篮球计时计分器设计 毕业论文.doc
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1、1 目目 录录 摘要摘要: :3 3 ABSTACTABSTACT3 3 第一章第一章 绪论绪论5 5 1.1 设计意义 5 1.2 系统的基本要求及本人所做工作 5 第二章第二章 方案选择及设计思想方案选择及设计思想6 6 2.1 系统显示模块 6 2.1.1 1602 接口说明.6 2.1.2 1602A 的部分使用说明7 2.2 单片机设计模块 8 2.3 键盘模块 .10 第三章第三章 硬件设计硬件设计1010 3.1 原理框图 .10 3.2 工作原理 .11 3.2.1 LCD 显示器 LCD1602 11 3.2.2 时钟电路11 3.2.3 复位电路12 3.2.4 按键电路1
2、2 3.3 元件清单 .13 3.4 电路图 .13 第四章第四章 软件设计流程及描述软件设计流程及描述1414 4.1 系统模块层次结构图 .14 4.2 程序流程图 .14 4.3 初始化程序 .16 4.3.1 T0,T1 的初始化16 4.3.2 LCD 初始化16 4.4 LCD 内部程序16 4.4.1 读忙判断程序16 4.4.2 写函数 .17 4.5 按键扫描 .18 第五章第五章 测试测试1919 5.1 测试工具 .19 5.2 测试结果 .19 5.3 仿真图 .19 第六章第六章 总结总结2020 参考文献参考文献2020 2 附录附录2020 致谢致谢3333 3
3、篮球计时计分器设计篮球计时计分器设计 摘要摘要:此次设计隶属于计算机控制技术弱电课程设计,主要通过基于单片机 AT89S51 芯片作为本次核心控制元件,利用 1602aLCD 作为显示器件,键盘 输入电路等相关的软件的有机结合以及喇叭等辅助器件,构成了一个满足基本 设计要求的篮球计时计分器。本系统可满足倒计时方式显示单节比赛剩余时间, 可暂停,显示双方得分,按键输入可修改分值,如有错误可进行分值的相应修 改。整场比赛结束时有声音提示。系统符合一般篮球计时器的工作要求。采用 液晶显示器 1602aLCD,因为其微功耗、小体积、使用灵活等诸多优点在袖珍 式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用
4、,而且有利于硬件实物的成 功。设计的主要方法主要是先通过仿真确定方案的可行性,然后在进行局部测 试看实物是否满足仿真的设计要求,最后把整体电路搭建完成做最后的测试和 调试。 关键词关键词:AT89S51 按键输入 点阵字符型液晶模块 1602A, 计数器 计 时器 The Basketballs Timing and Score Indicator Design Abstact:This design belongs to the computer control technology elv curriculum design, mainly through based on AT89S51
5、 single-chip microcomputer chip as the core control device, using 1602aLCD as a display device, keyboard input circuit and 4 other relevant software organic combination of the auxiliary devices and speakers, constructed a satisfying basic design requirements of basketball timing JiFenQi. This system
6、 can satisfy the countdown display single day game remaining time, can pause, show both parties scoring, keystroke can be modified to score, if there are any errors can be conducted a value of corresponding modification. The game ended when sound reminders. System complies with the general basketbal
7、l timer requirements. Adopt LCD 1602aLCD, because its micro-consumption electronic, small volume, flexible, and many other advantages on pocket type instrument and low power consumption in application system are increasingly applied, and be helpful for hardware forms of success.Design of the main me
8、thod is mainly determined by simulation first, then the project is feasible in local test to see whether satisfy the physical simulation design requirements, finally the whole circuit structures finish doing the final testing and debugging. Keywords: AT89S51 Dot matrix characters 1602A type LCD modu
9、le counter timer 5 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 设计意义设计意义 进入 21 世纪,伴随着电子、信息技术的应用与迅速普及,人们对电子技术 的要求越来越高。当今社会,科学技术日新月异,时代前进的步伐越迈越宽, 应用自动化设备,计算机处理,现代化通讯,数字化信息,现代化显示设备等高新 技术而建立的现代化智能。目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很 难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹的导航装置,飞机上各种仪表的 控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处 理,广泛使用的各种智能 IC 卡,民用豪华轿车的安全保障系统, 录像机、 摄像机、全自
10、动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不 开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此, 单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、 工程师。通过此次基于单片机设计的篮球计时计分系统,我们可以更清楚详细 的了解单片机程序设计的基本指令功能、编程步骤和技巧来讲述单片机编程, 并对 AT89S51 单片机的结构和原理进行讲述,以及基于单片机开发应用的相关 芯片的工作原理,和相关外围电路的设计和调试过程进一步了解,有助于今后 的工作和学习生活。 本次设计用由 AT89S51 编程控制 LCD 作显示的球赛计时计分系统。该系统 具有赛程时间暂
11、停,及时刷新甲、乙双方的成绩等功能。它具有价格低廉,性 能稳定,操作方便并且易于携带等特点。广泛适合各类学校或者小型团体作为 赛程计时计分。 篮球比赛计时计分器是为了解决篮球比赛时计分与计时准确的问题。 此装置利用单片机 AT89C51 完成了计时和计分的功能。本文详细地介绍了系统 硬件与软件的设计过程,采用该装置可根据实际情况进行比分修改和时间的准 确显示,具有低功耗,可靠性,安全性以及低成本等特点 1.21.2 系统的基本要求系统的基本要求及本人所做工作及本人所做工作 本系统有三项主要功能: 一.倒计时方式显示单节比赛剩余时间,可暂停。 二.显示双方得分,按键输入可修改分值,设置三个按键分
12、别加分 6 1,2,3;如有错误可进行分值的相应修改设置一个按键每次减 1 分。 三.24 秒倒计时显示,时间结束喇叭响;且显示每一个节次,每一小节比 赛结束时有喇叭声音提示。 本人在这次课程设计过程中所做工作如下:查询资料及硬件操作和后期的 外围电路设计调试测试,以及最后的论文撰写。 第二章第二章 方案选择及设计思想方案选择及设计思想 通过分析题目的要求,此次系统设计主要可分为三大模块,一是系统显示 模块,二是单片机设计模块,三是键盘输入模块。 2.12.1 系统显示模块系统显示模块 在显示模块的设计中,开始想到了常用的 LED 显示,但是考虑的后续硬件实现 的复杂性(超过 10 以上的 L
13、ED 实物连接将十分复杂) ,于是在同学的建议下选 取了方便但是没有接触过的 LCD 显示,因此也导致了一定程度的难度。下面将 对 LCD 1602a 作个简单的介绍。 2.1.12.1.1 16021602 接口说明接口说明 1602 采用标准的 16 脚接口,如下: 第 1 脚:VSS 为地电源 第 2 脚:VDD 接 5V 正电源 第 3 脚:V0 为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时 对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个 10K 的电位 调整对比度。 第 4 脚:RS 为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存 器。 第 5
14、脚:R/W 为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当 RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当 RS 为低电平 RW 为高 电平时可以读忙信号,当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚:E 端为使能端,当 E 端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。 第 714 脚:D0D7 为 8 位双向数据线。 7 第 15 脚:背光电源正极。 第 16 脚:背光电源负极。 1602 液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了 160 个不同的点 阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和 日文假名等,每一个字
15、符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代 码是 01000001B(41H),显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来, 我们就能看到字母“A”。 LCD 1602A 引脚如表 2.1 所示。 表 2.1 1602a 引脚分配表 引脚名引脚号电平输入/输出功能 VSS1 电源地 VCC2 电源(+5V) VEE3 对比调整电压 RS40/1 输入0=输入指令 1=输入数据 R/W50/1 输入0=向 LCD 写入指令或数据 1=从 LCD 读取信息 E61,10 输入使能信号,1=读取信号 10(下降沿)执行指令 DB070/1 输入/输出数据总线 line0(最低位) D
16、B180/1 输入/输出数据总线 line1 DB290/1 输入/输出数据总线 line2 DB3100/1 输入/输出数据总线 line3 DB4110/1 输入/输出数据总线 line4 DB5120/1 输入/输出数据总线 line5 DB6130/1 输入/输出数据总线 line6 DB7140/1 输入/输出数据总线 line7(最高位) A15+VCC LCD 背光电源正极 K16 接地LCD 背光电源负极 2.1.22.1.2 1602A1602A 的部分使用说明的部分使用说明 写数据写数据 8 CPU 向数据寄存器通道写入数据,SPLC780 根据当前地址指针计数器 AC 值
17、 的属性及数值将该数据送入相应的存储器的 AC 所指的单元里。如果 AC 值为 DDRAN 地址指针,则认为写入的数据是字符代码并送入 DDRAM 的 AC 所指单元里。 如果 AC 值为 CGRAM 的地址指针,则认为写入的数据时自定义字符的字模数据并 送入 CGRAM 内 AC 所指的单元里。所以 CPU 在写数据之前需要设置地址指针或认 为的确定地址指针的属性及数值。在写入数据后地址指针计数器 AC 将根据最近 设置的输入方式最大修改。由此可知,CPU 在写数据操作之前要做两项工作, 其一是设置或确认地址指针计数器 AC 值的属性及数值,以确保所写数据能够正 确到位,其二是设置或确认输入
18、方式,以确保连续写入数据时 AC 值的修改方式 符合要求。 读数据读数据 在 SPLC780 的内部运行时序操作下,地址指针计数器 AC 值的每一次修改, 包括新的 AC 值的写入,光标滚动位移所引起的 AC 值的修改或由 CPU 读写数据 操作后所产生的 AC 值的修改,SPLC780 都会把当前 AC 所指单元的内容送到数 据输出寄存器内,供 CPU 读取。如果 AC 值为 DDRAM 地址指针,则认为读的是 DDRAM 内 AC 所指的单元的字符代码,如果 AC 值为 CGRAM 的地址指针,则认为 读取的是 CGRAM 内 AC 所指单元的自定义字符的字模数据。 2.22.2 单片机设
19、计模块单片机设计模块 在单片机设计模块中,采用 Atmel 公司的 AT89S51 单片机作为控制器。该 单片机扩展功能强,软件编程灵活,自由度大,可通过软件编程实现各种算法 和逻辑控制,并具有功耗低、体积小、技术成熟等优点,使其广泛应用于各个 电子控制系统,完全能满足本系统的功能需求。 单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称单片机,是指在一块 芯片上集成了中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、程序存储器 ROM 或 EPROM、定 时器计数器、中断控制器以及串行和并行 IO 接口等部件,构成一个完整的微 型计算机。对于简单的输入和输出控制,51 机显然最合
20、适,51 单片机是 8 位的, 采用总线结构,但是具有控制简便,接口简单,工作可靠,价格经济,能耗少, 容易实现系统小型化等特点。 本次设计采用常用的 AT89C51,其基本结构框图如图 2.1。 9 图 2.1 单片机结构框图 图 2.2 AT89C51 引脚图 AT89S51 简介 P0:双向 I/O 口,寻址外部程序存储器时分时作为双向 8 位数据口和输出 低 8 位地址复用口;不接外部存储器时可作为 8 位准双向 I/O 口使用。引脚为 39-32。 P1:8 位双向 I/O 口,P1 口写入1后可作为输入,引脚为 1-8。 XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入,引
21、脚为 19。 XTAL2:来自反向振荡放大器的输出,引脚为 18。 AT89S51 的引脚图如图 2.2 所示。 P3 口介绍如表 2.2 所示: CPU 4KB ROM 128 字节 的 RAM定时器计数器 并行 IO 接口串行接口中断系统 时钟源 10 表 2.2 AT89S51 的 P3 口功能表 位线引脚功能 P3.0/RXD10 串行口输入 P3.1/TXD11 串行口输出 P3.2/INT012 外部中断 0 输入 P3.3/INT113 外部中断 1 输入 P3.4/T014 定时器 T0 外部计数脉冲输入 P3.5/T115 定时器 T1 外部计数脉冲输入 P3.6/WR16
22、片外 RAM 写选通 P3.7/RD17 片外 RAM 读选通 2.32.3 键盘模块键盘模块 此部分由按键开关组成,记分器有九个按键.其中 K0 按下得分减一. K9 键按一下第一个队得分加一. 其余的键分别实现加二,加三,节次,暂停的控 制。 调节时间的时候,先同时按下 K0 和 K9.这时时间的小时部分会跳闪,表示 小时被选中了,这样就可以 对小时进行设置:按一下 K0 时间加一,按一下 k9 时间减一 ,设置完后再同时 按一下 K9 和 K0,时间的分钟部分会跳闪。 对分钟数进行设置:同样按一下 K0 分钟数加一,按一下 K9 分钟数减一,设 置完后再同时按一下两个键就可以退出设置。
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