篮球赛计分计时器的设计和制作毕业论文范文（设计）

论文题目篮球赛计分计时器的设计和制作目录【内容摘要】7【关键词】71、概述72、系统总体设计83、硬件设计电路图84、系统硬件设计941基本功能简介942电路工作原理10421计分电路10422计时电路1043AT89S51单片机电路模块10431AT89S51单片机的功能和管脚引用10432单片机小系统电路结构1144显示器及其接口1144174HC164芯片管脚功能及电路114428位数码管1244374HC164电路连接124544键盘工作原理1246报警器13475V的稳压电源14471L7805稳压芯片管脚14472稳压电路设计与原理145、系统软件设计1551主函数流程图1552键盘扫描流程图156、系统的制作与调试1661上电初始化系统1662分数的修改和增减1663实验结果1664系统实物图177、总结18参考文献19ABSTRACT20KEYWORDS20致谢21篮球赛计分计时器的设计和制作电子信息工程123456789哈哈指导老师XXX副教授【内容摘要】随着科技的发展，篮球计分计时器不仅应用于NBA，CBA这样专业的篮球赛场上，也广泛应用于民用的普通球场上。本文详细介绍一种基于AT89S51单片机的篮球计分计时器的设计。该设计不仅介绍了AT89S51单片机的工作原理，还介绍了单片机端口复用和内部定时器的控制方法。介绍了显示电路的工作过程和键盘扫描的控制原理，介绍了报警电路的设计和工作过程。本设计具有低功耗，可靠性，安全性以及成本低的特点。应用了数字电路，模拟电路，单片机等专业理论知识，符合本专业的培养目标。【关键词】篮球计分计时；单片机；系统设计与制作1、概述体育比赛计时计分系统是对体育比赛过程中所产生的时间,比分等数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，体育比赛的计时计分系统包括测量类，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，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统。篮球比赛的计时计分系统由计时器，计分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计分系统设备应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，以便实现高比赛现场感，表演娱乐观众等功能目标。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特的优点，使单片机迅速得到了推广应用，目前已经成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部位。世界各大电气厂家，测控技术企业，机电行业，竞相把单片机应用于产品更新，作为实现数字化，智能化的核心部件。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，综合控制器和24秒控制器等组成。2、系统总体设计由于本系统的硬件设计较为简单，外围电路也相对少，只是写软件的时候比较复杂，采用以AT89S51单片机作为主控处理器，里面已经集成了很多功能，所以很多软件处理就可以使用内部资源。系统设计框图如下单片机键盘场地标致报警显示3、硬件设计电路图S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S1S12S13S14S15S16DIG0DIG1DIG2DIG3ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUA2ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUA1ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUA0ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUB2ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUB1ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPFENSHUB0SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164SDA1/OUT03SDA2/OUT14SCL8/OUT25/OUT36/OUT410/OUT51GND7/OUT612VC14/OUT71374HC164VCVCVCVCVCVCOSCINBIT0BIT1BIT2BIT3BIT4BIT5BIT6BIT7BIT0BIT1BIT2BIT3BIT4BIT5BIT6BIT7BIT10BIT11BIT12BIT13BIT14BIT15BIT16BIT17BIT10BIT11BIT12BIT13BIT14BIT15BIT16BIT17BIT00BIT01BIT02BIT03BIT04BIT05BIT06BIT07BIT00BIT01BIT02BIT034BIT05BIT06BIT07BITB0ITB1ITB2ITB3ITB4ITB5ITB6ITB7BITB0ITB1ITB2ITB3ITB4ITB5ITB6ITB7BITB10ITB1ITB12ITB13ITB14ITB156ITB17ITB18BITB10ITB1ITB12ITB13ITB14ITB15ITB16ITB17BITB0ITB012ITB03ITB04ITB05ITB06ITB07ITB08BITB0ITB01ITB02ITB03ITB04ITB05ITB06ITB07SDASDASDASDASDASDASCLSCLSCLSCLSCLSCL1234J1SCLSDAVCGND数数数VIN1GND2VOUT37805T175VS1LED1LED2C2100U/16VC3470U/16VR4223R12231234D1F1220V75V数数P101P0039P112P0138P123P0237P134P0336P145P0435P156P0534P167P063P178P0732RST9EA/VP31P3010ALE/PROG30P311PSEN29P3212P2728P3313P2627P3414P2526P3515P2425P3616P2324P3717P222318XTAL2P21219XTAL1P202120GNDVC4089S51470470470470470470470470VCP00P01P02P03P04P05P06P07Y124MC133PC233PVCS1C122UVCR1210KVCLS1SPEAKERR150KC110U1188227733664455JP1HEADER4X2VCC4220U/16V00100110IN5IN6IN7IN8DIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG6DIG7VC4、系统硬件设计41基本功能简介电路都采用单片机作为核心元件，利用个8段共阳数码管作为显示器件。6个用于记录甲、乙两队的分数，每队3个，显示分数范围可达000999分。足够赛程计分的需要4个用于显示倒计时时间2个用于显示秒进攻时间1个用于显示比赛的节数。比赛前，将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至倒计时到零为止。计时范围可达到00分00秒99分59秒，能满足实际赛程计时的需要。为了配合计时器调整时间和计分器校正比分，设计了4X4按键，K1K9用于输入甲、乙两队的分数。K11用于启动和暂停赛程时间等功能（当时间变为零时该按键用来调节数，K12K13用于调整时间，K14用来复位24秒。另外还设计了定时报警系统，即一次进攻时间和比赛时间到时扬声器发出不同的报警声，提示进攻时间到或赛程结束。42电路工作原理421计分电路主要由单片机AT89S51、LED数码显示器、及按键开关组成。其工作过程如下按键开关K7K10组成甲、乙两队加减分控制。K7为甲队加分，K8为减分；K9为乙对加分，K10为减分。422计时电路主要由按键开关K2K5、单片机AT89C51及LED显示器等构成，采用双电源供电。单片机采用5V，数码管采用15V采用单片机直接驱动数码管显示。其工作过程如下当K2按下时秒显示加1；当K2按下时,秒显示减1；当K4按下时分钟显示加1，当K5按下时分钟显示减1。时间设置完后，启动定时器T1开始倒计时，待到24秒进攻时间结束时，喇叭发出警告声并停止计时。按下K11键复位24秒，等待比赛重新开始，按下K6键启动计时，若比赛过程中有进球，需要给某队加分。在该队完成投篮并命中时，按下K6键暂停计时，加完比分后，等待裁判吹响开场哨，再启动计时，比赛继续进行。比赛过程中有某队在24秒进攻时间内投篮，算完成一次进攻，这时马上按下K11，复位24秒，重新算一次进攻时间。如果比赛中裁判叫暂停，则只要按一下K6键，即可暂停计时。43AT89S51单片机电路模块431AT89S51单片机的功能和管脚引用AT89S51是一个低功耗，高性能8位单片机，片内含4KBYTESISPINSYSTEMPROGRAMMABLE的可反复擦写1000次的FLASH只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFLASH存储单元。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。本设计只用到12个I/O口，其中P2口是用作键盘接收数据，P0口是用作数码管输送数据。P1口的4个I/O口是用作场地选择。432单片机小系统电路结构44显示器及其接口44174HC164芯片管脚功能及电路74HC164、74HCT164是高速硅门CMOS器件，与低功耗肖特基型TTLLSTTL器件的引脚兼容。74HC164、74HCT164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟CP每次由低变高时，数据右移一位，输入到Q0，Q0是两个数据输入端（DSA和DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位MR输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。图2IEC逻辑符号引脚信息4428位数码管八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极COM的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极COM的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。44374HC164电路连接74LS164为串行输入并行输出的移位寄存器，可以作为静态显示器接口，接在89C51的串行口上用于数码的显示。数码显示模块如图25所示。4544键盘工作原理键盘对单片机输入数据，键盘为44矩阵键盘，用AT89S51的并行口P1接44矩阵键盘，以P10P13作输入线，以P14P17作输出线44矩阵键盘识别处理每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。键盘原理图见图3246报警器LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386内部电路原理图如图所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。报警器电路原理图如下LS1SPEAKERR150KC2005C3103R210C110U1188227733664455JP1HEADER4X2INVCCC4220U/16V475V的稳压电源471L7805稳压芯片管脚常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78系列和负电压输出的79系列。故名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO220的标准封装，也有9013样子的TO92封装。472稳压电路设计与原理如下图所示，电路先用一个降压器把220V电压降为75V的交流电。然后用4007二级管进行整流，再经过7805稳压，滤波后就可以得到5V，1A的电压电流供单片机和外围电路使用了。电路原理图如下VIN1GND2VOUT37805T175VS1LED1LED2C21000U/16VC3470U/16VR4223R12231234D1F1220V75V数数5、系统软件设计51主函数流程图开始初始化按键12是否按下比分修改时间修改刷屏重启显示延迟分数增减启动是否有键按下暂停到24S进攻时间报警每小节结束时间是否到中场消息52键盘扫描流程图开始有按键延迟行扫描列扫描键值查表返回6、系统的制作与调试61上电初始化系统在单片机工作之前，一定要连接好电源，并且检查电源是否接反，确定无误之后，可以上电开始工作，上电之后，看看所有的数码管显示是否正常，如果某个数码管不归零，还得先调节它为0。然后按下开启键，这样就可以计时分计分了。62分数的修改和增减分数的修改和时间的修改是通过键盘来控制的，具体的按键控制如下0和1是蓝队的分数增加，2和3是红队的分数增加。按键10是比分的修改，进入修改模式之后，按键10闪烁数值移动，可以修改对应闪烁的值，输入09可以修改相应的值了，按键11是退出按键12是启动按钮按键13是比赛时间和第几场的修改，进入调试模式后，按键10是闪烁数值移动，可以修改对应的值，输入正确时间即可，按键11退出按键14是比赛时暂停或突发事件停止按键15是继续比赛同时也是复位进攻时间63实验结果经过硬件的制作和软件的调试，现在已经全部实现了题目要求的功能，分数的调整和时间的修改使用了键盘调试，相对方便。时间采用倒计时方式显示，比较直观。在蒋教师的指导下，我已经把功能美化了，效果也比较完美。64系统实物图7、总结本作品采用8位AT89S51单片机作为控制核心，利用单片机内部的中断和定时器为时间计时，这样可以减少外围的其它计数芯片和控制电路，从而可以减少成本。按键使用4X4键盘，因为有16个按键可以组合使用，使在控制和时间，分数的修改更为方便。显示部分使用74HC164芯片驱动的数码管，其它显示部分可以用液晶来显示，比如说中文液晶12864，可以显示汉字和字母，还有英文液晶204，1602等，但是用液晶的缺点就可以价格高，还有不直观。因为在球场上我们是为了方便观众观看的，显示出来的数字大才能让观众看得见，如果我就选择数码管，亮度高，数字清晰，而且便于携带。虽然如此，但是由于条件有限，本作品仍然不能推广使用，首先是数码管的尺寸不达到要求，赛场上使用的数码管一般为大型的数码管，这样可能保证赛场上所有的观众都能看得见，如果条件许可我想用点阵来制作输出的效果会更好，并且以滚动的形式显示，这样会有立体感。如果有机会的话，我想以后我会做一个真实的商业产品，供大家使用。参考文献1楼然苗,李光飞单片机课程设计指导北京航空航天大学出版社20072蔡朝洋单片机控制实习与专题制作北京航空航天大学出版社20063闵锐,徐勇,孙峥电子线路基础西安西安电子科技大学出版社200364TIMWILLIAMS电路设计技术与技巧北京电子工业出版社200655谢自美电子线路设计实验测试（第二版）武昌华中科技大学出版社,200076童诗白，华成英模拟电子技术基础高等教育出版社2003年7陈明荧8051单片机设计实训教材清华大学出版社2004年8全国大学生电子设计竞赛组委会第四届全国电子设计竞赛获奖作品选编北京理工大学出版社2001年9张友德赵志英途时亮单片微型机原理应用与实验复旦大学出版社2004年10阎石数字电子技术基础高教出版社2004年DESIGNANDPRODUCTIONOFBASKETBALLSCOREBOARDTIMERABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,BASKETBALLSCOREBOARDTIMERISNOTONLYAPPLIESTONBA,CBAPROFESSIONALBASKETBALLCOURT,ALSOWIDELYUSEDI