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毕业设计-单片机篮球比赛记分器.doc
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2023-07-08
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毕业设计-单片机篮球比赛记分器.doc
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C H A N G C H U N I N S T I T U T E O F T E C H N O L O G Y
篮球比赛记分器
The Game Of Basketball Scoring Device
设计题目: 篮球比赛记分器
学院名称: 电气与信息工程学院
专业名称: 电子信息工程
任务分配表
班级
学号
姓名
完成主要任务
电子
1042
08
PCB 的绘制仿真与实现
电子
1042
13
程序的修改
PCB 的绘制仿真与实现
PROTEUS 原理图绘制与仿真
电子
1042
35
文档的编写
程序的修改
PROTEUS 原理图绘制与仿真
篮球比赛记分器
摘 要:
本文设计了一个篮球比赛记分器主要利用单片机 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,以 C 语言作为编程语言,在 Protues 和 Keil 搭建的软件仿真平台
下进行仿真,本设计包含了 AT89C51 系列单片机的最小系统的构成,同时在此基础上扩展了一些
实用性强的外围接口,可以进一步了解译码器 74LS247 的应用,LED 七段数码管的结构和工作原
理,主要实现了计时和显示 A/B 队的分数,并能及时进行加分,减分,鸣笛警示等功能。本系统
具有成本低廉、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。
关键词:AT89C51 单片机;74LS247;七段数码管;仿真;嵌入式
0 引言
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。单片机是一种集成在电路芯片,是采用
超大规模集成电路技术,把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器
ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计
算机系统。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”,可分软件部分和硬件部分,而当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和
使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在单片机上。所以,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。
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。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。以嵌入式单片机为核心,利用 3 组 4 位
共阳极的数码管作为显示器件的篮球比赛计分屏,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。
1 系统方案
我们小组共提出了两种数码管显示方案:一是共阳极数码管静态显示,二是共阳极数
码管动态显示。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极的数码管。共阳数码管在应
用时应将公共极接地,当某一字段发光二极管的阳极为低电平时,相应字段就点亮。反之,相应
字段就不亮。
共阳极数码管静态显示:静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能,即各个 LED 的显示
字符一经确定,相应的段码将维持输出不变,直到送入另一个字符的段码为止。正因为如此,静
态显示器的亮度都比较高。静态显示的程序设计,是将一个两位数的个位与十位分开,并且用查
表指令,输出对应位的表格代码。
共阳极数码管动态显示:动态显示,是数码管有一个 I/O 口控制 LED 片的多段复用,共阳极
分别由相应的 I/O 口线控制,形成各片的分时选通。若要各位数码管能够同时显示出与本位相应
的显示字符,就必须采用动态显示方式,即在某一时刻,让某一位的位选线处于选通状态,而且
其他各位的位选线处于关闭状态,这样在同一时刻,两个数码管只有选通的那一位显示字符,而
另一个是灭着的。同样,在下一时刻,只让第二个的位选线处于选通状态,另一位选线关闭,如
此循环下去,就可以使两位数码管显示出所要显示的字符。虽然这些字符不是在同一时刻出现,
但由于 LED 片灯的余晖和人眼的视觉暂留作用,只要每位显示间隔足够短,就可以造成两位同时
亮的假象,达到同时显示的效果。设计基本与静态设计相同,不同之处是在多了位选信号。在程
序设计中在每次输出字符时,都要给相应的那位进行置位,另一位复位,确保每次只有一个数码
管亮。
数码管静态显示需要静态驱动:静态驱动也称直流驱动,静态驱动是指每个数码管的每一个
段码都有一个单片机的 I/O 端口进行驱动,或者使用 BCD 码二/十进位转换器进行驱动,静态驱
动的优点是编程简单,数据稳定,显示亮度高,无闪烁,占用 CPU 时间少,缺点是功耗比较大,
占用 I/O 端口多,如驱动 5 个数码管静态显示则需要 5×8=40 个 I/O 端口来驱动,而一个 89S52
单片机可用的 I/O 端口才 32 个。故实际应用时必须增加位驱动器进行驱动,增加了硬体电路的
复杂性。
数码管动态显示需要动态驱动:动态驱动是将所数码管的 8 个显示片段的同名端连在一起,
另外为每个数码管的公共极 COM 端增加位选通控制电路,位选通有各自独立的 I/O 线控制,当单
片机输出字型码时,所有数码管都接受到相同的字型码,将需要显示的数码管的选通 COM 端电路
的控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮,通过分时轮流控制各个 LED 数码
管的 COM 端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。动态显示的效果和静态显示是一
样的,能够节省大量的 I/O 端口,而且功能更低、硬件电路也较静态显示简单。
经方案对比和考虑设计要求和器件的限制,我组的课程设计采用的是共阳极数码管的动态显
示。
2 系统硬件电路
该系统硬件电路包括: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。软件包括用 Keil 进行 C 语言编程,用 Protues 进行仿真,具
体系统硬件结构框图如图 2-1 所示。
图2-1 篮球赛计分器的硬件结构框图
(一)元器件的选择
本设计主要选择了以下元器件:如表 2-2 所示:
时
钟
电
路
复
位
电
路
电
源
电
路
按
键
控
制
AT89C51
报
警
电
路
计
时
电
路
计
分
电
路
计
分
显
示
鸣
笛
示
警
计
时
显
示
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