单片机课程设计篮球比赛计分牌的设计

1、精品文档西安文理学院机械与材料工程学院课程设计报告专业班级课 程单片机课程设计题目单片机课程设计篮球比赛计分牌的设计学号学生姓名指导教师2016年11月西安文理学院机械与材料工程学院课程设计任务书学生姓名 专业班级 学号 指导教师 职 称 讲师 教研室课 程单片机课程设计题目篮球比赛计分牌的设计 任务与要求? 设计任务:riOLinn n开始 暂停 暂停A队 B队倒计时成绩 成绩im I rm i fnrn fnrn fnrn 开始暂停清除 A队 B队 加分加分以AT89S51单片机为核心，设计一个篮球比赛计分 牌。裁判控制开始、暂停、清除和两队的加分按键。比赛 每节10分钟，允许暂停，且使用

2、不同LEDg示比赛状态。 比赛开始，按下可开始按键，绿色 LED亮，进入10分钟 倒计时。比赛期间，若暂停键按下，倒计时暂停，黄色 LED亮；当再次按下暂停按键，比赛继续进行。当倒计时为0,比赛结束，红色LED亮，蜂鸣器响5秒。比赛期间，裁判可通过加分按键分别给 A队或B队加分，每按下一次加2分。当清除按键按下，时间与分数全部清零? 设计要求：1 .完成系统的硬件电路设计与软件设计；2 .米用C51语言编程；3 .采用Proteus、Keil C等软件实现系统的仿真调试；4 .设计报告要求思路清晰，结构合理，语言流畅，书写格式符合要求开始日期 2016.11.7 完成日期 2016.11.22

3、2016年11月3日2欢迎下载精品文档摘要单片机，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、本入/输出端口（ I/0 ）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。本设计是基于AT89S51单片机的篮球计时计分器，利用7段共阴LED作为显示器件。在此设计中共接入了 3个两位一体7段共阴LED显示器，一个用来记录赛程时间，其中 2 位用于显示A 队成绩， 2 位用于显示B队成绩，每队2个LED显示器显示范围可达到 099分。赛程计时采用倒计时方式，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。其次，为了配合计时器和计分器校正调整

4、时间和比分，我们特定在本设计中设立了 5个按键，用于设置调整时间启动，调整分数和暂停等功能。采用单片机控制是这个系统按键操作使用简洁，LED显示，安装方便。主控芯片采用 AT89S51 单片机，采用 C 语言进行编程，编程后利用Keil uVision3来进行编译，再生成的HE双件装入芯片中，采用proteus软件来仿真， 检验功能是否能够正常实现。 仿真成功后， 焊接硬件电路，通过 ISP 下载器将 hex 文件烧制到单片机。关键词 ： 计时；计分；LED； AT89S515欢迎下载 。目录一、设计目的 1二、设计要求和任务 1三、设计环境 1四、设计方案 1五、硬件电路的设计 3六、软件设

5、计 6七、调试分析 7八、心得体会 19（点击鼠标右键，选择“更新域”，只更改页码）精品文档4欢在下载一、设计目的1 .加深学生对51单片机的理解和开发应用能力。2 .培养学生综合运用知识的能力和工程设计的能力。3 .熟练掌握单片机开发的相关软件。4 .熟悉应用开发基本流程，学会查询相关芯片资料并自主学习应用、设计要求和任务? 设计任务:n ri 匚n匚n n 开始 暂停 暂停AAA队 B队倒计时成绩 成绩m-n mo mo mo mo 开始暂停清除A队 B队 加分加分以AT89S51单片机为核心，设计一个篮球 比赛计分牌。裁判控制开始、暂停、清除和两 队的加分按键。比赛每节10分钟，允许暂停

6、， 且使用不同LED表示比赛状态。比赛开始，按 下可开始按键，绿色LED亮，进入10分钟倒计 时。比赛期间，若暂停键按下，倒计时暂停，0,比赛结束,黄色LED亮；当再次按下暂停按键，比赛继续进行。当倒计时为 红色LED亮，蜂鸣器响5秒。比赛期间，裁判可通过加分按键分别给 A队或B 队加分，每按下一次加2分。当清除按键按下，时间与分数全部清零。? 设计要求：1 .完成系统的硬件电路设计与软件设计；2 .米用C51语言编程；3 .采用Proteus、Keil C等软件实现系统的仿真调试；4 .设计报告要求思路清晰，结构合理，语言流畅，书写格式符合要求。三、设计环境1 . C51编程软件：Keil

7、;2 .原理图设计及联调软件：Proteus。四、设计方案4.1 系统总体方案设计篮球计时记分器主要包括单片机控制系统、计时显示模块、计分显示模块、定时报警模块、按键控制模块、LED灯模块。通过这几个模块的协调工作就可以完成相应的计时计分控 制和显示功能。总体模块组成框图如下图4.1所示：本设计是基于AT89S51单片机的篮球计时计分器，利用7段共阴LED作为显示器件。此 设计中共接入了 3个两位一体的7段共阴LED显示器，一个用来记录赛程时间， 两个用来分 别记录A、B两队比赛分数，每队每赢一次加 2分且LED显示器显示范围可达 099分，赛程 计时采用倒计时方式，比赛开始启动计时，直至计时

8、到零为止。4.2 单片机AT89S51的简介AT89S51是一个低功耗，高性能 CMOS眩单片机，片内含 4k Bytes ISP 的可反复擦写 1000次的Flash只读程序存储器，器件采用 ATME公司的高密度、非易失性存储技术制造， 兼容标准 MCS-51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，功能强大的微型计算机的 AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提高性价 比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个弓I脚、4k Bytes Flash片内程序存储器、128 Bytes的随 机存取数据存储器（RAM、32个外部双向输入/输出（

9、I/O ） 口、5个中断优先级、2层中 断嵌套中断、2个16位可编程定时计数器、2个全双工串行通信口、 看门狗电路、片内时钟 振荡器。本系统采用单片机 AT89S51为控制核心，系统主要由五大模块组成及单片机最小系统模 块、数码管显示模块、蜂鸣器报警模块、LED等显示模块、按键控制模块。单片机最小系统作为整个系统的控制核心，按键模块的5个按键对分数和时间进行控制然后显示在数码管上，蜂鸣器报警模块则根据程序设定的时间进行报警。下面对各模块设计进行论证比较。4.3 单片机最小系统模块对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电 路。4.4 按键控制模块本设计采用独立按键。每

10、个独立按键与单片机每个I/O 口连接，虽然不能节省I/O 口，但电路简单且编程容易。4.5 显示模块本设计采用共阴极数码显示器，一般共阴极接低电平，其他管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，改端所连接的字符导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出不同数字或字符。同样，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。本次设计显示模块用到的是 3个两位一体的共阴极数码管， 采用排阻提供上拉电流数码管，以保证有足够大的电流点亮数码管， 采用动态驱动，使各位数码管逐个轮流受控显示。4.6 报警模块报警模块中，信号由单片机输出经 PNP型

11、三极管放大后进入蜂鸣器发出声响进行比赛时 间的提示功能。4.7 LED灯显示模块此模块中用不同颜色 LED灯表示进程的不同状态， 按键开始绿色灯亮， 暂停黄灯亮，倒计时 为零红灯亮。五、硬件电路的设计5.1 单片机最小系统的硬件设计单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可 以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振 电路、复位电路。各个电路的作用如下：复位电路：由电容串联电阻构成，由图并结合“电容电压不能突变”的性质， 可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时 间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RS

12、T脚的高电平持续两个机器周期 以上就将复位，所以，适当组合 RC的取值就可以保证可靠的复位，一般教科书 推荐C取10u, R取10K。当然也有其他取法，原则就是要让RC组合可以在RST 脚上产生不少于2个机周期的高电平。根据电路分析，可以算出电容充电到电源 电压的0.7倍（单片机的电源是5V,所以充电到0.7倍即为3.5V）,需要的时 问是10k*10UF=0.1S,大于两个机器周期2us （ （1个机器周期等于12个振荡周 期，即计数频率为晶振频率的1/12） o所以单片机就能复位。晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz（因为可以准确地得到9600波特率和 19200波特率，用于有串口通

13、讯的场合）/12MHz（产生精确的uS级时歇，方便定时 操作）如图5.1最小系统的硬件设计：图5.15.2 显示模块的硬件设计本设计采用七段数码管显示。设计方便，易于操作，通过对不同 管脚输入相对的电流，使其发亮，从而显示出数字且能够显示出所有 可用数字表示的参数的器件。如图5.2数码管显示电路：图5.25.3 按键控制模块的硬件设计按键控制模块采用5个独立按键分别为：开始、暂停、复位、 A 队加分、B队加分，他们与单片机的 P13、P14、P15、P16、P17连接，每个按键的另一端则与地连接。图5.3精品文档5.4 蜂鸣器报警模块的硬件设计蜂鸣器报警模块是由一个蜂鸣器和一个 PN理三极管组

14、成，接在 单片机的P37 口，蜂鸣器为5V驱动。5.5 LED灯显示模块的硬件设计此模块设计了三个LED灯，分别用亮绿色表示开始，亮黄色灯表 示暂停，亮红色灯表示倒计时为零。如图5.5LED灯模块电路图:六、软件设计6.1 主程序设计本系统中单片机的主要功能就是利用内部的定时器计时，并随时接受控制模块的信息，将比赛得分和剩余时间显示在数码管上。其主程序流程图如图6.1所示：图6.16.2 按键控制程序设计当keyl键按下，程序开始运行；当key2键按下，程序暂停；当key3键按下, 复位；当key4键按下，A队加2分；当key5键按下，B队加2分。程序流程图 如图6.2所示：图6.26.3 蜂

15、鸣器报警程序设计在程序里设定一个变量，用if语句判断，当变量等于设定的时间段时即为倒计时为零时蜂鸣器响五秒。流程图如图6.3所7欢在下载精品文档图 6.36.4 篮球记分牌源程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit LED_GREEN=P3八2; /绿色才旨示灯sbit LED_YELLOW=P3八3; / 黄色指示灯sbit LED_RAD=P3八4; / 红色才旨示灯sbit BELL=P3八7; /扬声器控制脚unsigned char Sum1=0,Sum2=0;unsigned char F

16、lagStart=0;/开始标志 =1 开始 =2 暂停 =3停止unsigned char CountSeg=8;/ 数码管位扫描寄存器unsigned char Miao=0; /秒显示计数器unsigned char Fen=0; /分显示计数器9欢迎下载 。数码管数码管SEGDAT2,3,4,5,计分2码管unsigned int CountT1=0;unsigned char SegDat8=10,10,10,10,0,0,0,0; /显示缓存，/ 计 时 数 码 管 ( SEGDAT0,1) 计 分codeSEGDAT6,7,8,9 unsignedTable1=0xc0,0xf9

17、,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80code,0x90,0xFF;/ 字模 09 -unsignedTable2=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;void ArmBell(void);void EndBell(void);void key_scan(void);/*T1 1MS 定时中断 */void InitTimer1(void)TMOD = 0x10;TH1 = 0x0F8;TL1 = 0x30;EA = 1;ET1 = 1;/*msTR1 = 1;延时子程序*/void delayms(unsigned

18、int ms)unsigned char k;while (ms-)精品文档for (k = 0; k 0)CountT1-;if(CountT1=0)CountT1=500;if(Miao0)Miao-;elseif(Fen0)Miao=59;Fen-;elseFlagStart=3;LED_GREEN=1;LED_YELLOW=1;LED_RAD=0;CountT1=2500;SegDat0=Fen/10;SegDat1=Fen%10;SegDat2=Miao/10;SegDat3=Miao%10;if(FlagStart=3)if(CountT10)CountT1-;BELL=BELL;

19、elseBELL=1;七、调试分析7.1 硬件调试接通电源， 计时显示及开始倒计时工作， 每节比赛 10 分钟， 按下开始键倒计精品文档时，LEW绿灯亮，并给 A B两队分别每赢一次加2分。如图7.1 (a)所示:图 7.1 (a)按下暂停和启动可实现对篮球计分计时的相应控制，与此同时暂停时LED灯黄灯亮，恢复开始绿灯亮。如图7.1(b)所示：图 7.1 (b)每节十分钟结束后，即倒计时为 0,比赛结束，LED灯红灯亮，蜂鸣器响5 秒。如图7.1 (c)所示：图 7.1 (c)当复位键按下时，时间与分数全部清零。如图 7.1(d)所示:图 7.1 (d)7.2 软件调试软件调试采用Keil软件完成。在写好源程序后，新建工程，选择 AT89S51 处理器；接着新建文档编辑程序，编辑完存为.C,把保存的.C文件加入到工程 里，检查无语法错误后生成.HEX文件。7.3 硬件软件联调软硬件联合调试主要是运用 Proteus完成。将系统原理图在 Proteus环境下 画好之后，将软件调试阶段Keil生成的.HEX文件下载到单片机里在电脑上进行 软件仿真。18欠0迎下载精品文档八、心得体会通过这次的课程设计作品的制作让我对单片机的理论有了更加深入的了解，同时在具体的制作过程中我们发现现在书本上的知识与实际的应用存在着不小的差距， 书本上的知识很多都是理想化后的结论， 忽略了