基于51單片機(jī)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器程序Proteus仿真設(shè)計(jì)原理圖PCB

ID:1079968 · 發(fā)表于 2023-6-17 12:04

此次設(shè)計(jì)的計(jì)分器總共包括四個(gè)模塊，他們是24秒顯示、計(jì)時(shí)器、記分器。實(shí)現(xiàn)的功能是：24秒顯示能按鍵控制24秒計(jì)時(shí)器，當(dāng)控球時(shí)間超過(guò)24秒時(shí)，可發(fā)出報(bào)警信號(hào)。計(jì)時(shí)器可按鍵調(diào)節(jié)，可以隨時(shí)暫停計(jì)時(shí)，暫停比賽，在每節(jié)結(jié)束和全場(chǎng)結(jié)束時(shí)報(bào)警。記分器記錄兩隊(duì)的積累分?jǐn)?shù)，可通過(guò)按鍵分別加1、2、3分。

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

Altium Designer畫的原理圖和PCB圖如下：(51hei附件中可下載工程文件)

設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)的主要包括的是：液晶顯示、按鍵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及輔助功能的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括：功能選擇、倒計(jì)時(shí)的實(shí)現(xiàn)。本文主要介紹了用單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)籃球計(jì)分器的整個(gè)流程，采用C語(yǔ)言編寫程序。時(shí)間顯示部分可以以秒為單位進(jìn)行計(jì)時(shí)調(diào)整。比分顯示部分可以實(shí)現(xiàn)在半場(chǎng)結(jié)束后手動(dòng)換場(chǎng)，顯示模塊均采用動(dòng)態(tài)掃描方式進(jìn)行顯示。按鍵控制部分采用獨(dú)立按鍵，共設(shè)12個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)調(diào)整分?jǐn)?shù)、調(diào)整時(shí)間、比賽的開(kāi)始/暫停、復(fù)位鍵和交換場(chǎng)地鍵等功能。報(bào)警部分由蜂鳴器加三級(jí)管驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了報(bào)警聲音的功能。

體育賽場(chǎng)中的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是對(duì)體育比賽過(guò)程中所產(chǎn)生的時(shí)間、比分等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速采集、加工處理、傳遞和利用的系統(tǒng)。此系統(tǒng)能否清晰、穩(wěn)定、精確的反應(yīng)體育比賽中的客觀數(shù)據(jù)，直接影響到比賽公平性和公正性。
1.2 設(shè)計(jì)的目的與意義

本次設(shè)計(jì)，籃球賽場(chǎng)計(jì)時(shí)計(jì)分器是一種非常廣泛的體育日用工具，在籃球體育中運(yùn)用的越來(lái)越廣泛。它能夠?qū)崟r(shí)計(jì)時(shí)計(jì)分的優(yōu)點(diǎn)，并且在半場(chǎng)交換場(chǎng)地后，能夠交換分?jǐn)?shù)位置；還設(shè)置有24s進(jìn)攻時(shí)間報(bào)警。它的實(shí)用性令我對(duì)這道項(xiàng)目產(chǎn)生了興趣，以前在數(shù)字電路這門課里使用各個(gè)計(jì)數(shù)器芯片做過(guò)簡(jiǎn)易的檢測(cè)器，所以對(duì)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)籃球賽場(chǎng)計(jì)時(shí)計(jì)分器的過(guò)程十分好奇，也想通過(guò)自己所學(xué)的知識(shí)，真正完成這樣實(shí)用的產(chǎn)品，雖然不能夠十分完美的還原真正功能完善的水位控制器，但是可以鞏固我的知識(shí)，也可以歷練自己。增進(jìn)對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解。
1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容該系統(tǒng)以MCS-51單片機(jī)為籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器的核心，用按鈕模擬加分；24s復(fù)位；時(shí)間控制的數(shù)字信號(hào)
   1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用的部件以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理。
   2、硬件部分的設(shè)計(jì)。
   3、軟件程序的設(shè)計(jì)（里面包含對(duì)主程序、延遲程序、顯示程序的設(shè)計(jì)等實(shí)現(xiàn)特定功能的程序）。
1.4 計(jì)劃實(shí)現(xiàn)成果（1）能記錄全部賽程的比賽時(shí)間，并能修改比賽時(shí)間。
（2）能隨時(shí)刷新甲、乙兩隊(duì)在全盤比賽歷程中的比分。
（3）中場(chǎng)交換比賽場(chǎng)地時(shí)，能交換甲、乙兩隊(duì)比分的位置。
（4）比賽時(shí)間到時(shí)，能發(fā)出報(bào)警聲。
（5）實(shí)現(xiàn)24s進(jìn)攻時(shí)間倒計(jì)時(shí)和復(fù)位。

第2章系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)功能分析此次設(shè)計(jì)的計(jì)分器總共包括四個(gè)模塊，他們是24秒顯示、計(jì)時(shí)器、記分器。實(shí)現(xiàn)的功能是：24秒顯示能按鍵控制24秒計(jì)時(shí)器，當(dāng)控球時(shí)間超過(guò)24秒時(shí)，可發(fā)出報(bào)警信號(hào)。計(jì)時(shí)器可按鍵調(diào)節(jié)，可以隨時(shí)暫停計(jì)時(shí)，暫停比賽，在每節(jié)結(jié)束和全場(chǎng)結(jié)束時(shí)報(bào)警。記分器記錄兩隊(duì)的積累分?jǐn)?shù)，可通過(guò)按鍵分別加1、2、3分。

2.2 系統(tǒng)部件的選擇分析
2.2.1 中央控制單元CPU采用傳統(tǒng)的 51 單片機(jī)作為整個(gè)電路的控制核心。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛
2.2.2顯示模塊選擇采用LED液晶顯示屏,液晶顯示屏具有顯示功能強(qiáng)大且可顯示大量圖形、文字，
顯示內(nèi)容多樣,清晰可見(jiàn)，但是價(jià)格非常昂貴,需要的接口線較多,因此在此次設(shè)計(jì)中不會(huì)采用LED液晶顯示屏。
2.3 軟件算法選擇分析一般編寫單片機(jī)程序的語(yǔ)言有 C 語(yǔ)言編寫和匯編語(yǔ)言兩種，這兩種語(yǔ)言有以下的區(qū)別：

（1）兩者編譯組成不同。匯編語(yǔ)言是將由 0、1 組成的機(jī)器語(yǔ)言用具有簡(jiǎn)單語(yǔ)義的英文代碼表示，而 C 語(yǔ)言不但將許多相關(guān)的機(jī)器指令合成為單條指令，并且去掉了與具體操作有關(guān)但與完成工作無(wú)關(guān)的細(xì)節(jié)，例如使用堆棧、寄存器等。
（2）兩者被計(jì)算機(jī)識(shí)別的路徑不同。匯編語(yǔ)言通常用于對(duì)硬件的直接操控。而且
C 語(yǔ)言所編制的程序不能直接被計(jì)算機(jī)識(shí)別，必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換才能被執(zhí)行。
（3）兩者用處不同。匯編語(yǔ)言通常用在程序中最核心的、控制硬件的代碼，一方面是安全，另一方面提高運(yùn)行速度。而 C 語(yǔ)言通常用在計(jì)算機(jī)外用功能上。
（4）兩者學(xué)習(xí)難易程度不同。匯編語(yǔ)言所需要的編繪知識(shí)很多很復(fù)雜，經(jīng)常被開(kāi)發(fā)者使用。而 C 語(yǔ)言是一門很簡(jiǎn)單方便的語(yǔ)言，編程者也就不需要有太多的專業(yè)知識(shí)。

考慮到此次編程的復(fù)雜性，用匯編語(yǔ)言比較繁瑣復(fù)雜，容易出錯(cuò)，因此選擇靈活的C語(yǔ)言編寫，并且分模塊進(jìn)行編寫。

仿真運(yùn)行結(jié)果在Keil軟件上新建一個(gè)新工程“單片機(jī)”，在工程下在建立一個(gè)新文件，將程序?qū)懭胛募４鏋椤皢纹瑱C(jī).c”，將文件添加到“單片機(jī)”工程中，編譯調(diào)試查錯(cuò)，直到編譯沒(méi)有錯(cuò)誤時(shí)，連接建立目標(biāo)文件，并設(shè)置生成“.hex”文件，在Proteus軟件中雙擊AT89C51單片機(jī)選擇該hex文件，錄入后按下仿真按鈕。

(一) 按下比賽開(kāi)始按鈕
(二) 比賽加分
通過(guò)加分按鈕，可給甲隊(duì)乙隊(duì)分別加分，分值13分,符合籃球賽場(chǎng)實(shí)際加分分值。
(三) 中場(chǎng)互換后，分值位置互換
(四) 24s進(jìn)攻時(shí)間倒計(jì)時(shí)復(fù)位
(五) 時(shí)間控制
時(shí)間減少5s
時(shí)間增加5s
(六) 24s倒計(jì)時(shí)后，報(bào)警器響起

實(shí)物運(yùn)行結(jié)果
實(shí)物接線圖
通電之后液晶屏顯示
按下比賽開(kāi)始按鈕后，計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作
分別給甲隊(duì)和乙隊(duì)積分，計(jì)分器工作
中場(chǎng)休息，積分位置互換

總結(jié)
單片機(jī)這門課的應(yīng)用性非常廣泛，也很實(shí)用，所以掌握這門書本知識(shí)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn) 不夠的，設(shè)計(jì)就是一個(gè)教大家將書本知識(shí)實(shí)際應(yīng)用到技術(shù)生產(chǎn)的絕好機(jī)會(huì)現(xiàn)在芯片、科技都趨于集成化，學(xué)著設(shè)計(jì)籃球賽場(chǎng)計(jì)時(shí)計(jì)分器是一個(gè)基礎(chǔ)。一個(gè)個(gè)基礎(chǔ)、技術(shù)、設(shè)計(jì)集成起來(lái)就可以構(gòu)成多元化、功能完善、多樣化的復(fù)雜系統(tǒng)，所以認(rèn)真研習(xí)如何完成設(shè)計(jì)十分有實(shí)用性和必要性，也是與未來(lái)技術(shù)生產(chǎn)投身于研究、社會(huì)工作的過(guò)渡。這次設(shè)計(jì)收獲還是很多的，通過(guò)自己的努力深入學(xué)習(xí)了STC89C51芯片，知道了它們的工作原理、工作方式，為自己的知識(shí)庫(kù)里添加知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也讓我感受到了單片機(jī)功能的強(qiáng)大。其次，只有交流討論才能夠判斷自己的設(shè)計(jì)是否正確或者有什么問(wèn)題，這點(diǎn)研究生學(xué)長(zhǎng)給我了很大的幫助，令我知道自己還有哪里不足，使我對(duì)單片機(jī)掌握的更加細(xì)致，鍛煉了我的交流闡述能力。
這次設(shè)計(jì)也讓看到了自己知識(shí)的局限性，比如在創(chuàng)新上還很欠缺，原本想再加上24s進(jìn)攻時(shí)間的功能，但是自己編寫的程序在編譯上出了問(wèn)題，說(shuō)明我還需要在程序上多下功夫，對(duì)此也深感遺憾。我今后會(huì)多多鍛煉自己的邏輯思維，希望可以做的越來(lái)越好，也希望可以成為對(duì)學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)、樂(lè)于求知的人

單片機(jī)源程序如下:

#include<reg51.h>//51單片機(jī)頭文件
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
sbit K1=P3^2;//比賽倒計(jì)時(shí)開(kāi)始/暫停
sbit K2=P3^3;//24s倒計(jì)時(shí)重新開(kāi)始
sbit K3=P1^3;//乙隊(duì)+1按鍵
sbit K4=P1^2;//乙隊(duì)+2按鍵
sbit K5=P1^1;//甲隊(duì)+1按鍵
sbit K6=P1^0;//甲隊(duì)+2按鍵
sbit K7=P1^4;//時(shí)間減少
sbit K8=P1^5;//時(shí)間增加
sbit K9=P1^6;//半場(chǎng)積分互換
sbit beep=P2^0;//蜂鳴器接口
sbit RS=P2^7;
sbit E=P2^5;
char miao,fen,num,time,aa;
uchar bb,cc,tt;
uchar code table1[]={"H.T 000:000 R.T "};
uchar code table2[]={"12:00 SEC-1 24"};
//延時(shí)子函數(shù)
void delay(uint z)
{
uint x;
uchar y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
//LCD1602液晶寫指令子函數(shù)
void write_com(uchar com)
{
RS=0;
P0=com;
delay(5);
E=1;
delay(5);
E=0;
}
//LCD1602液晶寫數(shù)據(jù)子函數(shù)
void write_date(uchar date)
{
RS=1;
P0=date;
delay(5);
E=1;
delay(5);
E=0;
}
//LCD1602液晶初始化子函數(shù)
void LCD1602_init()
{
uchar i;
bb=0; //H.T分?jǐn)?shù)初始化
cc=0; //R.T分?jǐn)?shù)初始化
time=0;
TMOD=0x10; //定時(shí)器1初始化
TL1=0x00;
TH1=0x4c;
EA=1; //開(kāi)總中斷
ET1=1; //開(kāi)定時(shí)器1
TR1=0; //定時(shí)器1不工作
EX0=1; //開(kāi)中斷0
EX1=1; //開(kāi)中斷1
IT0=1; //中斷0為邊沿觸發(fā)
IT1=1; //中斷1為邊沿觸發(fā)
E=0;
beep=0;
miao=0;
fen=12;
num=1;
aa=24;
write_com(0x38); //LCD設(shè)置初始化
write_com(0x0c);
write_com(0x06);
write_com(0x01);
write_com(0x80); //LCD顯示初始化
for(i=0;i<16;i++)
{
write_date(table1[i]);
}
write_com(0x80+0x40);
for(i=0;i<16;i++)
{
write_date(table2[i]);
}
}
//分?jǐn)?shù)更新子函數(shù)
void point_lcd(uchar add,uchar dat)
{
write_com(0x80+add);
write_date(0x30+dat/100);
write_date(0x30+(dat%100)/10);
write_date(0x30+dat%10);
write_com(0x80+add);
}
//按鍵掃描子函數(shù)
void keyscan()
{
if(K3==0) //K3按下H.T分?jǐn)?shù)加一
{
while(K3==0);
bb++;
point_lcd(0x04,bb); //分?jǐn)?shù)顯示更新
if(K3==0) //松手檢測(cè)
{
while(K3==0);
delay(20);
}
}
else if(K4==0) //K4按下H.T分?jǐn)?shù)加二
{
while(K4==0);
bb=bb+2;
point_lcd(0x04,bb);
if(K4==0)
{
while(K4==0);
delay(20);
}
}
else if(K7==0) //K7時(shí)間減少5s
{
while(K7==0);
{aa=aa-5;
miao=miao-5;}
}
else if(K5==0) //K5按下R.T分?jǐn)?shù)加一
{
while(K5==0);
cc++;
point_lcd(0x08,cc);
if(K5==0)
{
while(K5==0);
delay(20);
}
}
else if(K6==0) //K6按下R.T分?jǐn)?shù)加2
{
while(K6==0);
cc=cc+2;
point_lcd(0x08,cc);
if(K6==0)
{
while(K6==0);
delay(20);
}
}
else if(K8==0) //K9時(shí)間增加5s
{
while(K8==0);
{aa=aa+5;
miao=miao+5;}
}
else if(K9==0) //K9半場(chǎng)場(chǎng)地互換，積分互換
{
while(K9==0);
{
uchar code table3[]={"R.T 000:000 H.T "};
tt=bb;bb=cc;cc=tt;
}
point_lcd(0x04,bb);
point_lcd(0x08,cc);
if(K9==0)
{
while(K9==0);
delay(20);
}
}
}
//比賽倒計(jì)時(shí)/24s倒計(jì)時(shí)
void counter_down()
{
uchar i;
if(time>=20) //每1s倒計(jì)時(shí)做減一操作
{
miao--;
aa--;
write_com(0x80+0x4e); //24s倒計(jì)時(shí)顯示
write_date(0x30+aa/10);
write_date(0x30+aa%10);
write_com(0x80+0x4e);
if(aa==0) //24s結(jié)束發(fā)出3s連續(xù)報(bào)警
{
beep=1;
delay(3000);
beep=0;
aa=24;
}
if((miao==0)&&(fen==0)) //檢測(cè)一節(jié)比賽是否結(jié)束
{
TR1=0; //定時(shí)器1暫停
write_com(0x80+0x44);
write_date(0x30);
num++;
aa=24; //24s計(jì)時(shí)復(fù)位
write_com(0x80+0x4e); //24s倒計(jì)時(shí)顯示
write_date(0x30+aa/10);
write_date(0x30+aa%10);
write_com(0x80+0x4e);
if(num<5) //每節(jié)結(jié)束蜂鳴器發(fā)出8s的間斷報(bào)警
{
for(i=80;i>0;i--)
{
beep=1;
delay(500);
beep=0;
delay(500);
}
}
if(num==5) //終場(chǎng)結(jié)束，蜂鳴器發(fā)出10s的連續(xù)警報(bào)聲
{
beep=1;
delay(10000);
num=0;
}
beep=0; //蜂鳴器關(guān)閉
write_com(0x80+0x4b); //更新"SEC-?"
write_date(0x30+num);
write_com(0x80+0x4b);
miao=0; //倒計(jì)時(shí)復(fù)位
fen=12;
}
if(miao==-1)
{
miao=59;
fen--;
}
write_com(0x80+0x40); //更新倒計(jì)時(shí)顯示
write_date(0x30+fen/10);
write_date(0x30+fen%10);
write_com(0x80+0x43);
write_date(0x30+miao/10);
write_date(0x30+miao%10);
write_com(0x80+0x43);
time=0;
}
}
//主函數(shù)
void main()
{
LCD1602_init();
while(1)
{
keyscan(); //分?jǐn)?shù)按鍵檢測(cè)
}
}
//外部0中斷子函數(shù)
void wb0() interrupt 0 //比賽時(shí)間開(kāi)始/暫停
{
TR1=~TR1; //定時(shí)器1工作/暫停
if(TR1==1) //當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)工作時(shí)，S1按下定時(shí)器立即停止工作
{
PT1=0;
}
else //倒計(jì)時(shí)不工作時(shí)，S1按下倒計(jì)時(shí)立即工作
{
PT1=1;
}
if(K1==0) //松手檢測(cè)
{
while(K1==0);
counter_down();
// delay(20);
}
}
//外部1中斷子函數(shù)
void wb1() interrupt 2 //24s倒計(jì)時(shí)重新開(kāi)始
{
aa=24;
write_com(0x80+0x4e); //24s倒計(jì)時(shí)顯示
write_date(0x30+aa/10);
write_date(0x30+aa%10);
write_com(0x80+0x4e);
if(K2==0) //松手檢測(cè)
{
while(K2==0)
{
counter_down();
}
delay(20);
}
}
//定時(shí)器1中斷子函數(shù)
void t1() interrupt 3 //定時(shí)器1中斷20次為1s
{
time++;
TL1=0x00;
TH1=0x4c;
counter_down(); //倒計(jì)時(shí)
}

復(fù)制代碼

Keil代碼與Proteus8.13仿真原理圖PCB 下載:

籃球計(jì)分器.7z (290.87 KB, 下載次數(shù): 37)

ID:262 · 發(fā)表于 2023-6-20 02:59

好資料，51黑有你更精彩!!!

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基于51單片機(jī)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器程序Proteus仿真設(shè)計(jì)原理圖PCB

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