示4459四位數(shù)，表示時間已過去1秒鐘，即為44分59秒。</p><p>　　這樣一直持續(xù)下去，直到變?yōu)椤?000”時表示賽程結(jié)束。如果比賽中，裁判叫暫停，則只要按一下K7鍵，即可暫停計時。</p><p>　　3.3 計分電路部

57、分</p><p>　　8051系列單片機除了有4個8位并行口外，還有一個能同時進行串行發(fā)送和接收的全雙工串行通信口。它能同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，還能作為同步移位寄存器使用。球賽計分電路正是利用了8051單片機串行口可以外接串行輸入并行輸出移位寄存作用為輸出口來實現(xiàn)球賽比分刷新顯示的。</p><p>　　3.3.1 串行接口工作原理</p><p>　　MCS-51

58、系列單片機片內(nèi)有一個串行I／O端口，通過引腳 RXD(P3．0)和TXD(P3．1)可與外設電路進行全雙工的 串行異步通信。 </p><p>　　8051單片機的串行端口有4種基本工作方式，通過編程設置，可以使其工作在任一方式，以滿足不同應用場合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴展單片機的I／O電路；方式1多用于雙機之間或與外設電路的通信；方式2，3除有方式l的功能外，還可用作多機通信，以構(gòu)成分布

59、式多微機系統(tǒng)。串行端口有兩個控制寄存器(SCON和PCON)，用來設置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的波特率(每秒傳送的位數(shù))以及作為中斷標志等[5,12]。</p><p>　　本次設計的計分電路中，我們使用集成電路CD4094。CD4094是8位移位寄存器，它主要完成串行輸入，并行輸出8位數(shù)據(jù)的功能，是典型的串行/并行轉(zhuǎn)換芯片[13]。</p><p>　　其中引腳分布圖

60、中2腳DATA為串行數(shù)據(jù)輸入腳；3腳CLOCK為時鐘脈沖輸入；4、5、6、7、14、13、12、11腳為并行8位數(shù)據(jù)輸出，前7腳與LED顯示器a~~g引腳相連，11腳置空；8腳接地；16腳接電源5V。</p><p>　　3.3.2 比分校正控制電路</p><p>　　本次設計中的比分校正控制電路由四輸入與門74LS21和4個按鍵組成，其中K1、K2鍵接 74LS21的9、10腳，完成

61、甲隊加、減分控制；K3、K4鍵接74LS21的12、13腳，完成乙隊加、減分控制。有關(guān)74LS21集成電路的引腳分布及內(nèi)部原理構(gòu)造如下圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 74LS21引腳圖</p><p>　　74LS21芯片的主要引腳說明：</p><p><b>　　14腳為電源腳</b></p><p>

62、<b>　　7腳接地</b></p><p>　　1、2、4、5、9、10、12、13為與門輸入腳</p><p>　　6、8腳為與門輸出腳</p><p>　　3.3.3 計分電路原理圖</p><p>　　計分電路原理圖如圖3-5所示。</p><p>　　3.3.4 計分電路的工作原理&

63、lt;/p><p>　　計分電路主要由單片機AT89C51，串行/并行轉(zhuǎn)換器（CD4094），LED顯示器，74LS21以及按鍵開關(guān)組成。其工作過程如下：按鍵開關(guān)K1~~K4組成甲、乙兩隊加減分控制。按鍵K1~~K4一端接地，另一端輸入與門74LS21的12腳，9腳，7腳，4腳，以及單片機AT89C51的P3.5，P3.4，P0.2，P0.1，13腳接AT89C51的P3.2腳。當按鍵開關(guān)K1~~K4四個按鍵的任何一

64、個一位按下時，與門的8腳輸出都會產(chǎn)生低電平使單片機中斷，從而使相應LED顯示。因為按鍵開關(guān)按下時為低電平。</p><p>　　圖3-5 計分電路原理圖</p><p>　　3.4 球賽計時計分器的工作過程</p><p>　　整個籃球計時計分器的工作過程如下：</p><p>　　首先在比賽之前，接通電源，系統(tǒng)自動復位，此時計時電路與計分

65、電路中的共陰極數(shù)碼管全部顯示為0000和000 000；然后我們按照計時電路中的K5鍵來設置比賽時間的十位數(shù)，例如比賽時間上半場為20分鐘，則通過K5鍵，使數(shù)碼管1顯示“2”即可；再按下K6鍵，設置比賽時間的個位數(shù)，使數(shù)碼管2顯示“0”即可。一般比賽時間為40分鐘，所示只需要按下K5鍵顯示“4”，按下K6鍵顯示“0”即可。</p><p>　　時間設置好時，等待賽程開始，當裁判吹響哨聲時，啟動計時，這時計時電路便

66、開始工作，計時采用到計時方式，即從20分鐘減為0分鐘表示上半場結(jié)束。上半場結(jié)束時，蜂鳴器會發(fā)出10秒鐘響聲，通知上半場結(jié)束，這時按下K7鍵，便完成了甲、乙兩隊的分數(shù)交換。在整個賽程中，我們還要對兩隊比分進行及時刷新，這時我們通過計分電路中的K1~~K4鍵完成此功能，K1和K2鍵完成甲隊加分、減分，K3和K4鍵完成乙隊加分、減分。按鍵每按一下，表示加上或者減去1分。</p><p>　　由于加分、減分我們采用中斷完

67、成，且加、減分的中斷優(yōu)先權(quán)小于計時電路中的中斷優(yōu)先權(quán)，所以不會對計時電路造成影響。如果在賽程過程中，一方的教練申請暫停時，經(jīng)裁判批準，我們立即按下K7鍵，即可以暫停計時，暫停時間到時，再按下K7鍵繼續(xù)計時，直至上半場賽程結(jié)束，蜂鳴器會發(fā)出10秒的響聲。下半場的流程和上半場基本上是一樣的。</p><p>　　第四章 軟件編程及調(diào)試</p><p><b>　　4.1 軟件設計&

68、lt;/b></p><p>　　軟件的編程設計是單片機系統(tǒng)設計的核心部分，也是能否實現(xiàn)預定功能的關(guān)鍵。單片機編程常用的語言是C語言和匯編語言，最終都要轉(zhuǎn)為Intel HEX格式或二進制格式(Binary)文件拷入單片機芯片內(nèi)。這里我們使用的是匯編語言進行編程設計。</p><p>　　4.1.1 編程設置及總流程框圖</p><p>　　編程前，必須設置好

69、地址、數(shù)據(jù)以及控制信號。</p><p>　　編程單元的地址加在P1口和P2口的P2.0—P2.3（11位地址范圍為0000H—0FFFH），數(shù)據(jù)從P0口輸入，引腳P2.6、P2.7、P3.6、P3.7的電平設置參考校驗電路，/PSEN為低電平，RST保持高電平，EA/Vpp引腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電壓，ALE/PROG引腳輸入編程脈沖。</p><p>　　本次設計的程序流

70、程圖如下圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 程序流程圖</p><p>　　4.1.2 主要模塊說明</p><p>　　4.1.2.1 計時部分模塊流程</p><p>　　圖4-2 計時部分流程圖</p><p>　　4.1.2.2 記分部分模塊流程</p><p>　　圖

71、4-3 計分部分流程圖</p><p><b>　　4.2 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　4.2.1 軟件調(diào)試</p><p>　　上電時對系統(tǒng)中進行檢測是單片機程序中的一個良好設計。在硬件設計時也應該細細考慮將各個使用到的芯片、接口設計成容易使用軟件進行測試的模式。</p><p>　　很多有經(jīng)驗的單片機設

72、計者都會在系統(tǒng)上電時（特別是第一次上電時）進行全面的檢測，或者更進一步，將系統(tǒng)的運行狀態(tài)中分為測試模式和正常運行模式，通過加入測試模式對系統(tǒng)進行詳細的檢測，使得系統(tǒng)的批量檢測更為方便容易。</p><p>　　另外要注意的是，一個簡單明了的故障顯示界面也是頗要費得心思的。比如：系統(tǒng)的外部RAM（數(shù)據(jù)存儲器）是單片機系統(tǒng)中常用的器件。外部RAM 如果存在問題，程序通常都會成為無法控制。</p><

73、;p>　　因此，程序在啟動時（至少在第一次上電啟動時）一定要對外部RAM 進行檢測。</p><p><b>　　檢測內(nèi)容包括：</b></p><p>　　（1）檢測RAM 中的單元。這主要通過寫入和讀出的數(shù)據(jù)保持一致。</p><p>　?。?）檢測單片機與RAM 之間的地址數(shù)據(jù)總線?？偩€即沒有互相短路，也沒有連接到“地”上。另外，很

74、多芯片，都提供了測試的方法。如串行通信芯片UART，都帶環(huán)路測試的功能。</p><p>　　另外，在仿真前要做好充分的準備。單片機硬件仿真器給單片機開發(fā)者帶來了極大的方便，同時也很容易造成人的依賴性。很多時候，沒有仿真器卻能促使工程師寫出更高質(zhì)量的程序。在硬件仿真調(diào)試之前，下面準備工作將是必要的：</p><p>　?。?）程序編完后，對代碼仔細逐行檢查。檢查代碼的錯誤，建立自己的代碼檢

75、查表，對經(jīng)常易錯的地方進行檢查。檢查代碼是否符合編程規(guī)范。</p><p>　?。?）對各個子程序進行測試。測試的方法：用程序測試程序，編制一個調(diào)用該子程序的代碼，建立要測試子程序的入口條件，再看看它是否按預期輸出結(jié)果。</p><p>　　（3）如果代碼有修改，再次對代碼進行檢查。</p><p><b>　　第五章 結(jié)論</b></p

76、><p>　　在本次畢業(yè)設計，我通過基于典型單片機AT89C51的設計和應用，對于單片機工作原理，功能有了宏觀的了解，并對單片機匯編程序的應用有了新的、進一步的認識。</p><p>　　在本次設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，給我的感覺就是下手很難，很不順手，看似很簡單的電路，要動手把它給設計出來，是很難的一件事，主要原因是我們沒有經(jīng)常動手設計過電路。另外單片機系統(tǒng)的知識似懂非懂，而且很多知識

77、當時弄明白了，現(xiàn)在要用的時候又不記得，造成我用了大量的時間去查閱各種資料和程序命令，因此整個過程時間安排不合理。由于設計的計劃沒有安排好，設計的時間極為倉促，尤其是在硬件調(diào)試的過程中出現(xiàn)了很大的問題。另外資料的查找也是一大難題，這就要求我們在以后的學習中，應該注意到這一點，更重要的是我們要學會把從書本中學到的知識和實際的電路聯(lián)系起來，這不論是對我們以后的就業(yè)還是學習，都會起到很大的促進和幫助。</p><p>　

78、　在利用單片機設計簡易LED顯示屏的整個設計過程中，從電路的設計，元器件的采購，電路的調(diào)試，程序的編寫以及最后的電路板的制作，我都親自參與了設計與制作，這對我對于理論和實際相結(jié)合有了新的認識。</p><p>　　本次設計測試結(jié)果以及不足之處：</p><p>　　上電復位后，進行定時設置，設置完成后，啟動計時。計時過程中按下K1～K4觀察分電路是否工作正常。</p><

79、;p>　　計時結(jié)束后，是否有報警音出現(xiàn)。上半場計時結(jié)束后，按下比分交換鍵，看比分是否產(chǎn)生交換。測試結(jié)果：計時電路可完成倒計時，暫停，繼續(xù)等功能，在比賽時間到后可進行報警。記分電路工作正常，可完成對比分的刷新與暫存。但在測試過程中發(fā)現(xiàn)，在比賽上半場時間到后，不能進行比分的交換。</p><p>　　進行分析后得出結(jié)論如下：系統(tǒng)電路部分設計沒有原則性的錯誤，因此硬件部分功能完好。但因為軟件系統(tǒng)編寫方面的疏忽，在

80、比分交換及計時部分沒有能很好的實現(xiàn)。除此之外，軟件達到了系統(tǒng)的要求。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　值此論文完成之際，謹向給予我指導、關(guān)心和幫助的老師、同學、朋友、親人表示最衷心的感謝。</p><p>　　本研究及學位論文是在我的導師xx老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益

81、求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，韓老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。</p><p>　　在此謹向xx老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意！</p><p>　　在此，我還要感謝在一起愉快的度過本科生活的電氣072班各位同學，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。</p><p>　　在論文

82、即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]徐惠民，安德寧.單片微型計算機原理、接口及應用.第二版.北京：北京郵電大學出版社.2000

83、 </p><p>　　[2]元增民. 單片機原理與應用.—長沙：國防科學大學出版社. 2006[2]王福瑞.單片微機測控系統(tǒng)設計大全[M].北京：北京航空航天大學出版社.1998</p><p>　　[3]李東生.Protel99 SE電路設計技術(shù)入門與應用.第一版.北京：電子工業(yè)出版社.2002</p>

84、<p>　　[4]馬忠梅. 單片機外圍電路設計 —北京：北京航空航天大學出版社.2005</p><p>　　[5]李全利. 單片機原理及接口技術(shù).--北京:北京航空航天大學出版社.2004.1</p><p>　　[6]薛均義、張彥斌. MCS-51 系列單片微型計算機及其應用.--西安:西安交通大學出版社 .2005.1</p><p>　　[7]彭

85、為.黃科，雷道仲.單片機典型系統(tǒng)設計實例精講.北京：電子工業(yè)出版社.2006</p><p>　　[8]樓然苗.51系列單片機設計實例.—北京：北京航空航天大學出版社.</p><p><b>　　2006.4</b></p><p>　　[9]唐桃波、陳玉林. 基于AT89C51的智能無線安防報警器 .電子設計應用 ,2003, (6) :

86、49～51</p><p>　　[10]王福瑞.單片機測控系統(tǒng)設計大全.北京：北京航空航天大學出版社.2002</p><p>　　[11]范立南.PROTUES仿真軟件實例使用指南. —北京：電子工業(yè)出版社. 2004.6</p><p>　　[12] Compaq, Intel, Microsoft, NEC.Universal Serial Bus Speci

87、fication V1.1[S].1998</p><p>　　[13] Philips，Augest.PDIUSBDI2 DataSheet[EB]. 20 </p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　程序代碼：</b></p><p>　　ORG 0000H<

88、;/p><p>　　AJMP LK1 ；主程序地址</p><p>　　ORG 000BH ；定時中斷入口地址</p><p>　　AJMP CTCO</p><p>　　ORG 0013H ；外部中斷入口地址</p><p>

89、　　AJMP CXT</p><p>　　LK1： MOV 33H,#00H ；甲隊記分清0</p><p>　　MOV 34H,#00H </p><p>　　MOV 35H,#00H</p><p>　　MOV 36H,#00H ；乙

90、隊記分清0</p><p>　　MOV 37H,#00H </p><p>　　MOV 38H,#00H</p><p>　　MOV 40H,#00H ；記時分鐘清0</p><p>　　MOV 41H,#00H</p><p>　　CLR P0.

91、0</p><p>　　Mp: CLR P2.0 ;計時牌子清零</p><p>　　CLR P2.1 ；分分秒秒清0</p><p>　　CLR P2.2 </p><p>　　CLR P2.3</p><p>

92、　　MOV P1,#00H</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB P2.0</p><p>　　SETB P2.1</p><p>　　SETB P2.2</p>

93、<p>　　SETB P2.3</p><p>　　MOV 42H,#05H ；送秒鐘初值59秒</p><p>　　MOV 43H,#09H</p><p>　　MOV SCON,#00H ;計分牌子清零程序</p><p>　　CLR P3.7</p><

94、p>　　MOV R1,#33H</p><p>　　MOV R2,#06</p><p>　　LP: MOV A,@R1</p><p>　　MOV DPTR,#TAB ；取顯示數(shù)</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　

95、MOV SBUF,A ；通過串行口發(fā)顯示數(shù)據(jù)</p><p>　　JNB TI,$ ；是否發(fā)送完畢</p><p>　　CLR TI ；清除標志位</p><p><b>　　INC R1</b></p><p>　　DJNZ

96、 R2,LP ；6次是否 發(fā)送完畢</p><p>　　SETB P3.7 ；顯示數(shù)據(jù)</p><p>　　LK3: JB P2.4,LK6 </p><p>　　ACALL D10MS</p><p>　　JB P2.4,LK3

97、 </p><p>　　ACALL D2S</p><p>　　LK4: JB P2.4,LK3 ;調(diào)整分鐘(十位)</p><p>　　CLR P2.0 ；顯示分鐘十位數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV P1,40H</p>

98、;<p>　　SETB P2.0</p><p>　　ACALL D2S ；調(diào)用延時程序</p><p>　　INC 40H ；將十位加1</p><p>　　MOV A,40H</p><p>　　CJNE A,#0AH,LK4 ;

99、十到了沒有</p><p>　　MOV 40H,#00H</p><p>　　AJMP LK4</p><p>　　LK6: JB P2.5,LK5 </p><p>　　ACALL D10MS</p><p>　　JB P2.5,LK6</

100、p><p>　　ACALL D2S</p><p>　　LK7: JB P2.5,LK6 ; 調(diào)分鐘(個位)</p><p>　　CLR P2.1 ；顯示分鐘個位數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV P1,41H</p><p&

101、gt;　　SETB P2.1</p><p>　　ACALL D2S ；調(diào)用延時程序</p><p>　　INC 41H ；將個位加1</p><p>　　MOV A,41H</p><p>　　CJNE A,#0AH,LK7 ；十到了沒有&l

102、t;/p><p>　　MOV 41H,# 00H</p><p>　　AJMP LK7</p><p>　　LK5: JB P2.6,LK3 ;等待啟動計時</p><p>　　ACALL D10MS</p><p>　　JB P2.6,LK5&

103、lt;/p><p>　　CLR P2.2 ；顯示秒鐘十位</p><p>　　MOV P1,42H</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB P2.2&

104、lt;/p><p>　　CLR P2.3 ；顯示秒鐘個位</p><p>　　MOV P1,43H</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB P2.3&

105、lt;/p><p>　　SETB P0.0 ;點亮計時指示燈</p><p>　　MOV TMOD,#01H ;定時中斷初始化</p><p>　　MOV TL0,#0B0H ；送定時初值</p><p>　　MOV TH0,#3CH</p>

106、<p>　　SETB ET0 ；開放定時中斷</p><p>　　SETB EX1 ；開放外部中斷</p><p>　　CLR IT0 ；外部中斷低電平有效</p><p>　　SETB TR0

107、 ；啟動定時</p><p>　　MOV R0,#14H</p><p><b>　　SJMP $</b></p><p>　　CTCO: JNB P2.6,LK8 ;定時中斷程序</p><p>　　DJNZ R0,NEXT ;一秒鐘到了嗎?&

108、lt;/p><p>　　MOV R0,#14H</p><p>　　DEC 43H</p><p>　　CLR P2.3 ;顯示時間</p><p>　　MOV P1,43H ；顯示秒鐘個位</p><p><b>　　NOP</

109、b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB P2.3</p><p>　　CLR P2.2 ；顯示秒鐘十位</p><p>　　MOV P1,42H</p><p><b>　　NOP</b

110、></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB P2.2</p><p>　　CLR P2.1 ；顯示分鐘個位</p><p>　　MOV P1,41H</p><p><b>　　NOP</b&

111、gt;</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB P2.1</p><p>　　CLR P2.0 ；顯示分鐘十位</p><p>　　MOV P1,40H</p><p><b>　　NOP</b>

112、</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB P2.0</p><p>　　MOV A,43H</p><p>　　CJNE A,#00H,NEXT ；秒鐘個位回到0沒有</p><p>　　MOV 43H,#0AH ；秒鐘個位送

113、初值10</p><p>　　MOV A,42H</p><p>　　CJNE A,00H,LP3 ；秒鐘十位回到0沒有</p><p>　　MOV 42H,#05H ；秒鐘十位送初值5</p><p>　　MOV A,41H</p><p>　　CJNE A,#00

114、H,LP2 ；分種個位回到0沒有</p><p>　　MOV 41H,#09H ；分鐘個位送初值9</p><p>　　MOV A,40H</p><p>　　CJNE A,#00H,LP1 ；分鐘十位回到0沒有</p><p>　　CLR P0.0 </p

115、><p>　　CLR P3.6 ;時間到發(fā)出警備10S</p><p>　　ACALL D10S</p><p>　　SETB P3.6</p><p>　　KP11: JB P2.6,KP11 ；等待交換</p><p>　　AJM

116、P KP12 ；去兩隊分數(shù)交換程序 </p><p>　　LK8: ACALL D10MS </p><p>　　JB P2.6,CTCO ;計時暫停處理</p><p>　　CLR P0.0</p><p>　　LK9: