嵌入式课程设计-篮球赛计时记分牌

1、岳北农林韦枚大学接口技术课程设计报告篮球赛计时记分牌学院（系）:专业年级：学生姓名： 学 号:指导教师：完成日期：2013年7月05日目录设计目的与要求3.2.3 数码管显示子程序设计- 10 -1.2 设计要求 - 1 -2 系统硬件设计 - 1 -2.1 总体设计方案 - 1 -2.2 芯片选型与电路设计 - 2 -2.2.1 单片机的选型- 2 -22274HC573 介绍-2 -2.3 各模块电路设计- 5 -2.3.1 复位和振荡电路的设计 - 5 -2.3.2 键盘输入模块的设计- 6 -2.3.3 信息提示模块的设计- 6 -2.3 系统总体电路 - 6 -3 软件系统设计 -

2、7 -3.1 软件系统总体设计方案 - 7 -3.2 系统各模块程序设计- 8 -3.2.1 主程序设计 - 8 -3.2.2 按键检测子程序设计 - 9 -4 系统调试 - 11 -4.1 Proteus 仿真 - 11 -4.2 实物调试- 12 -5 总结 - 13 -5.1 本系统存在的问题及经验总结 - 13 -5.2 心得体会- 14 -参考文献- 14 -附录 I 源程序清单- 15 -1 设计目的与要求1.1 设计目的目前球场计时记分牌在传统操作模式下，采用记分员手动翻动记分牌记分， 采用秒表手动计时，工作方式单一，且记分翻牌麻烦，计时不准确。由于这些弊 端，电子计时记分板逐渐

3、兴起，近年大量应用于各种体育项目。电子计时记分板根据篮球比赛的具体规则，采用小型单片机为核心控制 LED 数码管对比赛比分以及计时进行显示，具有亮度高、可视性好、功耗小、使用寿命 长等优点。1.2 设计要求设计题目：篮球赛电子计时记分牌设计要求：(1) 分别设计篮球比赛用的计时牌和记分牌；(2) 上下半场各 20 分钟，要求能随时暂停，启动后继续计时，一场比赛结束 后可清零重新开始比赛；(3) 能按照篮球计分规则计分并显示。(新增内容：加上了减分按键，若存在按错键记录了错误比分，或由于误 判比分无效等情况，可以通过减分按键将错误分数进行更正；增加加时赛环节)2 系统硬件设计2.1 总体设计方案

4、 篮球记分器的硬件电路分成核心处理模块、输入模块、信息提示、显示模块三部分构成，核心处理模块以 AT89C52为核心，对输入模块信号进行分析处理，设 置时钟中断，数据分析及发出显示、提示模块所需控制信号；键盘输入模块由 3X4 矩阵键盘构成，为用户提供交互，完成比赛的开始、暂停、记分、分数调整、置数 计时等功能，为单片机处理提供数据基础；提示、显示模块由 8个独立数码管、 10 个LED显示灯及一个蜂鸣器组成，完成对比赛分数的即时显示、比赛进度的提示及 时间提示，为记分员提供下一步操作的参考。 系统整体结构如图 1 所示。图2AT89C52芯片AT89C52数码管LED显示灯蟀鸣器图i系统整体

5、结构图2.2芯片选型与电路设计2.2.1单片机的选型主控模块以AT89C52单片机作为微控制器。AT89C52单片机是一种低电压， 高性能CMOS啦单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器 和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM，器件采用ATME公司的高密度、非 易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和 Flash存储单元，有3级程序存储器加密锁定，23个16位定时器/计数器，68 级中断。由于它的这些优良特性，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 采用AT89C52作为微控制器，可以很好地满足篮球记分器的

6、系统要求。VCCXTuAJLlpa. o/jldo PO. 3/LD1X7TA.U2pa. Z/AO2PO. 3/AD3P0.-1/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6 PD.7/JLD7RSTEA/VPPP i. 0/T2PSENF1.1/T2EXAJLE；Pl.2P3 ORxDPl.3Pl.斗Pi 5P3.1/TxEP3.2/mT0Pi Pi 7P3.3/1 MT IIP3.4O1P2.0/AEP3.5mPZ. I/A9fj.c/WrF2.2A1DF3.7/ROVSSF2.3ZA11 F2.4ZA12 F2.5A13 F2.6/A14 P2.7/A15峰薯5一辜圣aI11XTAL1F=O

7、.1/AD1PD3JAD3PO.4/AD4P0.5AAD5PQ.7UD7rtSlPSEN ALEP2.1Z49 P2.2/A10 P2.3TA1H P2.4/A12 P2.&AH3 PZ &TAH4 陀7朋H吕亡島P3.0URXDP3.1/TXDPI .11112HU .11/1區P1 2P3 SflMTlOPI .3P3.WIT1PI .4PI .5P3 AfW P3 5H1 P3-.6APl .D PIT5iLL&bLb.zJ_2iiLF-l 且 u L -I-且4_J._1_1JL_1J 2 A -4-4亠亠 _-r亠.亠-1111111图4AT89C52单片机最小系统原理图复位电路可以

8、实现上电复位和按键复位两种复位方式：上电复位电路由电容 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，RSTW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RST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。按键复位电路则是通过按下RESETS键拉高RST引脚电平来实现的。晶体振荡电路由一个12MHZ石英晶振和两个30pF的电容组成，用于产生稳定 的时钟脉冲信号供单片机工作。2.3.2 键盘输入模块的设计用户通过键盘输入模块对系统进行控制。键盘采用3*4矩阵式按键，其中按键“开始/暂停”控

9、制计时计分的开始与暂停，按键“交换比分”用于在半场结束 后交换双方记分牌上的分数，按键“清除结果”用于在比赛结束后清除比分，其余的按键“ +1分”、“ +2分”、“ +3分”、“ -1分”用于给参加比赛的 A B两队加上相应的分数，或在错误记分后对比分进行调整。3*4矩阵按键的7条引线分别接至AT89C52的I/O 口 P3_0P3_6（实际电路中接入4*4键盘，使用其三行四列 作为本系统输入模块），在单片机内部采用行列扫描法检测到按键按下，从而执行 相应的任务。矩阵键盘的连接方式如图5所示图5矩阵键盘的连接方式2.3.3 信息提示模块的设计信息提示模块包含4个2位8段共阴极数码管（图6仿真中

10、、实际电路采用8个独立数码管）、8个LED指示灯（图7实物包含2个记分牌中间间隔灯）和一 个蜂鸣器（图8）。8个数码管分别用两位数字显示比赛分钟、秒钟和赛场上两个 篮板的分数。由于单片机I/O 口资源有限，为了不占用太多的接口，在此使用P0口向数码管同时送出数据（段选信号）和地址（位选信号），使用两个74HC573锁存器来分离数据和地址，而 P2_0和P2_1 口分别用于使能段选锁存器和位选锁存 器。由于P0 口的电流驱动能力有限，所以外接了排阻 RP1,从而增强了对数码管的驱动能力RFI- nd- I h- i盘器gM-常旨IIJ監L,十占善La旳斗悅l-li-.亠亠I- 駅瓷洌辭IXDIH

11、 g 洋EBytwmDImgwwzm图6 数码管连接图LED1 LED2 LED3分别指示比赛状态“开始”、“暂停”和“结束”； LED4 用于“进球”指示，在比赛进行时按下任何一个加分按键，“进球”指示灯会闪一 下；在上半场比赛结束后按下“ EXCHANGE键，“交换场地”指示灯LED5会亮， 同时两个篮板的比分互换。“ ERROR!指示灯LED6用于指示用户的操作出错。6 个LED采用共阳极连接方式，其阴极分别接单片机 P1_0P1_5口，当单片机某口输 出低电平时，对应的LED亮。R420DR5200R6 ；200 R7开始R3200I.EO-BJRG 暂停.结.束 LEDBJRG .2

12、0Q -R8交换.LED-B1RG .LED-B1眈错误LED-B1RG .LED1LED2LED3LED4LEOSLEDO图7 LED仿真连接图蜂鸣器接通过一个8550三级管对P1_6 口输入信号放大后，接在三极管的集 电极上。蜂鸣器主要用于提示比赛阶段，在半场结束或比赛结束后会发出提示音。 具体连接如图8所示。图8蜂鸣器连接图2.3 系统总体电路系统电路主要由一片 AT89C52两片74HC573数码管、按键及LED显示灯构 成。单片机通过烧入的执行文件，通过执行，从 P0 口输出LED显示的位选及段选 信号，为节省I/O 口资源、P0 口输出信号输出给两片74HC573（锁存器），通过不

13、 同时刻选通两片锁存器，为数码管输出段选和位选信号。图中排阻用于增加驱动能 力，使数码管显示更清晰；按键采用点 3*4矩阵按键作为输入；外部时钟电路为单 片机提供固定的时钟，使计时准确；复位电路用于单片机的复位，以及显示的复 位；蜂鸣器通过三极管放大电路增加驱动能力，为比赛阶段进行提示；LED显示灯用于提示比赛状态及阶段。总体电路图如图9所示。图9系统硬件总体原理图3 软件系统设计3.1软件系统总体设计方案软件分为主程序和自定义的头文件构成，其中头文件包含按键扫描程key_scan()、按键响应函数key_respond()、数码管显示驱动函数 display。、延 时函数void delay_ ms(unsigned int xms)、初始化函数init()