基于单片机的篮球计时计分系统设计开题报告

石河子大学毕业论文开题报告课题名称：基于单片机的便携式篮球计分计时系统设计学生姓名：朱宝军学号：2012509257学院：机械电气工程学院专业、年级：电气工程及其自动化12级2班指导教师：张晓海职称：副教授毕业论文(设计)起止时间：2016.3—2016.6目录1课题名称及来源………………………………………………………………………………12研究的目的意义及国内外研究现状………………………………………………12.1选题的目的及意义…………………………………………………………………………12.2国内外研究现状……………………………………………………………………………13课题的研究内容、目标及可行性分析…………………………………………………………23.1研究内容……………………………………………………………………………………23.2研究思路和方法……………………………………………………………………………23.3研究目标……………………………………………………………………………………23.4可行性分析…………………………………………………………………………………34关键问题和难点分析…………………………………………………………………………34.1课题研究的关键问题………………………………………………………………………34.2课题研究的难点分析………………………………………………………………………34.3进度计划……………………………………………………………………………………3参考文献…………………………………………………………………………………………411课题名称及来源：名称：基于单片机的便携式篮球计分计时系统设计来源：老师推荐2研究的目的、意义和国内外研究现状：2.1选题的目的及意义进入21世纪，伴随着电子，信息通信技术的应用与普及开发，人们对电子技术的要求也越来越高。目前嵌入式单片机渗透到我们生活的各个领域，按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。对于嵌入式即可分软件部分和硬件部分。以MCU为核心，就是各种各样的单片机，是嵌入式硬件部分的实现方式之一，它主要是因为把处理器和存储器等部件集成在一块芯片上。在探索单片机的发展道路时，有过两种模式，即“Σ模式”与“创新模式”。“Σ模式”将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机；“创新模式”则完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统。MCS-51是在MCS-48探索基础上，进行全面完善的嵌入式系统，成为单片嵌入式系统的典型结构体系。体育比赛计时计分器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、传递利用的工具。篮球比赛的计时计分器是一种得分类型的工具。它由计时器等、计分器等多种电子设备组成。虽然篮球比赛中很早就开始研究应用了电子计分器，但通常都是利用模拟电子器件、数字电子器件或是模拟、数字混合组成的，其稳定性和高准确度计分仍存在一些问题。以单片机为核心的篮球比赛计分器，计分准确，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。通过此次基于嵌入式单片机设计的篮球计分屏，可以更清楚地了解单片机程序设计的基本指令功能、编程步骤和技巧，了解AT89C51单片机的结构和原理，了解基于嵌入式单片机的相关外围电路的设计和调试过程，有助于今后的学习和工作生活。2.2国内外研究现状在国内虽然篮球比赛中很早就开始应用了电子计时计分器，但通常都是利用模拟电子器件、数字电子器件或是模拟、数字混合组成的，其稳定性和高准确度计时计分器仍存在一些问题。随着科学技术的发展和电子技术的不断更新，对其稳定和高准确度计时计分的实现至今仍是生产和科研的课题。工程技术的电子化、集成化和系统化促进了电子工程技术的发展，同时也促进了电子工程技术在社会各行业中的广泛应用。随着单片机在各个领域的广泛应用，许多单片机作控制2的球赛计时计分系统也就应运而生，例如用单片机控制LCD液晶显示器计时计分器，用单片机控制LED七段显示器计时计分等。同时单片机在此领域的广泛应用，也大大提高了比赛中计时计分的稳定性和准确性。在国外应高水平篮球比赛的要求，完善的篮球赛计时计分系统设备与现场成绩处理，现场大屏幕，电视转播车等多种设备相连。实现了高水准的比赛现场感，表演娱乐观众等功能目标。本次设计用由AT89C51编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉，性能稳定，操作方便并且易于携带等特点，广泛适合各类学校或者小型团体作为赛程计时计分。3课题的研究内容、目标及可行性分析3.1研究内容本设计主要利用单片机AT89C51作为核心元件，利用3组4位共阳极的数码管作为显示器件，一组用来显示A队的分数，一组用来显示B队的分数，另外一组用来计时。用74LS247进行译码并把输出的数据作为数码管的段码，用按键控制比赛过程中双方的比分和比赛时间的显示。本系统具有及时显示A、B两队双方比分和比赛时间的功能。具体功能如下：1.赛程时间设置通过按键K5、K6来设置赛程时间。篮球比赛的一节时间为12分钟，通过按K5按键使LED数码管1显示“1”即可。再按K6按键，设置比赛时间的个位数，即使数码管2显示“2”。当比赛结束时，如果出于一些特别原因要增加比赛时间，这时比赛时间的调整同样由K5、K6按键来设置，且方法与上面一样。但一般情况下只需要按下K6来设置即可，因为加赛时间只有几分钟。2.赛程时间启动/暂停设置当时间设置完成之后，比如设置时间为45分钟，则在LED显示器上显示为4500,45表示分钟，00表示秒数。这时，如果裁判吹响开始的哨声时，则应立即按下按键K7，表示赛程开始，计时显示则由4500变成4459,4458….,一直计时直到计时为0000时表示赛程结束。按键K7为赛程启动和暂停控制。3.比分交换控制由于在比赛中，两队的比分在不断变化，所以需要设置比分刷新控制，该功能由按键K1-K4完成，具体如下:K1按键：甲队比分加1；K2按键：甲队比分减1；3K3按键:乙队比分加1；K4按键乙队比分减1；4.比分刷新控制；比分交换控制由计时电路K7键完成。我们知道，因为比分交换是在上半场赛程结束后进行的，也就是说比分交换要受赛程时间控制，只有当上半场计时器指示为0000时，按下K7键，则会自动交换甲、乙两队的比分。如果上半场赛程时间没有到0000时，则此时按下K7键，只会暂停比赛，不能交换分数。如果要继续比赛，再按一次K7即可。因此，K7键完成三重功能，即：启动，暂停，比分交换。5.计时计分显示计时计分显示器是采用七段共阴极LED显示器显示的。其中计分是用6个LED显示器。计时采用4个LED显示器，显示格式为000000和0000。6.赛程结束报警当赛程时间或24s计时结束时，系统就会自动发出10s报警声提示。系统设计完成后应具有成本价格低廉、性能稳定、高准确度显示、操作方便且易携带等特点。广泛适合各类学校和小团体作为赛程计分。3.2研究思路和方法本文将由绪论开始，介绍本文的研究背景、研究意义和主要研究内容。首先总体提出了基于单片机的篮球计分计时系统设计思路和方法。进一步深入规划各个细节，分别对硬件和软件进行深入探讨，系统硬件电路包括：单片机AT89C51、时钟电路、复位电路、电源电路、按键控制电路、计分电路、计时电路、报警电路，然后根据要求确定软件部分，然后对不同方案进行比较，最终确定更合理的方案，最后使用protues软件对拟定的方案进行仿真建模，通过仿真结果的分析，进一步优化初始方案。3.3研究目标1.通过在protues软件环境下仿真篮球计分屏的使用过程，熟悉74LS247的工作原理及其与单片机的接口方法；2.熟悉74LS247在单片机中的使用及C语言程序设计方法；3.熟悉单片机定时/计数器的使用以及C程序设计3.4可行性分析（1）学校有完善的实验设备，可有效地帮助我我完成这个课题。（2）技术可行性1）随着电子市场竞争的激烈，对微型智能设备的研究及应用也不断的深入，指导性的理论和方法完全可以满足对基于单片机的篮球计分计时系统设计的需求。2)protues软件可以进行系统建模和仿真的功能。43）石河子大学图书馆馆藏中、外文书刊290万余册，年订中、外文期刊3000余种、报纸180种，购入万方、维普、SpringerLINK、SDOS等中外文电子图书、期刊数据库等数字资源20余种，为课题的完成提供了丰富的数据和文献资源。（3）操作的可行性本人在大学四年的学习期间，牢固的掌握了单片机的理论知识和一些基本的电路结构，并对protues软件进行了学习研究，能够运用此软件对单片机系统进行建模和仿真。4.关键问题和难点分析4.1课题研究的关键问题课题研究的关键问题在于以下几个方面：（1）单片机外围电路设计；（2）AT89C51单片机的运用；；（3）LED数码管的运用；4.2课题研究的难点分析课题研究的难点为软件方面的拟定和程序的调整，主要体现在以下几个方面：(1)熟悉基本的编程语言；(2)软件的仿真建模；4.3进度计划第一周：熟悉课题内容，上网查一些资料。第二周：拟定研究方案并完成文献综述、开题报告和文献翻译等任务；第三周：复习单片机的理论知识和protues软件的使用。第四至五周：拟定初始方案；第六至七周：利用protues系统仿真与建模软件对初始方案进行建模仿真；第八周：对仿真结果进行分析，并与指导老师进行讨论交流，得出最优方案；第九至十周：撰写论文，汇总资料，准备答辩；参考文献[1]郭玉霞主编.MCS-51单片机原理与应用[M].北京航空航天大学出版社.2010.1月[2]张义和，王敏男，许宏昌，余长春.袁彩霞改编.例说51单片机（C语言版）[M].2008.4[3]周润景，张丽娜，刘印群编著.PROTEUS入门实用教程[M].机械工业出版社.2007.9月5[4]谭浩强主编.C语言程序设计(第三版)[M].清华大学出版社.2005.7[5]阎石主编.数字电子技术基础第5版[M].高等教育出版社.[6]老虎工作室编著.电路设计与制板Protel99SE[M].人民邮电出版社.2007.7[7]华成英、童诗白编.模拟电子技术基础（第四版）[M].高等教育出版社.指导老师审阅意见:。指导老师（签字）：年月日备注：