篇一：篮球比赛计时计分器的设计
篮球比赛计时计分器的设计
黄凯
（湖北师范学院机电与控制工程学院，湖北 黄石 435002）
摘要：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方便，灵活适用的问题。本毕业设计采用单片机AT89C52为核心，设计出篮球计分计时系统，可以实现单节比赛12分钟倒计时、24秒进攻时间倒计时、开始/暂停倒计时、改变节次、单节结束报警、两队比分分别加减分等显示效果。 本系统利用LCD12864液晶显示器作为显示器件，显示节次、12分钟倒计时、24秒倒计时、主客队双方比分，通过单片机最小系统来控制计时器和计数器工作，单节比赛结束时LED发光二极管闪烁报警。
该设计采用LCD12864液晶显示器，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，通过仿真基本上实现了上述功能，操作简单，性能稳定，符合一般篮球计分器的工作要求。
关键词：篮球比赛 单片机 LCD液晶显示器 发光二极管
篮球比赛计时计分器的设计
黄凯（指导教师，刘金华）
1 选题背景
1.1篮球背景知识的介绍
篮球比赛在中国越来越被人们关注，同时也被更多青少年所喜爱。篮球赛记时计分器是对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、传递利用的工具。根据不同运动项目的不同比赛规则要求，篮球赛记时计分器包括评分类、命中类、制胜类、得分类等多种类型。篮球比赛是根据运动队在比赛时间里得分多少来决定胜负的。因此，篮球比赛的记时计分器是一种得分类型的工具。篮球比赛的记时计分器由计时器、计分器等多种电子设备组成。
同时，根据目前高水平蓝球比赛要求，完善的蓝球比赛计时计分系统设备应该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，以便实现提高比赛现场感、表演娱乐观众等功能。
1.2单片机背景知识的介绍
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/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”，可分软件部分和硬件部分，而当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在单片机上。所以，以MCU为核心，就是各种各样的单片机，是嵌入式硬件部分的实现方式之一，它主要是因为把处理器和存储器等部件集成在一块芯片上。
进入21世纪，伴随着电子，信息通信技术的应用与普及开发，人们对电子技术的要求也越来越高。目前嵌入式单片机渗透到我们生活的各个领域，按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。对于嵌入式即可分软件部分和硬件部分。以MCU为核心，就是各种各样的单片机，是嵌入式硬件部分的实现方式之一，它主要是因为把处理器和存储器等部件集成在一块芯片上。在探索单片机的发展道
路时，有过两种模式，即“Σ模式”与“创新模式”。“Σ模式”将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机；“创新模式”则完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。
Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的
嵌入式系统。MCS-51是在MCS-48探索基础上，进行全面完善的嵌入式系统，成为单片嵌入式系统的典型结构体系。体育比赛计时计分器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、传递利用的工具。篮球比赛的计时计分器是一种得分类型的工具。它由计时器等、计分器等多种电子设备组成。虽然篮球比赛中很早就开始研究应用了电子计分器，但通常都是利用模拟电子器件、数字电子器件或是模拟、数字混合组成的，其稳定性和高准确度计分仍存在一些问题。以单片机为核心的篮球比赛计分器，计分准确，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。
1.3毕业设计任务书的要求
设计并制作一个用于赛场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，并能修改比赛时间、暂停比赛时间；
（2）能随时刷新甲、乙两队在整个赛程中的比分；
（3）中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置；
（4）比赛时间结束时，能发出报警指令。
要求掌握单片机的工作原理，篮球比赛计时计分器硬件电路及软件的设计与调试方法。①设计单片机控制的篮球比赛计时计分器的硬件电路；②设计单片机控制的篮球比赛计时计分器软件部分；③调试硬件电路与软件；④画硬件电路原理图，写论文。
1.4毕业设计的实现方案
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AT89C52完成了计时和计分的功能。该设计将介绍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。
考虑到篮球体育运动中队比赛的要求与本专业所学习的嵌入式单片机的知识的应用，可以很好的将比赛的计时与计分体现出来，所以在本次设计中我们利用单片机的知识来解决此次课题的研究与实践。
2 系统方案论证以及硬件的选择
2.1系统的总体方案论证
篮球比赛计分器采用单片机控制系统，显示模块可以用二极数码光或者是LCD液晶显示屏来显示比赛得分以及比赛时间的倒计时。比赛中的加减分以及时间的调整等控制可以由单片机外接按键控制电路来实现。最后本设计中还需要一个报警电路，在比赛时间结束后通过一个蜂鸣器进行提示报警，另外在报警电路中可以再添加一个LED灯进行闪烁报警，这样能够更加的醒目。通过几个模块就可以完成相应的计分器控制和显示功能的协调。
在本设计基于单片机的篮球计时计分器中，显示器作为显示设备，显示比赛中两队的比分以及单节比赛的倒计时，考虑到篮球比赛的特殊性，在显示中本人另外添加了一个24秒进攻时间的倒计时。在比赛过程中由控制按键随时可以对比赛的两队比分进行刷新、对比赛时间作出调整以及开始/暂停比赛倒计时。在比赛结束时会有蜂鸣器的蜂鸣报警，同时伴随着LED灯的闪烁。中场时可以显示比赛两队位置的交换。在本设计中，经查阅篮球比赛资料，一场比赛分四节，以12分钟作为单机比赛的倒计时时间，24秒作为比赛的一次进攻倒计时时间。硬件设计各模块大体设计如下图2-1所示。
图2-1
2.1.1显示方案的选择
方案一：采用数码管LED显示，LED显示器是由发光二极管构成的LED数码管、LED点阵显示器等。LED发光器件一般常用的有两类：数码管和点阵。 方案二：采用液晶电路来显示，LCD是工业字符型液晶，具有显示效果清晰、显示内容多式多样的特点。
对以上两个方案加以比较，可以发现LED虽然使用简单，但是显示内容有限，显示效果不是很直观，硬件连接电路较为复杂，而且稳定性不高；而LCD液晶显示屏连接线路简单，显示内容丰富，易于硬件电路实现，可靠性较好。
综上所述：显示模块采用第二种方案，本设计采用LCD液晶显示屏来实现本设计的显示功能。
2.1.2计时方案的选择
方案一：采用芯片74LS192（十进制同步加/减计数器）、NE555（秒脉冲发生器）以及辅助电路等组成。设计中秒脉冲发生器是采用555集成电路组成的多谐振荡器构成，通过计算来产生比较准确的1秒脉冲。译码显示电路用CD4511和共阴极七段LED数码管组成，报警电路在实验中用发光二极管代替。
该方案能较准确的显示比赛时间和比分，但是有众多的不足。例如：电路中用到的芯片较多，无法简化设计方案。
方案二：采用计时芯片,针对计算机系统对计时芯片的要求，各大芯片厂家推出了键时钟/倒计时/正计时各种芯片，可采用自动控制计时芯片，通过触发控制电路使计时器自动地计时，达到预定时间后芯片重新开始计时（实现倒计时功能）；也可以通过触发控制电路使计时器不计时，达到预定时间后芯片重新开始计时（实现暂停功能），不需要程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时器数据，实现计时的暂停的功能，并进行显示，计时功能的实现就无需占用CPU的时间，程序简单，控制精度高，因此在工业控制系统中多采用这一类专用芯片来实现计时功能。
方案三：软件控制,利用AT89S52内部的定时器/计数器进行中断定时，配合软件延时实现计时。该方案节省硬件成本，并且可综合运用定时器/计数器、中断以及程序设计的知识，因此本系统采用方案三软件方法来实现计时。
2.2硬件的选择
根据以上方案的选择，本设计在硬件方面有了初步的确定。在单片机方面，本设计中打算选用89C52单片机，其容量比89C51大一倍。在LCD液晶显示屏方面，考虑到本设计中需要多行显示(一行显示比赛时间，一行显示比赛分数，另外本设计中可能还需要一行作为24秒进攻时间倒计时的显示），所以可以选择市场较为普遍的1602或者12864LCD液晶显示屏。最后由于报警电路的需要，还要选用一个蜂鸣报警器以及一个LED二极管。
本设计选用原件清单如下：
单片机AT89C52
12864LCD液晶显示屏
蜂鸣报警器
LED二极管灯
滑动变阻器
电容、电阻、三极管若干
篇二：基于单片机控制的篮球计时计分器毕业设计说明书
扬州市职业大学汽车与电气工程系
毕业设计说明书(论文)
作 者: 教研室: 专 业: 题 目:
周苏宁 学 号： 0902010244
汽车与电气工程系
机电一体化
基于单片机篮球计时计分器设计
指导者：
评阅者：
2012 年 5 月
扬州市职业大学汽车与电气工程系
毕业设计（论文）评语
学生姓名： 周苏宁 班级、学号： 0902010244题 目： 基于单片机篮球计时计分器设计综合成绩：
毕业设计（论文）评语
毕业设计说明书（论文）中文摘要
专科毕业设计说明书（论文）
第5页 共40 页
目 录
摘 要............................................................................................................................ IV Abstract ................................................................................(本文来自：wwW.xIaocAofanwEn.coM 小草 范文 网:篮球比赛计时计分器的毕业设计)....... 错误！未定义书签。 目 录.............................................................................................................................. 5 第一章 引言 ................................................................................................................. 7
1.1 背景知识介绍 ................................................................................................. 7 1.2 设计意义 ......................................................................................................... 7 1.3 设计目的 ......................................................................................................... 7 第二章 系统硬件介绍 .............................................................................................- 9 -
2.1 MCS-51单片机简述 ...................................................................................- 9 -
2.1.1 单片机AT89C51简介 ...................................................................................... - 9 - 2.1.2 主要特性 .......................................................................................................... - 10 - 2.1.3 管脚说明 .......................................................................................................... - 10 - 2.1.4 芯片擦除 .......................................................................................................... - 12 - 2.1.5 掉电模式 .......................................................................................................... - 12 - 2.1.6 程序储存器的加密 .......................................................................................... - 13 -
2.2 显示器及其接口 .......................................................................................- 13 -
2.2.1 显示器介绍 ...................................................................................................... - 13 - 2.2.2 结构与原理 ...................................................................................................... - 14 - 2.2.3 LED显示器显示方式 ...................................................................................... - 14 -
2.3 CD4094芯片介绍 ......................................................................................- 15 - 2.4 74LS21芯片介绍 .......................................................................................- 15 - 2.5 报警器........................................................................................................- 16 -
2.5.1 报警器的分类 .................................................................................................. - 16 - 2.5.2 报警器工作原理 .............................................................................................. - 16 -
第三章 硬件电路设计 ...........................................................................................- 17 -
篇三：基于51单片机的篮球计分器毕业论文设计
摘 要
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。它负责对比赛的结果和成绩信息进行采集处理、传输分配。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，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，以便实现高比赛现场感、表演娱乐观众等功能目标。比赛具有的不可重复性，决定了篮球计时计分系统是一个实时性很强、可靠性要求极高的电子服务系统，所以计时计分设备是篮球比赛中不可缺少的电子设备。
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。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。篮球计时计分器就是以单片机为核心的计时计分系统，由计时器，计分器，综合控制器和24秒控制器等组成。
模块化设计系统，分为计时显示模块、计分显示模块、定时报警、按键控制键盘模块。模块的程序结构简单、易于编写、任务明确、调试和修改。程序可读性好，对程序的修改可局部进行，其他部分可保持不变。编程后利用Keil软件来进行编译，将生成的HEX文件装入芯片中，采用Proteus软件仿真，检验功能是否正常，然后用Protel99画硬件的电路图。本设计中系统硬件电路主要有以下几个部分：单片机AT89C51、计时电路、计分电路、报警电路和按键开关。
本次设计用由AT89C51编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分
系统。该系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。具有价格低廉、性能稳定、操作方便并且易于携带等特点，适用于各种公司学校等中小企业.
关键词： AT89C51 LED显示器 计时计分器
目录
第1章 绪论 .................................................................................................... 3
第2章 系统方案说明 .................................................................................. 4
2.1 系统设计方案 ..................................................................................... 4
2.1.1 篮球赛计时计分器设计的现状 ................................................... 4
2.1.2 系统总体设计方案 ...................................................................... 4
2.2 系统基本功能介绍 .............................................................................. 5
第3章 系统硬件电路设计 ......................................................................... 7
3.1 篮球赛计时计分器电路工作过程 ............................ 7
3.2 系统硬件电路组成......................................... 7
3.2.1 计时电路 ............................................ 7
3.2.2 计分电路 ........................................... 15
3.3 器件选择及介绍 .......................................... 19
3.4 AT89C51 ................................................. 19
3.4.1 CD4511芯片介绍 ..................................... 22
3.4.2 CD4094芯片的介绍 ................................... 23
3.4.3 74LS21芯片介绍 ..................................... 24
第4章 软件编程调试 ................................................................................ 25
4.1 总体程序设计 ............................................ 25
4.2 初始化程序设计 .......................................... 26
4.3 计时系统程序设计........................................ 28
4.4 计分系统程序设计........................................ 29
第5章 调试 .................................................................................................. 29
5.1 系统调试 ................................................ 30
5.1.1 软件调试 ........................................... 30
5.1.2 仿真调试 ........................................... 30
结束语 .............................................................................................................. 31
致 谢 .............................................................................................................. 31
参考文献 ........................................................................................................... 33
第1章 绪论
因为单片机的广泛使用，适用单片机来制作的电子产品就越来越多。如用单片机控制LCD液晶显示器计时计分器，用单片机控制LED七段显示器计时计分器等。
根据课题要求，这里介绍一种篮球赛计时计分器的设计方法，即单片机带外围扩展来驱动数码管工作的电路。电路的核心元件为单片机，用10个7段共阴极LED数码管作为显示器。4个用于记录赛程时间，2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟。6个用于记录甲、乙两队的比赛分数，每队3个，显示分数范围可达0～999分，足够比赛中得分的现实的需求。比赛前，将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至倒计时到零为止。计时范围达到0～99分钟，能满足实际赛程计时的需求。为了配合计时器调整时间和计分器校正比分，设计了7个按键，3个用于启动和暂停赛程时间。4个用于输入甲、乙两队的分数，另外，还设计了定时报警系统，即比赛时间到时，扬声器发出报警声提示比赛结束。
该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。设计分为软件设计和硬件设计两部分。主控芯片采用AT89C51，使用汇编语言编写软件程序，主体分为计时显示模块、计分显示模块、定时报警、按键控制模块。编程后利用Keil C51软件来进行编译，再将生成的HEX文件装入芯片中，采用Proteus软件来仿真，检验功能是否能够正常实现，随后可用Protel99画出硬件电路图。
通过本次基于单片机的篮球赛计时计分器的设计，可以了解、熟悉有关单片机开发设计实例的过程，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方法和技巧。
第2章 系统方案说明
2.1 系统设计方案
2.1.1 篮球赛计时计分器设计的现状
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，比分等数据信息进行快速采集记录、加工处理、传递和利用的系统。根据运动项目的不同，比赛规则要求也不同，体育比赛的计时计分系统包括测量类、评分类、命中类、制胜类和得分类等多种类型。
篮球比赛是根据运动队员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的，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，以便实现激烈的比赛现场感和表演娱乐等功能目标。现在，根据设计要求，介绍一下设计方案。
2.1.2 系统总体设计方案
根据课题要求，单片机带外围扩展，驱动数码管工作的电路，可提升学生对单片机接口电路的综合运用能力；计时电路主要由按键开关、单片机AT89C51、译码器及LED显示器构成。当调时开关(十位)按下时产生一个低电平，对应调分(十位)控制端P2.0的LE输出高电平，表示可以向CD45ll的调分位(十位)发送数据，将要显示数据的代码经P1.0送到CD4511的A另— 端，送完后将LE清零。调时按键开关每按一次，数字自动加1。直到调到需要设置的时间即可。调时(个位)的操作方法与之相同。时间设置完后,启动定时器。如果比赛中暂停，按一下暂停键即可暂停计时。球赛计时计分器系统图如1-1图所示。
图1-1 系统构成图
2.2 系统基本功能介绍
本设计要实现的基本功能有：赛程时间设置，赛程时间启／停设置，比分刷新控制，比分交换控制，计时计分显示，赛程结束报警。以下对个功能进行介绍。
1、 赛程时间设置
通过按键K5、K6来设置赛程时间。篮球比赛的一节时间为12分钟，通过按K5按键，使LED数码管1显示“1”即可。在按K6按键，设置比赛时间的个位数，即使数码管2显示“2”。
当比赛结束时，如果由于一些特殊原因要增加比赛时间，这时比赛时间的调整同样由K5、K6按键来设置，且方法和上面一样。但一般情况下只需按下K6来设置即可。因为加赛时间只有几分钟。
2、 赛程时间启动／暂停设置
当时间设置完成后，比如设置赛程时间为45分钟，则在LED显示器上显示为4500，45表示分钟，00表示秒钟。这时，如果裁判吹响开始的哨声时，则应立即按下按键K7，表示赛程开始，计时显示则由4500变成4459，4458??一直计时直到计为0000时表示赛程结束。按键K7为赛程启动和暂停控制。
3、
比分刷新控制 由于在比赛中，两队的比分在不断变化，所以需要设置比分刷新控制，