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单片机课程设计_篮球计时器.docx
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单片机课程设计_篮球计时器.docx
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绪论
篮球比赛中除了有总时间倒计时外,为了加快比赛的节奏,规则还要求进攻
方在 24 秒有一次投篮动作,否则视为违例。以下为一个篮球比赛计时器,该计
时器采用按键操作、数码管显示,非常实用。此计时器也可作为其他球类比赛的
计时器。
本课程设计介绍了一个基于单片机的篮球比赛计时器硬件设计,包括
STC89C51, 2 个八段共阳数码管显示、上电复位电路、时钟发生电路等基本模
块的设计。其功能土要有:一场篮球比赛共分四节,每节 12 分:每次进攻为 24
秒,计时器的显示均为倒计时方式,24 秒计时用两位数码管显示;所有的计时都
要具有暂停、继续、复位;当球员的持球时间超过 24 秒时,24 秒倒计时减为零
且有蜂鸣器报警提示。本次课程设计是采用单片机 C 语言实现倒计时 24 秒篮球
比赛计时器。
1 系统工作原理
1.1 功能说明
随着信息时代的到来,电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用,运
用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活中不可缺少的一部分。在篮球比
赛中,规定了球员的持球时间不能超过 24 秒,否则就犯规了。
大 多 数 篮 球 计 时 器 的 主 控 芯 片 为 AT89C51 , 采 用 12MHz 晶 振 ,
P0.0-P0.7 作数码显示端。24 秒计时开始,A3 为 24 秒复位开启键(投篮或交换
控球时按下此键);A4 为 24 秒计时停止键(有违例时按下此键); A5 为 24 秒计时
启动键;A6 为总复位键。而此次我们设计的是 1 个简易篮球比赛计时器。
最简单的篮球球计时器是 24 秒倒计时计时器。也就是本次课程设计的课题。
24 秒篮球计时器要求设置外部操作开关,控制计数器的直接复位、启动和暂停,
并且计时电路递减计时,每隔 1 秒钟,计时器减 1,当计时器减 0 时,显示器
上显示 00,同时发出蜂鸣器报警信号。
1.2 基本原理
24 秒计时器的总体参考方案框图如图 1 所示,它包括秒脉冲发生器、计数
器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。其中计数器
和控制电路是系统的主要模块。计数器完成 24 秒倒计时功能,而控制电路完成
计数器的直接复位、启动技术、暂停以及连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、
定时时间到报警等功能。
按键
AT89C51
单片机
显示驱动
74LS573
数码管显示
图 1 系统结构图
2 设计
2.1 单片机最小系统单元
主控机系统采用了 AT89C51 单片机,它含有 128 字节数据存储器,置 4K
的电可擦除 FLASH ROM,可重复编程,大小满足主控机软件系统设计,所以
不必再扩展程序存储器。复位电路和晶振电路是 AT89C51 工作所需的最简外
围电路。单片机最小系统电路图如图 2.1 所示。
在复位电路中,按一下复位开关就使在 RST 端出现一段时间的高电平,外
接 11.0592M 晶振和两个 30pF 电容组成系统的部时钟电路。
蜂鸣器报警
2.2 AT89C51 单片机简介
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(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、
模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的
计算机系统。
单片机的存储器 ROM 和 RAM 是严格区分的。ROM 称为程序存储器,只存
放程序,用户数据。固定常数,及数据表格。RAM 则为数据存储器,为满足控
制需要,单片机有更强的逻辑控制能力用作工作区及存放特别是单片机具有很强
的位处理能力。
2.2.1 AT89C51 单片机引脚功能简介
(1)AT89C51 有 40 个引脚,各引脚功能如下所示:
图 2.1 AT89C51 引脚图
电源引脚 Vcc 和 Vss
Vcc(电源端):供电电压,为+5V。
Vss(GND):接地端。
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