篮球比赛24s计时器--课程设计

目录摘要.............................................................................................................1篮球计时器概述.........................................................................................1.1篮球竞赛24秒计时器功能...............................................................1.2主要参考器件.....................................................................................1.3单片机的概述.....................................................................................1.3.1AT89C51单片机简介...............................................................1.3.2AT89C51单片机引脚功能简介...............................................2硬件设计.....................................................................................................2.1设计原理.............................................................................................2.2硬件设计流程图.................................................................................2.2.1功能单元模块............................................................................2.3硬件设计电路图.................................................................................3软件设计.....................................................................................................3.1程序流程图.........................................................................................3.2程序设计.............................................................................................3.3仿真及仿真结果.................................................................................4课程设计体会.............................................................................................参考文献........................................................................................................摘要课程设计目的课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。单片机课程设计，要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象。《单片机课程设计》是继《电子技术》、《电路》和《单片机原理与应用》课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作，掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛的节奏，新的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。以下为一个篮球比赛计时器，该计时器采用按键操作、ＬＥＤ显示，非常实用。此计时器也可作为其他球类比赛的计时器。本课程设计介绍了一个基于单片机的篮球比赛计时器硬件设计，包括AT89C51、6个八段显示LED、上电复位电路、时钟发生电路等基本模块的设计。其功能主要有：每次进攻为24秒，计时器的显示均为倒计时方式，24秒计时用两位数码管显示；所有的计时都要具有暂停、继续、清零；当球员的持球时间超过24秒时，24秒倒计时减为零且有声光提示。本次课程设计是采用单片机汇编语言实现倒计时24秒篮球比赛计时器。关键词:AT89C51；LED数码管；按键；模块1、具有24s计时功能。2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。3、计时器为24秒递减时，计时间隔为1秒。4、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。5、有直接清零然后恢复到24秒，准备重新开始计数。学生在教师指导下，综合运用所学知识完成基于单片机的篮球比赛24秒计时器设计。要求设计一个24秒计时电路，并具有时间显示的功能。要求：1、设置外部操作开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时。2、要求计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。3、当计时器减到0时，显示器上显示00，同时发出光电报警信号。1篮球计时器概述1.1篮球竞赛24秒计时器功能随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活中不可缺少的一部分。在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。大多数篮球计时器的主控芯片为AT89C51，采用12MHz晶振。24秒计时开始，24S复位开启键（投篮或交换控球时按下此键）；24秒计时停止键（没有违例）；24秒计时同时启动键；24S计时同时停止键。而此次我们设计的是一个简易篮球比赛计时器。最简单的篮球球计时器是24秒倒计时计时器。也就是本次课程设计的课题。24秒篮球计时器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/并且计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1，当计时器减到0时，显示器上显示00，同时发出光电报警信号,最后5s也会报警提示.。1.2主要参考器件AT89C51LED数码管光电报警器开关电阻导线等1.3单片机的概述1.3.1AT89C51单片机简介单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的。ROM称为程序存储器，只存放程序，固定常数，及数据表格。RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力。1.3.2AT89C51单片机引脚功能简介AT89C51有40个引脚，各引脚功能如下所示：（1）电源引脚Vcc和VssVcc(电源端)：供电电压，为+5V。Vss（GND）：接地端。（2）输入／输出端口P0、P1、P2和P3P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在Flash编程时，P0口作为原码输入口，当Flash进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在Flash编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口在Flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。（3）振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。（4）芯片擦除：在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。如图1.3所示为AT89C51结构框图在一小块芯片上，集成了一个微型计算机的各个组成部分。以下即为上述的AT89C51芯片图1.3AT89C51结构框图2硬件设计2.1设计原理24秒计时器的总体参考方案框图如图2.1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。硬件电路图设计：根据设计要求，要求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，硬件设计框图包括AT89C51芯片、显示器、报警和按键四大模块。系统硬件设计框图如图2.2所示此计时器采用的设计采用模块化的结构，主要由以上几个部分组成，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ALU，8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（FlashROM）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。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，秒脉冲发生器计数器译码显示控制电路报警电路外部操作开关图2.1总体方案框图计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。2.2.1功能单元模块（1）键盘控制模块是由键盘输入，键盘是一组按键的集合，它是最常见的单片机输入设备，是一种常开型按钮开关。常态时，按键的两个触点处于断开状态，如图2.3所示，键盘分为编码键盘和非编码键