篮球计时计分系统设计毕业设计.doc
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1、目 录第一部分 设计任务与调研31.1 89c51单片机简介31.2单片机的结构及其组成 中央处理器(CPU)3第二部分 设计说明72.1设计方案72.2体设计框图82.3总体说明82.4脉冲发生器的设计82.5二十四秒倒计时电路92.6 十二分钟倒计时设计电路102.7译码器和显示器的设计122.8节次控制电路的设计13第三部分 设计成果153.1产品特点153.2程序代码15第四部分 结束语22第五部分 致谢23第六部分 参考文献24第一部分 设计任务与调研1.1 89c51单片机简介51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031
2、单片机,后来随着Flash rom技术的发展,8031单片机取得了长足的进展,成为应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出,今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机,还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。1.2单片机的结构及其组成中央处理器(CPU)刚跟大家讲过,需要提醒的是MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码。CPU单片机的主要核心部件,在CPU里面包含了运算器、控制器以及若干寄存器等部件给成。内部数据存储器(RAM) MCS-5
3、1单片机芯片共有256个RAM单元,其中后128单元被专用寄存器占用(稍后我们详解),能作为寄存器供用户使用的只是前128单元,用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元,简称内部RAM。地址范围为00HFFH(256B)。是一个多用多功能数据存储器,有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。内部程序存储器(ROM)在前面也已讲过,MCS-51内部有4KB/8KB字节的ROM(51系列为4KB,51系列为8KB),用于存放程序、原始数据或表格。因此称之为程序存储器,简称内部RAM。地址范围为0000HFFFFH(64KB)。定时器/计数器 51系列共有2个16位
4、的定时器/计数器(52系列共有3个16位的定时器/计数器),以实现定时或计数功能,并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠内部分频时钟频率计数实现,做计数器时,对P3.4(T0)或P3.5(T1)端口的低电平脉冲计数。I并行/O口MCS-51共有4个8位的I/O口(P0、P1、P2、P3)以实现数据的输入输出。具体功能在后面章节中将会详细论述。串行口 MCS-51有一个可编程的全双工的串行口,以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强,既可作为全双工异步通信收发器使用,也可作为移位器使用。RXD( P3.0)脚为接收端口,TXD(P3.1)脚为发送端口。中断控制系统 MC
5、S-51单片机的中断功能较强,以满足不同控制应用的需要。51系列有5个中断源(52系列有6个中断源),即外中断2个,定时中断2个,串行中断1个,全部中断分为高级和低级共二个优先级别,优先级别的设置我们也将在后面进行详细的讲解。定时与控制部件MCS-51单片机内部有一个高增益的反相放大器,基输入端为XTAL1输出端为XTAL2。MCS-51芯片的内部有时钟电路,但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。二、主要任务:因为在一场篮球赛中,篮球计时器/计分系统不仅要能够记录整个比赛的时间,还可以根据比赛情况的任意修改和暂停比赛时间,并能随时刷新甲、乙两队在整个比赛中的比分,为了加
6、快节奏,规则还要求进攻方在24秒内有一次投篮动作,否则视为违例并发出警报声,当比赛时间剩下5秒时,能每隔1秒发出一次报警声。所以篮球计时/积分系统要具备以下要求:(1)能记录整个赛程的比赛时间; (2)可修改比赛时间和暂停比赛时间; (3)能随时刷新甲、乙两队在整个比赛中的比分; (4)能显示24秒的进攻时间; (5)当进攻时间为0秒时,发出报警声; (6)比赛时间剩下5秒时,能每隔1秒发出一次报警声。三、设计思路: 根据设计要求设置外部操作开关控制计数器的直接清零、启动和暂停。所以此硬件设计框图包括AT89C51芯片、显示器、报警和按键四大模块。此计时器采用的设计采用模块化的结构主要由以上几
7、个部分组成即计时模块、控制模块以及译码显示模块。在设计此计时模块时采用模块化的设计思想使设计起来更加简单、方便、快捷。 一个完整的计算机应该由运算器、控制器、存储器和I/O接口组成。运算器包括一个可进行8位算术运算和逻辑运算的单元ALU8位的暂存器1、暂存器2,8位的累加器ACC,寄存器B和程序状态寄存器PSW等。控制器包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令寄存器ID、振荡器及定时电路等。存储器分为程序存储器Flash ROM和数据存储器RAM。另外89C51有4个与外部交换信息的8位并行接口即P0至P3。它们都是准双向端口每个端口各有8个I/O线均可输入输出。 单片机显示驱动按键显示报警。
8、 第二部分 设计说明2.1设计方案1、理论分析:篮球计时计分系统的电路可以分为主体电路和节次电路。主体电路:即倒计时部分。包括12分钟和24秒倒计时。12分钟倒计时的基本原理:比赛处于准备开始阶段,扳动启动开关G使倒计时计数器相应的置数或清零端有效,显示设定的时间12:00,当主裁判抛起球,比赛开始,扳动G,倒数计时器开始工作(相应的置数、清零端无效),计时器逐秒进行倒计显示。当有球员犯规,裁判吹哨,整个计时系统的倒计时暂停,这个功能通过暂停开关S截断时钟脉冲的传输来实现。当倒数计时器计数到零时,选取“00:00”这个状态,通过组合逻辑电路给出截断信号,让其与时钟脉冲在与非门中将时钟脉冲截断,
9、从而计时器在计数到零时停住。24秒计数芯片的置数端和12分的置数、清零端共用一个开关,比赛开始后,24秒的置数端也无效,24秒的倒数计时器与12分的倒数计时器同时开始进行倒计时,逐秒倒计到零。同样也是选取“00”这个状态,通过组合逻辑电路给出截断信号,让该信号与时钟脉冲在与非门中将时钟截断,使计时器在计数到零时停住。节次电路:用四个D触发器和适当的组合逻辑电路搭成四位的移位寄存器,四个LED分别接在这四个D触发器的输出Q上,当一天和尚撞一天钟12分钟重置时,电路自动移位指示节次。警报提示:为了给出警报提示,可在计数器的输出端用一个普通二极管和LED二极管。当计数为0时,QO输出为0,LED灯亮
10、起。2.2体设计框图显 示显示驱 动单片机按键报警 图12.3总体说明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12分24秒计时功能而控制电路完成计数器的直接清零、启动技术、暂停/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。2.4脉冲发生器的设计信号发生器是数字钟的核心。它的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度,可选用晶振的频率为32768Hz的脉冲经过整形、分步获得1Hz的秒脉冲。2.5二十四秒倒计时电路计数器的倒计时功能。用两片74LS1
11、92分别做个位(低位)和十位(高位)的倒计时计数器,由于本系统只需要从开始时的“24”倒计到“00”然后停止,所以可以直接运用十进制的74LS192进行减计数。因为预置的数不是“00”,所以我选用置+数端LOAD来进行预置数。低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。24秒倒计时电路如图:2.6 十二分钟倒计时设计电路12分钟倒计时秒部分。运用两片可逆计数器74LS192来构成60进制的减计数器。这个计数器的低位即个位,不需要搭接任何反馈电路而直接运用74LS192芯片的减计数功能:时钟脉冲接到down端,置数、清零端无效,即可以实现十进制的倒计时计数功能。而最低位的计数变化应当与时钟脉冲的变化同
12、步。所以,原则上应当将时钟脉冲直接引到这片192计数器的减计数时钟脉冲输入端down。该计数器的高位即十位,与低位的计数进制不相同。由于时间的分和秒都是60进制,所以这里的计数芯片74LS192必须要接成六进制的计数器。这里,我选用反馈置数的方法来实现这个功能。反馈方案:直接从QD引出高电平信号,通过非门作用后形成低电平反馈信号,送入74LS192芯片的置数端LOAD使之实现置数动作。置数时,输出的数是与输入的数是一样的,所以我设置的数是5(二进制0101),这样,当计数器从0变到9时,由于进行了异步置数,9就在瞬间变成了5,计数输出的结果就变为0543210,实现了六进制的功能。12分钟倒计
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