篮球比赛计分器
2020-03-03 01:49:01 来源：范文大全收藏下载本文
课程
单片机原理及应用课程设计
一、设计目的：训练学生综合运用己学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。
二、设计要求：
1.应用MCS-51单片机设计一个篮球比赛计分器；
2.能显示2个队的当前比分；根据各自得分情况进行加1， 2，3分；
3.硬件设计根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；
4.软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；
5.原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。
三、参考资料：
[1] 单片微型计算机与接口技术，李群芳、黄建编著，电子工业出版社； [2] 单片机原理及应用，张毅刚编著，高等教育出版社；
[3] 51系列单片机及C51程序设计，王建校，杨建国等编著，科学出版社； [4] 单片机原理及接口技术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社；
完成期限
2011.3.14—2011.3.18 指导教师
专业负责人
2011年
3 月 13 日
一、设计原理
1． 电路原理及用途
篮球比赛计分器其实就是一个计数器，本次课程设计就是利用单片机中的定时/计数器来实现其计分的功能。在52单片机中有两个16位的定时/计数器T0,T1，分别由TH0、TL0和TH
1、TL1组成，它们均是8位寄存器，在特殊功能寄存器中占地址8AH-8DH。它们用于存放定时或计数的初始值。此外，内部还有一个8位的方式寄存器TMOD和一个8位的控制寄存器TCON。用于选择和控制定时/计数器的工作。
根据设计的任务要求，本设计任务主要具有以下几个模块：单片机模块；按键模块；数码显示模块。本设计由单片机模块部分植入主程序，通过按键部分进行加
1、
2、3分以及减1分操作，最终在3个LED数码管上显示结果。
本系统是以汇编语言作为编辑语言，采用单片机AT89C52作为本设计的核心元件。利用7段共阳LED作为显示器件。在此设计中共接入了3个7段共阳LED显示器，分别表示个位，十位，百位用于记录该队的分数， 3个LED显示器显示范围可达到0~999分，能够满足篮球比赛的需要。并设置有4个按键：K1，K2,K3,K4。当比赛队得1分时，按下k1键加1分，得2分时按k2键加2分，得3分时按下k3键加3分。如分数计错需减分时，每按一次k4键减1分。
2．设计框图
二、设计步骤和调试过程
1、总体设计电路
2、模块设计和相应模块程序 （1） 硬件设计
单片机模块
本次设计用到了其中的P0,P1,P2,P3口，分别用于百位，开关，个位，十位 。各管脚的功能和用法如下述。
P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，当作输出口使用时，必须接上拉电阻才能有高电平输出；当作输入口使用时，必须先向电路中的锁存器写入“1”，使FET截止，以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，它不再需要多路转接电路MUX；因此它作为输出口使用时，无需再外接上拉电阻，当作为输入口使用时，同样也需先向其锁存器写“1”，使输出驱动电路的FET截止。
P2口：P2口电路比P1口电路多了一个多路转接电路MUX，这又正好与P0口一样。P2口可以作为通用的I/O口使用，这时多路转接电路开关倒向锁丰存器
Q端。
P3口：P3口特点在于，为适应引脚信号第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑。当作为I/O口使用时，第二功能信号引线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。当输出第二功能信号时，该位应应置“1”，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。
其中P1的1~4脚分别接上开关K1~K4，P0的36~39脚接上上拉电阻和数码显示的百位，P2的21~24脚接数码显示的个位，P3的10~13脚接数码显示的十位。VCC脚和XTAL分别接上5V电源和12M的晶振。
按键模块
根据设计要求，该篮球赛计分器共有4个按键：K
1、K
2、K
3、K4，分别实现 4
的功能是加
1、
2、3分和减1分。K1与P1的1脚相连，K2与P1的2脚相连，K3脚与P1的3脚相连，K4键与P1的4脚相连，4个按键共用一个地端，如图2所示。
数码显示模块
本设计显示部分采用的是7段共阳LED数码管显示，LED就是发光二极管，相对LET来说它的优势在于节能环保，保护视力，使用寿命长等优点。数码管实际上是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。我们分别把他命名为A,B,C,D,E,F,G,H，如图所示。
假设要显示一个数字2, 那么 A、B、G、E、D这5个段的发光管亮就可以了，C、F、H不亮，同时由于接法为共阳接法，那么为低电平是亮，为高电平是灭。 5
从高往低排列， P1.7-P1.0写成二进制为01111110， 把它转化为16进制则为A2H。
数码管的接口有静态接口和动态接口两种。
动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示的频率较高时，利用人眼的暂留特性，看不出闪烁显示现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出，另一接口完成各数码管的轮流点亮。
静态接口为固定显示方式，无闪烁，其电路可采用一个并行口接一个数码管，数码管的公共端按共阳接VCC，本次课程设计由于所需数码管较少，故可用这种方法接线。这种接法占用接口多，仅能接少量数码管。
本次课程设计的比分范围是0~999,所以采用的3个7段共阳LED来显示，分别显示个位十位百位，其中P2显示个位，P3显示十位，P0显示百位。由于P0没有内置电阻，因此在使用时需外接一个上拉电阻。
（2） 软件设计
篮球比赛计分器其实就是一个计数器，本次课程设计就是利用单片机中的定
时/计数器来实现其计分的功能。在52单片机中有两个16位的定时/计数器T0,T1，分别由TH0、TL0和TH
1、TL1组成，它们均是8位寄存器，在特殊功能寄存器中占地址8AH-8DH。它们用于存放定时或计数的初始值。此外，内部还有一个8位的方式寄存器TMOD和一个8位的控制寄存器TCON。用于选择和控制定时/计数器的工作。
篮球比赛计分器利用单片机的计数器进行工作，计数器对脉冲电平进行加1计数，直至计满回零。作为可编程器件，单片机中的定时/计数器初始化编程步骤如下：
根据定时时间要求或计数要求计算计数器初值； 将工作方式控制字写入TMOD寄存器； 将计数初值写入THX和TLX寄存器； 启动定时器/计数器，即将TRX置位。
如果工作于中断方式，需置位EA（中断总开关）及ETX（允许定时/计数器中断），并编写中断服务程序。
实验程序：
ORG 0000H STA MOV R0,#00H MOV R1,#00H MAIN: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CJNE A,#0FEH,LP1 INC R0 ACALL DELAY AJMP MAIN LP1: CJNE A,#0FD,LP2 INC R0 INC R0 ACALL DELAY AJMP MAIN LP2: CJNE A,#0FBH,LP3 INC R0
7 INC R0 INC R0 ACALL DELAY AJMP MAIN LP3: CJNE A,#0F7H,LP4 INC R1 ACALL DELAY AJMP MAINL LP4: CJNE A,#0EFH,LP5 INC R1 INC R1 ACALL DELAY AJMP MAIN LP5: CJNE A,#0DFH,MAIN INC R1 INC R1 INC R1 ACALL DELAY AJMP MAIN DELAY: MOV R2,#10H DISPL: MOV A,R0 ANL A,#0FH MOV DPTR,#TAB MOV A,@A+DPTR MOV P2,#01H MOV P0,A MOV A,R0 ANL A,#0FH SWAP A MOV DPTR,#TAB MOV A,@A+DPTR MOV P2,#02H MOV P0,A DISPL2: MOV A,R1 ANL A,#0FH MOV DPTR,#TAB MOV A,@A+DPTR MOV P2,#04H MOV P0,A MOV A,R1 ANL A,#0FH
SWAP A MOV DPTR,#TAB MOV A,@A+DPTR MOV P2,#08H MOV P0,A DJNZ R2,DISPL RET TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,76H,73H END
3、仿真及仿真结果分析
本次课程设计用到的仿真软件有Protues和Keil uvision。在用Protues进行仿真之前，先要用KEIL UVISION软件将我们编写好的汇编程序编译。具体方法是先新建一项目，之后输入编写的程序，输入完成后保存然后执行项目、编译，在目标文件夹内生成编译好的程序文件，其中*.HEX文件就是我们所需要的目的文件，在之后电路设计好后用于导入AT89C52中执行其功能。然后在生成*.HEX文件后，进入Protues软件，此时软件已自动打开一新建项目。我们可直接在其中构建电路图，点击板面左侧按键P，在弹出的Pick devices对话框中进行元器件的选择，元器件都找到后，先进行排版再按照电路图连接，连接好后，双击AT89C52在弹出对话框中选择单片机中要输入的程序，在输入程序后，即可开始进行仿真了，选择执行后点击开关可观察到数码管亮，并能实现加
1、加
2、加
3、减1功能。仿真效果如下图。
4、实验调试结果
打开 Proteus 上的单片机控制步进电机电路图，点击 AT89C51 单片机，调用后缀名为.”HEX”的文件。点击运行，观察现象，3个数码管均显示为0。如下图所示。
然后进行了如下操作：当按下k1键，从左往右（后同）的第3个数码管显示1，再按下k2键，第3个数码管显示3，按下k3键，第3个数码管显示6，再按下k4键，第3个数码管显示5，与设计的要求相符。显示5的仿真图如下图所示.
经过多次反复测试，本系统已能达到设计所要求的所有功能。
三、结论及心得体会
这次课程设计历时一个星期左右，通过这段时间的学习，发现了自己很多的不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
在学习中，虽然在理论上对单片机有了简单基本的了解，但是在真正的动手操作中还是存在很多的不足，更多的是对知识的应用上能力有所欠缺，以至完成这样一个简单的设计花费了不少时间。但是最终通过自己的努力，查阅资料，询问同学，完成了这次的单片机的设计，在以后的学习中我也会更多的重视自己理论和实践的结合能力，提高自身综合能力。
最后，我还要感谢在此次课程设计中帮助过我的老师和同学。在他们的鼎力帮助我才能顺利的完成了本次课程设计。
参考文献
[1] 单片微型计算机与接口技术，李群芳、黄建编著，电子工业出版社； [2] 单片机原理及应用，张毅刚编著，高等教育出版社；
[3] 51系列单片机及C51程序设计，王建校，杨建国等编著，科学出版社； [4] 单片机原理及接口技术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社 [5] 唐颖． 《单片机原理与应用》[M]．北京：北京大学出版社，2008
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