单片机篮球赛电子计时记分牌课程设计论文下载

目前球场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，工作方式单一。由于种种弊端，电子记分板已经开始在一些大型的体育场流行起来，不仅发展速度迅猛并会逐渐取代传统的电子记分牌。

电子记分板根据篮球比赛的特点，采用单片机为核心控制LED数码管，具有亮度高、可视性好、功耗小、使用寿命长等优点；具有性能稳定，尺寸适中，运输安装方式灵活，物美价廉等特点，特别适用于中、小型体育馆和训练馆。

设计题目：篮球赛电子计时记分牌

设计要求：

篮球记分器的硬件电路分成主控模块、键盘输入模块、信息提示模块三部分进行设计，系统整体结构如图1所示。

图1 系统硬件结构图

主控模块以AT89C52为核心，完成输入输出信息处理、计时器中断响应、数值计算等，协调整个系统有条不紊地工作。键盘输入模块作为人机交互接口，允许用户控制系统的工作状态，完成如计时计分开始/暂停、交换场地、计时计分清零、比赛队伍分数调整等功能。信息提示模块包含4个2位8段数码管、6个LED和一个蜂鸣器，用于实时显示系统工作状态，方便用户进行下一步操作。

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 8位单片机，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ATMEL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。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系统要求。

图2给出了AT89C52单片机的引脚分布和最小系统接法。

图2 AT89C52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，RST脚将会出现高电平，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按下RESET按键拉高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。

用户通过键盘输入模块对系统进行控制。键盘采用3*3矩阵式按键，其中按键“START/PAUSE”控制计时计分的开始与暂停，按键“EXCHANGE”用于在半场结束后交换双方记分牌上的分数，按键“CLEAR”用于在比赛结束后清除比分，其余的按键“A+1”、A+2”、“A+3”、“B+1”、“B+2”、“B+3”用于给参加比赛的A、B两队加上相应的分数。3*3矩阵按键的6条引线分别接至AT89C52的I/O口P3_0~P3_5，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3所示。

图3 矩阵键盘的连接方式

信息提示模块包含4个2位8段共阴极数码管（图4）、6个LED指示灯（图5）和一个蜂鸣器。

4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。

图4 数码管连接原理图

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。“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_0~P1_5口，当单片机某口输出低电平时，对应的LED亮。

图5 LED指示灯连接原理图

蜂鸣器接在P1_6口上，在半场结束或比赛结束后会发出提示音。

图6给出了系统硬件原理总图。

本系统所用的元器件清单如表1所示。

表1  本系统所用的元器件

单片机程序采用美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言开发系统Keil C编写。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。

Keil采用工程方式集中管理源程序，编写单片机程序首先要建立工程，然后在工程中添加源代码文件。在本系统的工程中包含6个C代码文件，对应功能介绍如下：

My_func.h              ——自定义的头文件。存放常用宏定义、单片机I/O位定义、数据类型定义和所有函数的声明。在其他C文件里只需要写一句#include "my_func.h"，即可直接调用任意函数，省去了重复写定义和声明的麻烦。

Main.c ——包含主程序main()，是整个程序执行的入口。在main()函数里，调用init()进行单片机的初始化，并在大循环里调用key_respond()和display()不断扫描按键输入、输出显示数据。同时设置定时器T0以工作方式1计时，从而在中断服务程序void Timer() interrupt 1里实现1s间隔的倒计时。

Key_scan.c ——包含按键扫描程序key_scan()。该函数采用行扫描法获取按键的状态，并将对应的键码传给Key_respond.c中的函数key_respond()。

Key_respond.c ——包含按键响应函数key_respond()。该函数里决定是否对按键请求进行响应：如果不响应，则调用宏LED_ERROR()使“ERROR！”指示灯闪动；如果响应，则调用相应函数完成不同的操作，如比赛状态的开始和暂停、加分、交换场地和分数清零等。

Display.c ——包含数码管显示驱动函数display()。在这个函数里实现比赛分数设置、比分交换、计时控制等，并通过P0口送出段选信号，通过P2_0和P2_1送出位选信号，从而控制数码管的动态显示。

My_func.c ——被调用函数的集合，包含延时函数void delay_ms(unsigned int xms)、初始化函数init()和蜂鸣器发声函数sounder()。