11级电气自动化（对外）1班 - 图文(2)

第一章 绪论

1.1 背景知识介绍

体育比赛计时计分系统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，传递数据的信息系统。根据不同运动项目的不同比赛规则要求，体育比赛的计时计分系统包括测量类、评分类、命中类、制胜类得分类等多种类型。

篮球比赛是根据参赛队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统。篮球比赛的计时计分系统由计时器、计分器等多种电子设备组成，同时，根据目前高水平篮球比赛要求，完善的篮球比赛计时计分系统设备应能够与现场成绩处理、现场大屏幕、电视转播车等多种设备相联，以便0

由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，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，使单片机迅速得到了推广应用，目前已经成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部位。世界各大电气厂家、测控技术企业、机电行业，竞相把单片机应用于产品更新，作为实现数字化、智能化的核心部件。本篇设计篮球比赛计时计分器就是以单片机为核心的计时计分系统。 1.2 设计内容

本设计是基于AT89S52单片机的篮球比赛计时计分器，利用LCD液晶显示器作为显示装置。

液晶显示器与传统的数码管显示器相比更节省单片机的I/O空间，减少系统设计的复杂程度。此外，液晶显示具有稳定、功耗小等特点，特别适用与手持设备，而且液晶显示器内部集成的有存储芯片，能够保持当前数据，避免了系统CPU频繁刷新电路所做的无用功，进一步减少系统能量的开销和软件设计时的复杂度。

本系统由软件设计为4节比赛，可设置单节比赛时间，分4节比赛倒计时设定。可适用于不同比赛时间规格的比赛使用。另外本设计增加了ISP编程接口，可在硬件固化的情况下通过下载线升级内部程序，以达到更多场合的计时计分应用。此设计使系统功能更加强大，可以不局限于单一的一种比赛模式的应用。

其次，为了配合计时计分器校正调整比分，我们特定在本设计中设立了4个按键，通过按键的功能复用实现设置时间、调整时间、启动、调整分数和暂停等功能。采用单片机控制使这个系统按键操作使用简洁，低功耗，安装方便。

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1.3 设计任务和要求

任务：设计一个适用于多种规格比赛的篮球比赛计时计分器。

要求：1、能记录整个赛程的比赛时间，并能随时实现暂停和继续。

2、能随时刷新甲、乙两队在整个过程中的比分。

3、中场交换比赛场地时，能自动交换甲、乙两队比分的位置。 4、比赛中场和结束时，能发出报警。 5、通过液晶显示数字指示场次。 6、加分有误时可通过按键实现减分调整。

7、可设置比赛时间，使系统能用于不同比赛规则的场合。 1.4 设计意义

毕业设计使我们进一步熟悉和掌握了单片机的内部结构和工作原理，了解了单片机应用系统设计的基本方法和步骤，掌握了电子绘图软件Protel及仿真软件Proteus的使用方法，键盘和显示器在单片机控制系统中的应用以及撰写毕业设计论文的方法。此次设计很好的将书本上的理论知识和实践有机的联系了起来，使我们对理论知识有了更进一步的掌握，锻炼了我们的动手能力，同时也让我们懂得了理论与实际相结合的意义。为以后的工作和学习提供了宝贵的经验。

第二章 系统总体方案设计及硬件设计介绍

2.1 系统总体方案设计

液晶显示模块 键盘控制模块 单 片 机 系统电源模块 复位电路 单节比赛及 终场比赛结 束报警模块

图2-1系统框图

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篮球比赛计时计分器主要包括单片机控制系统、计时计分显示模块、定时报警、按键控制键盘模块和供电电源模块。通过这几个模块的协调工作就可以完成相应的计时计分控制和显示功能。模块框图如图2-1所示。

本设计是基于AT89S52单片机的篮球计时计分器，利用1602液晶显示器作为显示器件。LCD1602共分两行显示。首行的第一位用于显示当前比赛的节数，程序初始化并设定单节比赛时间后开始显示。第一行的其他位用于显示比赛双方所得分数。分别用A和B来区别两队。中场时交换双方显示位置。赛程计时采用倒计时方式，比赛开始时启动计时，直至计时到本节时间为零，结束本节比赛，同时红色发光二极管报警显示，时间刷新为下一节准备，等待开始。

2.2 硬件电路设计

系统控制中心单片机AT89S52简介

AT89S52是一个低功耗、高性能8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的单片机AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

本设计所采用的AT89S52为DIP40封装形式，引脚结构如图2-2。除8k Bytes Flash片内程序存储器外，还有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，8个中断源，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221T2/P1.0T2EX/P1.1P1.2P1.3P1.4MOSI/P1.5MISO/P1.6SCK/P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WRRDXTAL2XTAL1VSS1234567891011121314151617181920AT89S52

图 2-2 AT89S52单片机引脚图

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AT89S52单片机引脚说明如下：

Vcc：电源端，接＋5V。 Vss：接地端。

XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。

XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须悬空。

地址锁存允许信号ALE：系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。此外，ALE是以六分之一晶振频率的固定频率输出的正脉冲，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。

PSEN ：PSEN是读外部程序存储器的选通信号，低电平有效。

访问程序存储器控制信号EA：当为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令。当为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。

复位信号RST：该信号高电平有效，在输入端保持两个机器周期的高电平后，就可以完成复位操作。

P0口（P0.0～P0.7）：该端口为漏极开路的8位准双向I/O口，它为8位地址线和8位数据线的复用端口，使用时需接外部上拉电阻。在访问外部程序存储器时，它作存储器的低8位地址线。

P1口（P1.0～P1.7）：它是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，作为输入口使用时，应先向其内部锁存器写1。

P2口（P2.0～P2.7）：它为一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，作为输入口时同样需先向其内部锁存器写1。在访问外部程序存储器时，它作存储器的高8位地址线。

P3口（P3.0～P3.7）：P3口同样是内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P3口除了作为一般的I/O口使用之外，其还具有第二引脚功能，具体如表2-1所示。

表2-1 P3口线的第二功能

口线 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4

特殊功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 信号名称 串行输入口 串行输出口 外部中断0输入口 外部中断1输入口 定时器/计数器0外部输入口 4

P3.5 P3.6 P3.7 T1 WR RD 定时器/计数器1外部输入口 写选通输出口 读选通输出口 2.2.1时钟电路模块 时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟是保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢。根据不同需要可以采用不同频率的晶振，这里采用12MHZ的晶振，另外有两个30pF的电容，两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入输出引脚。具体连接图如图2-3所示。

C130PFXTAL112MC230PF

XTAL2

图2-3 晶振电路

外接石英晶体或者陶瓷谐振器以及电容C1，C2接在单片机内部放大器的反馈电路中构成谐振电路。谐振器本身对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度以及温度的稳定性，如果使用石英晶体，推荐使用30pF，而使用陶瓷谐振器建议选择40pF。 2.2.2 复位电路模块

S0SW-PBC310UFR210KR11K5VRST图 2-4 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，使单片机从0000H单元开始执行程序。除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

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