2019年11月14日 | 基于单片机的篮球记分器设计

一．设计的基本步骤及方案

1．AT89C51简介

单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本部件的大规模集成电路。

其以体积小、功能全、性价比高等诸多优点而独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。如果说C语言程序设计课程设计软件设计的基础课，那么单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计基础课。

2．数码管显示原理

数码管实际上是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。我们分别把他命名为A,B,C,D,E,F,G,H。

图1 数码管内部结构图

假设我们要显示一个数字2, 那么 A、B、G、E、D这5个段的发光管亮就可以了，C、F、H不亮，同时由于接法为共阴接法，那么为高电平是亮，低电平是灭。从高往低排列， P1.7-P1.0写成二进制为01011011， 把他转化为16进制则为5BH。我们可以根据硬件的接线把数码管显示数字编制成一个表格，见下表，以后直接调用就行了。

数码管的接口有静态接口和动态接口两种。静态接口为固定显示方式，无闪烁，其电路可采用一个并行口接一个数码管，数码管的公共端按共阴接GND，本次课程设计由于所需数码管不多，故可用些种方法接线。这种接法占用接口多，仅能接少量数码管。

动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示的频率较高时，利用人眼的暂留特性，看不出闪烁显示现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出，另一接口完成各数码管的轮流点亮。

多位一体的数码管原理和单个的差不多。

表2 共阴极数码管显示

图3 系统结构图

本系统采用单片机AT89C51作为AT89C51本设计的核心元件。利用7段共阴LED作为显示器件。在此设计中共接入了8个7段共阴LED显示器，其中4个用于记录AB队的分数，每队2个LED显示器显示范围可达到0~99分，足够满足赛程需要，另外4个LED显示器则用来记录赛程时间，其中2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟。赛程计时采用到计时方式。即比赛前将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。计时范围可达到0~99分钟，也完全满足实际赛程的需要。

其次，为了配合计时器和计分器校正调整时间和比分，我们特定在本设计中设立了11个按键，其中8个用于设置，交换场地，启动和暂停等功能。

二. 硬件电路设计及描述

1.硬件原理电路

系统硬件图如下图4所示：

记分图如下图5所示:

计时图如下图6所示:

2.硬件电路设计及描述

硬件部分的设计是整个设计中的一个重要部分。在进行硬件部分设计时，首先要确定元器件，并且知道这些器件的工作原理和功能。然后才可以进行设计。本设计的硬件电路包括两部分：计时电路、计分电路。硬件电部分的设计除了硬件电路的设计，还包括PCB板的绘制。

三. 软件思想及流程

1． 主流程图8：

2. 记分流程图9:

比分显示程序：

DISPF:MOV  R0,#34H

      MOV  R3,#7FH

      MOV  A,R3

PLAYF:MOV  P2,A

      MOV  A,@R0

      MOV  DPTR,#DSEG1

      MOVC  A,@A+DPTR

      MOV   P0,A

      LCALL  DL1

      MOV  P2,#0FFH

      MOV  A,R3

      RR   A

      JNB  ACC.3,LD1

      INC  R0

      MOV  R3,A

      LJMP PLAYF

      AJMP LD1

              键盘扫描子程序

3. 时间中断流程图10

时间中断程序：

TIME: PUSH  ACC

      PUSH  PSW

      MOV   TH0,#0D8H

    MOV   TL0,#0F0H

      DJNZ  R2,RET0

      MOV   R2,#64H

      MOV   A,20H

      CLR   C

      DEC   A

      MOV   20H,A

      MOV   A,21H

      CJNE  A,#00H,PFF   ;;;;;;;;;非0分跳转;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV   A,20H

      CJNE  A,#00H,PFF   ;;;;;;;;;非0分0秒情况跳转;;;;;;;;;;

      CLR   TR0          ;;;;;;;;;比赛结束停止计时;;;;;;;;;;

      MOV   20H,#00H

      MOV   21H,#00H

      MOV   32H,#00H

      MOV   33H,#00H

      LCALL MINGYIN

      MOV   21H,26H

      MOV   30H,#00H

      MOV   31H,#00H

      MOV   32H,24H

      MOV   33H,25H

      LJMP  RET0

PFF:  MOV   A,20H

      CJNE  A,#0FFH,OUT

      MOV   20H,#59        ;

      MOV   30H,#09H

      MOV   31H,#05H

      MOV   A,21H

      DEC   A

      MOV   21H,A

OUT:  MOV   A,20H

      MOV   B,#0AH

      DIV   AB

      MOV   30H,B

      MOV   31H,A

      MOV   A,21H

      MOV   B,#0AH

      DIV   AB

      MOV   32H,B

      MOV   33H,A

RET0: POP PSW

      POP ACC

      RETI

YANSHI:PUSH  ACC       ;定时器1中断

      PUSH  PSW

      MOV   TH1,#0D8H

    MOV   TL1,#0F0H

      DJNZ  R2,RET1

      MOV   R2,#64H

              DJNZ 39H,RET1

              MOV 39H,#03H    ;TIAN HEIHEI

              MOV R2,#64H   

              CLR TR1

              CLR P3.6

RET1: POP PSW

      POP ACC

      RETI

时间显示程序：

DISPT: MOV  R0,#30H               

      MOV  R3,#0F7H

      MOV  A,R3

PLAYT:MOV  P2,A

      MOV  A,@R0

      MOV  DPTR,#DSEG1

      MOVC  A,@A+DPTR

      MOV  P0,A

      LCALL DL1

      MOV  P2,#0FFH

      MOV  A,R3

      RR   A

      JNB  ACC.7,LD1

      INC  R0

      MOV  R3,A

      LJMP PLAYT

LD1:  RET

4. 源程序代码见附录一

四.硬软件的调试过程及调试方法

1.进入比赛，先设置时间为一节或者半场。默认是12分钟（按下“A+1”进行分钟加1，按下“A-1”进行分钟减1），如图11

                              图11

2.按下“K1”开始比赛或者暂停，如图12

3.上面的液晶显示为计时显示。下面的液晶显示为分数显示“左侧为攻左半场的队的分数，右侧为攻右半场的对的分数。”换场后依然如此。

4．按下“K2”交换场地，重新计时。

5．A+1，A+2，A+3，A-1，B+1，B+2，B+3，B-1进行两队分数调整

五．课程设计心得体会

俗话说：好的开始是成功的一半。说起课程设计，最重要的就是做好设计的预习，认真的研究老师给的题目，选一个自己感兴趣的题目。其次，老师对课程设计的讲解要一丝不苟的去听去想，因为只有都明白了，做起设计就会事半功倍。最后，要重视程序的模块化，修改的方便，也要注重程序的调试，掌握其方法。

本次设计，我查阅了相关书籍，做好各项准备后才开始进行设计，本次设计测试结果以及不足之处：计时电路可完成倒计时、暂停、继续等功能，在比赛时间到后可进行报警。记分电路工作正常，可完成对比分的刷新与暂存。但在测试过程中发现，在比赛上半场时间到后，不能进行比分的交换。进行分析后得出结论如下：系统电路部分设计没有原则性的错误，在制版的过程中注意了走线，因此硬件部分功能完好。但因为软件系统编写方面的疏忽，在比分交换及计时部分没有能很好的实现。除此之外，软件达到了系统的要求。

通过课程设计，发现了我们的很多不足，我们知识的很多漏洞，看到了我们的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。在这个过程中，我们也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。通过单片机课程设计，我们加深了对单片机理论的理解，学回了怎样将理论很好地应用到实际当中去，而且我们还学会了如何去培养我们的不畏困难的挑战精神，从而不断地战胜自己，超越自己，我们在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。

此次课程设计充分锻炼了我们的设计能力和团队合作能力，给我们注入了一些全新的认识，为我们以后的设计和实验奠定了基础，也为引导我们以理论结合实践起到重要意义。

单片机源程序如下:

ORG     0000H

LJMP  MAIN

ORG     0003H

LJMP    CHANGE

ORG     000BH                                         

LJMP    TIME

ORG     0013H

LJMP    TIAOSHI

ORG     001BH

LJMP    YANSHI

MAIN: MOV  SP,#50H

      MOV  TCON,#04H

      MOV  20H,#00H        ;秒

      MOV  21H,#0CH        ;分

      MOV  22H,#00H        ;;;;;;;;;A队分数;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  23H,#00H        ;;;;;;;;;;B队分数;;;;;;;;;;;

      MOV  24H,#02H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  25H,#01H

      MOV  26H,#0CH        ;;;;;;;;;;;分钟定时区;;;;;;;

      MOV  30H,#00H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  31H,#00H        ;;;;;;;;;时间缓冲区;;;;;;;;;;

      MOV  32H,#02H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  33H,#01H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  34H,#00H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  35H,#00H        ;;;;;;;;分数显示缓冲区;;;;;;;

      MOV  36H,#00H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  37H,#00H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  39H,#03H        ;TIAN HEIHEI

      MOV  TMOD,#11H

      MOV  TH0,#0D8H

      MOV  TL0,#0F0H

              MOV TH1,#0D8H

              MOV TL1,#0F0H

      MOV  IE,#10001111B

      MOV  IP,#05H

      MOV  R2,#64H

              CLR P3.6

START:LCALL DISPT

      LCALL DISPF

      JNB  P1.0,PP1       ;A队加一分

      JNB  P1.1,PP2       ;A队加两分

      JNB  P1.2,PP3       ;A队加三分

      JNB  P1.3,PP4       ;A队减一分

      JNB  P1.4,PP55       ;B队加一分

      JNB  P1.5,PP66       ;B队加两分

      JNB  P1.6,PP77       ;B队加三分