基于单片机的篮球定时计分器的设计与仿真.doc

1 引言 单片机自20世纪 70 年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗扰力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。 系统是采用单片机AT89S52作为本设计的核心元件，采用7段共阳LED数码管作为显示器件。其次，为了配合计时器和计分器校正调整时间和比分，我特定在本设计中设立了11个按键，其中3个用于设置，交换场地，启动和暂停等功能；另外8个用于比赛双方加减分，以及调整时间。 系统可以实现：能记录整个赛程的比赛时间，并能修改比赛时间；能随时刷新甲、乙两队在整个过程中的比分；中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置；比赛结束时，能发出报警声。通过这次篮球计时计分器的设计，可以了解、熟悉有关单片机开发设计的过程，并加深对单片机的理解和应用以及掌握单片机与外围接口的一些方法和技巧, 可以了解到LED显示器的构成、工作原理以及这种显示器的接口实例与具体连接与编程，该系统具有价格低廉，性能稳定，操作方便并易于携带等特点。广泛适合各类学校或者小型团体比赛作为赛程计时计分。本项目的开展即是对自己所学专业知识的实践及拓展，更是对下一步开发利用体育比赛计时计分系统的一次有意义的探索。 2 总体设计方案 图1 电路系统构成框图 3 硬件电路设计 图2电源电路 图中Power提供的是12V的电压，C1，C2分别起整形，滤波的作用，LM7805输出稳定5V的电压时，二极管亮。LM7805 能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A。 3.3复位电路 复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，是单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，按复位键重新启动。89C51系列单片机复位要求RST引脚有一个2个机器周期的高电平[3]。 复位电路有上电复位和手动复位，根据需要自动地进行。复位电路都是比较简单的大都是只有电阻和电容组合就可以办到了。复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即有4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。如图3所示： 图3复位电路 图中手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当VCC上电时，人为按下S，C放电。S松手，C又充电，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端，在RST上产生高电平，使得单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。上电复位只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，使的单片机复位。此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落。 3.4振荡电路 振荡电路是将电源的直流电能，转变成一定频率的交流信号的电路。作用是产生交流电振荡，作为信号源。大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流，能产生振荡电流的电路。一般由电阻、电感、电容等元件和电子器件所组成。由电感线圈l和电容器C相连而成的lc电路是最简单的一种振荡电路。 AT89S52 单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。电容器C1和C2通常取30pF左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作用，晶振Y1取12M。如图4所示： 图4 振荡电路 图中时钟电路是内部方式时钟电路，采用芯片的内部振荡电路产生时钟信号，晶振等效为一个电感，在晶振两端并连上30PF的电容然后和内部的反相放大器连接起来组成并联谐振电路。电容取30Pf,对频率起微调作用，振荡频率范围在2-12MHZ，一般取6MHZ或12MHZ,振荡器起振则在输出端输出3V左右的正弦波，电容主要是帮助起振又称谐振电容。 3.5数码管显示电路及键盘扫描电路 LED 显示器工作在静态显示时，其公共阳极（或阴极）接VCC（或GND）， 一直处于显示有效状态，所以每一位的显示内容必须由锁存器加以锁存，显示各位相互独立。静态显示时，LED 的亮度高，控制容易，但功耗大，所需口线多。若显示位数增多，则静态显示方式很难适应。一般需要采用动态显示方式。 对于动态显示，一般将所有位的段选线的同名端联在一起，由一个8 位I/O口控制，形成段选线的多位复用。而各位的公共阳极或公共阴极则分别由相应的I/O 口线控制，实现各位形成段的时分选通，即同一时刻只有被选通位是能显示相应的字符