嵌入式课程设计-篮球赛计时记分牌.doc

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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 F2.5<A13 F2.6/A14 P2.7/A15峰薯5一辜圣a<羞绘

7、事皿-4?¥22274HC573 介绍74HC573包含八进制3态非反转透明锁存器，是一种高性能硅门 CMO器件,输入是和标准CMOS输出兼容的；加上拉电阻，他们能和 LS/ALSTTL输出兼 容。当锁存使能端LE为高电平输入时，这些器件的锁存对于数据输出同步。当锁 存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。74HC573在本系统中用于锁存由单片机P0数据复用口输出的位选及段选信号，对篮球时间、分数进行显 示。其引脚图及功能图如图3所示。>I11><12100ELE1DTo Seven Other Channels0E *T20%2-KD1 1ia417-

8、025M 一&n一 Z714-0506-313-0607-1912-07TC11*L£图374HC573引脚图及功能图2.3 各模块电路设计2.3.1 复位和振荡电路的设计U1>XTAL1F=O.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

9、 P3 5H1 P3-.6APl .D PIT5iLL&bLb£.zJ_2ii£LF-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

10、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

11、_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、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

12、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 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。“

13、 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。R420D<'EXT>R5200R6 ；200 R7开始R3200I.EO-BJRG 暂停.结.束 LEDBJRG .20Q <TEXT>-R8交换.LED-B1RG .LED-B1眈错误LED-B1RG .LED1LED2LED3LED4LEOS'LEDO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，

14、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 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

15、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() 和蜂鸣器发声函数sounder()。软件开机复位初始化，只有当按下“开始”键，开始计时记分，整 个过程分为上半场、下半场、加时赛三个阶段。比赛过程中，可以通过加分按键进 行记分，为纠正错误记分，可以通过“一1分”对分数进行调整；当上半场结束， 单片机调用蜂鸣器提示程序进行提示，并使LED灯按规律显示；下半场开始时，比分交换，时间重置与上半场一样；下半场结束可对比分清零或进入加时赛。软件总 流程图如图10所示。