基于单片机的篮球计时计分器设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的篮球计时计分器设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

有 LED和 LCD 两种方式。 由于这两种显示器结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛的应用。 两者之间的 区别： （ 1）二极 本身发光， 液晶本身不发光，只是透射光。 （ 2） 二极管体积大，图像质量一般，适合作室外大屏幕，价格较低。 液晶成本较高，面积无法做得很大，但图像质量很好，适合做显示器。 （ 3）二 极管耗电大，液晶耗电小。 （ 4） 二极管图像刷新率低，液晶的高。 在本次设计中采用 LED 显示器。 2）数码管结构与原理 发光二极管 LED（ Light Emitting Diode）是一种通电后能发光的半导体器件，其导电性质与普通二极管类似。 LED数码显示器就是由发光二极管组合而成的一种新型显示器件，但是由于低功耗的要求， LCD 显示器越来越被广泛地使用。 f9g10e1d2c4DP5b6a7DS3 图 32 LED显示器 12 如图 32 所示： LED 数码管显示器是由 8个发光二极管组成的，当发光二极管导通时，相应的点或线段发光，将这些发光二极管排成一定的图形，控制不同组合的二极管导通，就可以显示出不同的字形和 符号。 单片机系统中常用的 LED显示器为七段显示器，再加上一个小数点，因此也可以把它称之为八段数码管显示器。 LED 显示器有两种不同的形式：一种是 8 个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极 LED 显示器；另一种是 8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极 LED 显示器。 如图 33 所示： 图 33 (a)共阴 LED (b)共阳 LED 3） LED 显示器显示方式 点亮 LED 显示器有两种方 式：一是静态显示；二是动态显示。 在本次设计中，采用的是静态显示。 这种电路的优点在于：在同一时间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端口资源较多。 在数据较多的时候，往往不采用这种设计，而是采用动态显示方式。 CD4094 芯片介绍 在本次设计的计分电路中，我们使用集成电路 CD4094。 CD4094是 8位移位寄存器，它主要完成串行输入 /并行输出 8位数据的功能，所以又叫 8 位串 /并转换器。 图 34 为 CD4094的引脚图： 13 图 34 CD4094引脚分布图 74LS21 芯片介绍 本次设计中的比分校正电路采用四输入与门 74LS21 来实现。 74LS21是双 4输入与门。 在 一个 芯 片里有两个相同的单元，其中一个任何一个都是 1/2断口。 同型号的 74 系列、 74HC系列、 74LS 系列芯片，逻辑功能上是一样的。 表 7 74HC、 74LS系列芯片资料。 表 7 74HC、 74LS相关资料表 系列 电平 典型传输延迟 ns 最大驱动电流 AHC CMOS 8/8 AHCT COMS/TTL 8/8 HC COMS 25 8/8 HCT COMS/TTL 25 8/8 ACT COMS/TTL 10 24/24 F TTL 15/64 ALS TTL 10 15/64 LS TTL 18 15/24 14 报警器 1） 报警器的分类 报警器的种类很多，比如：扬声 器，蜂鸣器等， 蜂鸣器有两类品种。 一 类是压电式，一类是电磁式，电磁式又有两大品种，铁振膜式和动圈式，二者原理一样只是结构不同。 所有蜂鸣器都有两种类型：纯蜂鸣器和带驱动的蜂鸣器，蜂鸣器都是用音频信号驱动的， 都 是交流驱动。 2) 报警器工作原理 本次设计采用的是电磁式蜂鸣器作为报警器。 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、震动膜片以及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号通过电磁线圈，使得电磁线圈产生了一个磁场。 振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性的振动发声。 振荡电路 本次设计要使用到 AT89C51单片机的时钟振荡功能。 AT89C51中有一个用于构成内部震荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和XTAL2 分别是该放大器的输入和输出端。 这 个放大器与作为反馈元件与片外石英晶体或者陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。 15 图 35 时钟振荡电路 图 36 外部时钟电路 计时电路的工作原理 计时电路如图 37 所示，主要由开关 K5K7，单片机 AT89C51，译码器以及LED 显示器构成。 16 图 37 计时电路原理图 其工作过程如下： 当比赛准备开始的时候，当调时（十位）开关 K5 按下时，产生一个低电平；立即数 00H 取出，同时对应调分（十位）控制端 17 的 LE 输出 高电平，表示此时可以向调分（十位）的 CD4511 发送数据，但 CD4511的输出端不会有输出，因为 LE=1时， CD4511锁存。 这时，只要将要显示数据的代码经过 P1口的 CD4511的输入端 AD端，送完后，将 LE清零。 这时便可以将要显示数据的代码经过 CD4511译码后，从输出端 ag 输出，送 LED显示器显示即可。 调时按键开关每按一次，数字自动加 1，直到调到需要设置的时间即可。 计分电路部分 AT89C51单片机除了有 4个 8位并 行口外，还有一个能同时进行串行发送和接收的全双工串行通信口。 它能同时发送和接收数据，还能作为同步移位寄存器使用。 球赛计分电路正是利用了 AT89C51单片机串行口可以外接串行输入并行输出移位寄存作的功能来作为输出口实现球赛比分刷新显示的。 串行接口工作原理 AT89C51 单片机片内有一个串行 I／ O端口，通过引脚 RXD(P3． 0)和 TXD(P3． 1)可与外设电路进行全双工的 串行异步通信。 AT89C51 单片机的串行端口 有 4种基本工作方式，通过编程设置，可以使其工作在任一方式，以满足不同应用场合的需要。 其中，方式0 主要用于外接移位寄存器，以扩展单片机的 I／ O 电路；方式 1多用于双机之间或与外设电路的通信；方式 2， 3 除有方式 l 的功能外，还可用作多机通信，以构成分布式多微机系统。 串行端口有两个控制 18 寄存器 (SCON 和 PCON)，用来设置工作方式、发送或接收的状态、特征位、数据传送的波特率 (每秒传送的位数 )以及作为中断标志等。 串行端口有一个数据寄存器 SBUF(在特殊功能寄存器中的字节地址为 99H)，该寄存器为发送和接收所共同。 发送 时，只写不读；接收时，只读不写。 在一定条件下，向 SBUF写入数据就启动了发送过程；读 SBUF 就启动了接收过程。 串行通信的波特率可以程控设定。 在不同工作方式中，由时钟振荡频率的分频值或由定时器 T1 的溢出率确定，使用十分方便灵活。 计分电路的工作原理 计分电路主要由单片机 AT89C51，串行 /并行转换器（ CD4094），LED 显示器， 74LS21 以及按键开关组成。 19 图 38 计分电路的原理图 其工作过程如下：按键开关 K1K4 组成甲、乙两队加减分控制。 按键 K1K4一端接地，另一端输入与门 74LS21 的 9脚， 10 脚， 12 脚，13脚，以及单片机 AT89C51的 ， ， ， ， 8脚接 AT89C51 20 的 脚。 因为按键开关按下时为低电平 ，当按键开关 K1K4 四个按键的任何一个按下时，与门的 8 脚输出都会产生低电平使单片机中断，从而使相应 LED 显示。 21 第四章 篮球计时计分器软件设计 篮球 计时计分器的工作过程 本次设计的程序 流程图如 41： Y N Y N Y N N N Y Y 图 41 程序流程图 开始 定时清零 甲乙两队分数清零 设置定时 时间如： 20分钟 启动键是否按下 倒计时开始定时 定时时间到否 暂停键是否按下 交换键是否按下 甲乙两队交换分数，并显示 蜂鸣器响 10 秒 对应甲乙两队加减分数 K K K K4是否按下 22 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 0000 和 000 000；然后我们按照计时电路中的 K5 键来设置比赛时间的十位数，例如比赛时间上半场为 20 分钟，则通过 K5键，使数码管 1显示“ 2”即可；再按下 K6 键，设置比赛时间的个位数，使数码管 2 显示“ 0”即可。 一般比赛时间为 40 分钟，所示只需要按下 K5 键显示“ 4”，按下 K6键显示“ 0”即可。 时间设置好时，等待赛程开始，当裁判吹响哨声时，启动计时，这时计时电路便开始工作，计时采用倒计时方式，即从 20 分钟减为 0表示上半。