基于单片机的篮球计时器

郑州轻工业学院微控制器课程设计题目篮球比赛计时控制器设计___________________学生姓名xxx________专业班级_电信10-班___学号5410010301xx_____院（系）电气信息工程学院___指导教师耿鑫________完成时间2013年12月27日摘要本计时计分系统的设计主要是篮球比赛为例，然后可以拓展到其他球类比赛的各个方面，篮球比赛的计时计分系统主要是以AT89C51单片机为核心元件，利用它内部的计数器T0，通过软件编程来完成比赛的计时，硬件部分除了AT89C51之外，还有7段LED数码管和开关，通过程序控制后显示比分和时间。报警部分采用蜂鸣器为音响器件。该计时计分器具有以下功能：篮球比赛上下半场四节制，每节12分钟，要求能随时暂停，启动后继续计时，一节比赛结束后应可清零；按篮球比赛规则，进攻方有24秒为例计时；“分”、“秒”显示用LED数码管；用开关控制计时器的启动/暂停；24秒计时时间到、每节结束、全场结束能自动音响提示。关键词：篮球，AT89C51,计时计分系统1引言...................................................................................21.1绪论..........................................................................21.2选题的背景和意义...................................................22系统的总体设计方案.................................................42.1设计方案..................................................................42.2系统的基本功能和介绍...........................................52.3系统硬件电路组.......................................................92.3.1计时电路............................................................................92.3.2计分电路..........................................................................112.3.3报警电路..........................................................................15图5...................................................错误!未定义书签。3器件选择及介绍........................................................173.1器件清单................................................................173.2AT89C51..................................................................173.374LS21芯片介绍..................................................22结论.....................................................................................24参考文献............................................................................261汇编源程序.......................................................................28附录.....................................................................................36篮球比赛计时控制器21引言1.1绪论球类比赛计时计分系统是辅助比赛的工具。球类比赛分为篮球，足球，排球，乒乓球等许多种类，不同球类比赛规则要求各不相同，例如足球比赛要求比赛时间为九十分钟，其中还包括伤停补时时间，乒乓球比赛为十一球制等。篮球比赛根据美国男篮职业联赛（NBA）的规定，则是采取四节制，每节十二分钟，比赛结束后两队比分相同时，需要进行加时赛，在加时比赛中，每节比赛则是五分钟，直到分出胜负为止。篮球比赛的计时计分系统由51单片机，计时七段LED数码管、计分七段LED数码管，开关等设备组成。本计时计分系统设计不仅可以实现开始、暂停等功能，同时还具有24s显示的功能。且价格低廉、操作简单、携带方便，适合学校单位举办友谊比赛等赛事的计时计分辅助工具。1.2选题的背景和意义随着姚明，易建联等球星成功的加入NBA后，篮球比赛在中国越来越被人们关注，同时在学校单位等也受到欢迎，更被绝大多数青少年所喜爱。本设计除了具有赛程时间计时、时间调整及暂停和比赛计分的功能，还具有24s进攻的功能。且价格低廉、操作简单、携带方便，适合学校单位举办友谊比赛等赛事的计时计分辅助工具。3从另一方面说，本设计方便了记录人员比赛时的计时分工作，在某种程度上也促进了篮球比赛在大众人群的普及，这样既有利于发展篮球运动，又有利于增强人们的体质。另外这样能使比赛更趋向于公平化、正规化，减少了比赛中由比赛记录出错产生的摩擦和不愉快的事情的发生，提高了比赛的友谊性、娱乐性。此外，该计时计分系统经过少许修改，即去掉24s计时功能后，同样也适用于其他球类比赛的计时计分。42系统的总体设计方案2.1设计方案计时电路主要由按键开关、单片机AT89C51[4]、译码器及LED显示器构成。当调时开关(十位)按下时产生一个低电平，对应调分(十位)控制端P2.0的LE输出高电平，表示可以向CD45ll的调分位(十位)发送数据，将要显示数据的代码经P1.0送到CD4511的A另—端，送完后将LE清零。调时按键开关每按一次，数字自动加1。直到调到需要设置的时间即可。调时(个位)的操作方法与之相同。时间设置完后,启动定时器。如果比赛中暂停，按一下暂停键即可暂停计时。后一种计时电路主要由按键开关、单片机AT89C51及LED显示器构成，采用双电源供电。单片机采用+5V，数码管采用+15V采用单片机直接驱动数码管显示。当按下秒钟加1按键时，秒计时显示加1；当按下秒钟减1按键时,秒计时显示减1；当按下分钟加1按键时，分钟显示加1，当按下分钟减1按键时，分钟显示减1。时间设置完后，启动定时器开始倒计时。如果比赛中裁判叫暂停，则只要按一下暂停键，即可暂停计时。根据此次设计的实验条件及设计目的，我采用前一种方案，即单片机带外围扩展驱动数码管工作的电路系统。球赛计时计分器系统图如1-1图所示。52.2系统的基本功能和介绍本设计要实现的基本功能有：赛程时间设置，赛程时间启／停设置，比分交换控制，比分刷新控制，计时计分显示，赛程结束报警。以下对个功能进行介绍。1、赛程时间设置在计时电路中，按键开关K5、K6用来设置赛程时间。比如：比赛时间上半场时间20分钟，则通过按键K5键，使数码管1显示“2”即AT89C51CD4094比赛结束报警提示74LS21计时显示赛程比分调整键盘6可；再按K6键，设置比赛时间的个位数，使数码管2显示“0”即可。一般比赛时间为40分钟，所以只需要按K5键使数码管1显示“4”，按K6使数码管2显示“0”即可。时间设置好后，等待比赛开始。当比赛结束时，如果由于一些特殊原因需要增加比赛时间，这时增加比赛时间同样由按键K5、K6来设置，并且设置方法与上面所述一眼，但一般情况下只需要按K6键来设置即可，因为加时比赛一般只有几分钟而已。2、赛程时间启动／暂停设置当时间设置完成后，比如设置赛程时间为45分钟，则在LED显示器上显示为4500，45表示分钟，00表示秒钟。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……一直计时直到计为0000时表示赛程结束。按键K7为赛程启动和暂停控制。3、计时计分显示计时计分显示器是采用七段共阴极LED显示器来显示的。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。4`、24秒违例计时7其工作过程如下：首先在比赛开始前接通电源，通过硬件系统复位，此时计时中的12分钟和24秒，计分中的比分都显示“0”。计时的LED则显示120024。当裁判吹响开始哨声前，立即按下暂停键，计时停止，当裁判吹响开始哨声，这时立即按下暂停键，计时开始，并且采用倒计时，即从12分钟减为0表示一节结束，同时24也倒计时，倒计时到0时自动返回到24S重新倒计时，如此循环直至比赛结束。当比赛中，进攻方改变时，立即按下24秒复位键，24S就立即重新由24S开始倒计时。当12分钟或24S倒计时到零时，蜂鸣器都会发出3秒的响声，用以提示。当一节比赛结束后，系统复位，进行第二节比赛。整个赛程中，我们还要对比分进行及时手动刷新，这时我们通过计分电路中的甲队加分，甲队减分，乙队加分，乙队减分四个按键完成此功能，甲队加分，甲队减分完成甲队加、减分，乙队加分和乙队减分完成乙队加、减分。加分键每按一下，LED则显示加一分。减分键每按一下，LED则显示减一分。如果在赛程过程中，出现暂停，应立即按下暂停键，即可以立即暂停计时，暂停结束时，在按下暂停键继续计时，直至比赛一节结束，蜂鸣器发出3秒声响。每节的计时计分过程同以上相同。85、赛程结束报警当比赛结束时，系统会自动发出10秒钟报警声，提示赛程结束。篮球赛计时计分器电路工作过程整个篮球计时计分器的工作过程如下：首先在比赛之前，接通电源，系统自动复位，此时计时电路与计分电路中的共阴极数码管分别显示为0000和000000；然后我们按照计时电路图2-5中的K5键来设置比赛时间的十位数，再按下K6键，设置比赛时间的个位数字，使数码管2显示“0”即可。一般比赛时间为40分钟，所示只需要按下K5键显示“4”，按下K6键显示“0”即可。时间设置好时，等待赛程开始，当裁判吹响哨声时，启动计时，这时计时电路便开始工作，计时采用倒计时方式，即从20分钟减为0分钟表示上半场结束。上半场结束时，蜂鸣器会发出10秒钟响声，通知上半场结束，这时按下K7键，便完成了甲、乙两队的分数交换。在整个赛程中，我们还要对两队比分进行及时刷新，这时我们通过计分电路图2-9中的K1~K4键完成此功能，K1和K2键完成甲队加分、减分，K3和K4键完成乙队加分、减分。按键每按一下，表示加上或者减去1分。由于加分、减分我们采用中断完成，且加、减分的中断优先权小于计时电路中的中断优先权，所以不会对计时电路造成影响。如果在赛程过程中，一方的教练申请暂停时，经裁判批准，我们立即按下K7键，即可以暂停计时，暂停时间到时，再按下K7键继续计时，直至上半场赛程9结束，蜂鸣器会发出10秒的响声。下半场的流程和上半场基本上是一样的。2.3系统硬件电路组2.3.1计时电路1．显示器及其接口显示器是最常用的输出设备，其种类繁多，但在单片机系统设计中最常用的是发光二极管显示器（LED）和液晶显示器（LCD）两种。由于这两种显示器结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛的应用。下面介绍发光二极管显示器（LED）的结构、10工作原理及其接口电路。图2计时电路原理图EA/VP31X119X218RESET9RD17