篮球赛记分牌设计

1篮球赛记分牌设计前言篮球是一项充满乐趣的运动，打篮球不仅可以强身健体，而且能增进队友之间的相互信任。现在篮球普及率已经很高，打篮球不仅仅是专业运动员的运动，也是普通老百姓的活动，不管你是走在学校里，还是公园里，或者是小区里，都能看到篮球场，都能看到打篮球的人，篮球已成为我们大部分人生活里不可缺少的一部分，每天都能听到有人在谈论篮球，说说自己喜欢的NBA巨星……因为喜欢篮球，所以打篮球，时不时会来场激烈的比赛，但是传统的记分方式如粉笔或记计分人员手动翻动记分牌给我们带来诸多不便。随着社会的发展、科学技术的进步以及人们生活水平的不断提高，各种电子产品开始进入人们的生活，使人们的生活更加便利。篮球赛记分牌设计的实现使得我们轻轻松松几个按钮开关就能记下分数，让我们感受到科技给我们带来的巨变。篮球比赛的胜负是由两支队伍在规定时间里得分多少来决定。由于比赛的不可重复性和绝对的公平性，决定了篮球赛记分牌系统是一个实用性很强、可靠性要求极高的以计算机技术为核心的电子服务系统。这种设备是篮球比赛中不可或缺的一种电子设备，篮球赛记分牌系统设计是否合理，关系到整个篮球比赛系统运行的稳定和可靠，并直接影响到整个篮球比赛的顺利进行。篮球赛记分牌系统是篮球比赛的重要工程项目，是关系到比赛成败的关键工程，这种记分牌还可以运用到其他体育竞赛，如足球、羽毛球。1系统总体设计方案随着单片机[1]广泛应用于各领域,许多用单片机作控制的球赛记时记分系统也随之产生，例如用单片机控制LCD液晶显示器记时记分器和用单片机控制LED七段显示器计时计分器等。本设计根据所学的C语言基础知识和一些编程思想，对所需要的一些硬件在市场上进行了调查比较，选择了比较简单，容易实现的51单片机，结合运用C语言思想进行方案设计，使用keiluVision软件编写程序。51单片机内部的定时器/计数器进行中断可以结合软件延时实现计时。采用的硬件核心是89C51芯片，其内部采用FlashROM,具有4KBROM存储空间，能与3V的超低压工作，电路设计中由于不具备ISP在线编程技术，可以运用STC-ISP烧入程序。这个设计实现的功能是记下双方比分，随时显示，能够随时更改双方比分，能够调整比赛的时间，还有暂停时间，能够在双方更换比赛场地时交换双方比分，时间走完时能发出比赛终止信号。2基于单片机系统的篮球赛记分牌的系统构成框图如图1-1所示。图1-1总体框图2硬件电路设计2.1系统电路的构成部分电路主要包含CPU部分、电源部分、复位电路部分、按键部分、LED显示、蜂鸣器部分六部分。2.1.1CPU部分51单片机为单芯片微控制器[2]，常见封装形式为40脚双列直插式塑料封装DIP-40，其引脚识别为：正面面向用户，缺口向上，左上面第一脚为1脚，然后按逆时针方向依次为2~40脚。通常第一脚有标志符号。51单片机管脚图如图2.1.1-1所示。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C单片机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。主要特性与MCS-51兼容，4K字节可编程FLASH存储器，数据保留时间是10年，寿命是1000写/擦循环，静态工作频率是0Hz-24MHz，三级程序存储器锁定，128×8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，可编程串行通道，5个中断源，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。3图2.1.1-1单片机引脚图管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻态输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并4因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，见表2.1.1-1所示：表2.1.1-1P3口8个管脚的功能口管脚备选功能P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2/INT0外部中断0P3.3/INT1外部中断1P3.4T0记时器0外部输入P3.5T01记时器1外部输入P3.6/WR外部数据存储器写选通P3.7/RD外部数据存储器读选通P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周5期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。单片机是一种微控制器,任何控制器正常工作最基本的条件是要有正确的电源、时钟电路好复位信号，三者缺一不可。单片机正常工作最基本条件是：正确的电源、时钟信号、复位信号。51系列单片机第40引脚接电源+5V,第20引脚接地。电压过高或者过低均会引起单片机CPU部工作,CPU控制电路如图2.1.1-2所示。单片机指令执行时在时钟脉冲控制下进行的，时钟脉冲信号是由单片机内部时钟电路及18脚、19脚外接晶振和电容组成的时钟电路产生的。时钟电路异常，也会引起单片机CPU部工作，可通过测量30脚（ALE）是否有时钟脉冲六分频信号输出来判断振荡电路是否起振。复位电路时在CPU通电后，给复位端9脚（RST）一个复位脉冲，使CPU内部处于初始工作状态。51系列单片机是高电平复位，在正确的复位后（工作状态）9脚应保持低电平。如果复位电路出现故障，CPU也将无法工作。由于CPU的复位电路只有在开机瞬间产生复位脉冲，周期一般为几毫秒，用万用表无法鉴别正常与否。对于只有上电复位的复位电路，快速判断CPU是否有故障可以采取强制复位的方法，将复位瞬时接电源正端，如果此时CPU恢复工作，说明CPU的复位电路出现故障。对于有按键复位的复位电路，按下复位键，测量复位端是否有高电平产生来判断复位电路工作是否正常。6图2.1.1-2CPU控制电路2.1.2电源部分如图2.1.2-1所示为单片机复位电路提供电源。图2.1.2-1电源部分2.1.3复位电路部分7如图2.1.3-1所示，单片机中RST端口通过一个10uF的电解电容接VCC，又通过一个10K的电阻接地[3]。接VCC的电容为复位电容，接地的电阻为下拉电阻。工作过程：单片机刚上电时需复位一次才能可靠工作，通过电容接VCC，是利用电容充电来提供2个机器周期的高电平时间让单片机复位，如此单片机可以正常工作了，这之后又不要求单片机复位，所以可以通过10K的电阻下拉接地，保证RST脚维持在低电平状态（即不复位状态）。图2.1.3-1复位电路2.1.4按键部分如图2.1.4-1所示，键盘[4]对应名称如下：ADD1，DEC1，EXCHANGE，ADD2，DEC2，RUN/STOP其中，ADD1甲队比分加1键，（暂停时为调整时间分钟加1）DEC1甲队比分减1键，（暂停时为调整时间分钟减1）EXCHANGE换场键，半场休息时换场。ADD2乙队比分加1键，（暂停时为调整时间秒钟加1）DEC2乙队比分减1键，（暂停时为调整时间秒钟减1）RUN/STOP启动暂停键，比赛开始时按下启动计时，比赛开始。比赛开始后，按下为暂停计时，比赛暂停。8图2.1.4-1按键部分2.1.5LED显示部分如图2.1.5-1，图2.1.5-2和图2.1.5-3所示，分别代表甲乙两队记分牌和剩余时间牌。其中图2.1.5-1为剩余时间牌，初始剩余时间默认为12:00；图2.1.5-2和图2.1.5-3为甲乙两队的比分值，用三位数表示，范围从000到999。图2.1.5-1D2(4LED）图2.1.5-2D3(3LED)图2.1.5-3D4(3LED)2.1.6蜂鸣器部分9蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电。蜂鸣器主要分为电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器两种类型。应用比较广泛，主要是在打印机、复印机、计算机、报警器、电子玩具、电话、汽车电子设备、定时器等电子产品中作发生器件。电路中的蜂鸣器用字母“HA”或“H”表示。如图2.1.6-1所示是将蜂鸣器接到P1.7上实现报警功能。图2.1.6-1蜂鸣器部分2.2系统的总电路图本系统以单片机89C51为核心，利用单片机复位电路提供电源，采用1个四位八段和2个3位8段的数码管作为显示双方比分和比赛时间，并且使用了6个独立按键达到加减分数和时间的功能，不仅如此本系统还使用一个蜂鸣器实现报警功能。具体的系统的总电路图见附录2。3系统软件设计3.1keiluVision软件的简介KeiluVision是德国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统c语言的语法来开发，C语言在结构性、功能上、可读性、可维护性上比汇编有很明显的优势，因此易学易用,并且提高了工作人员的工作效率和项目开发的周期,他还能嵌入汇编，你可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。KEILC51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码快速，高效的特点。C51编译器的功能不断增强，使你可以更加贴近10CPU本身，及其它的衍生产品。C51已被完全集成到uVision的集成开发环境中，这个集成开发环境包含:编译器，汇编器，项目管理器，调试器，实时操作