体育比赛计分器

单片机课程设计

体育比赛计分器

一、设计目的

1.掌握单片机定时器的设计方法

2.掌握单片机扩展显示器、键盘的方法

二、技术指标

1．系统可适用于多项体育比赛的计分；

2．键盘设置比赛的最高分数，达到最高分数时能够进行声光显示；

3．能够显示比赛时间（比赛暂停时能够显示暂停间）时间到时能够进行声光显示；

4．LED显示比赛分数。

三、方案对比

方案一：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、正计时等各种芯片，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，因此在工业系统中这一类专用芯片实现计时功能。

方案二：

利用AT89C51内部定时器|计数器进行中断定时，配合软件延时实现计时功能。该方案节省硬件成本，并可综合运用定时器、计数器及程序设计的知识，因此本设计采用软件实现计时。

四、方案概述

本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用七段共阳LED作为显示器件，并用74LS573作为驱动芯片。在此设计中共接入10个七段共阳LED显示器，其中六个用于记录甲乙两队的分数，每队三个，显示分数范围可达0-999，可满足各种体育比赛需要。另外四个用于记录比赛时间，其中两个用于显示分钟，两个用于显示秒钟，显示时间范围可达0-99分钟，也可满足各种比赛需要。

比赛分两种模式，一种为限定比赛时间，即赛前需设定比赛用时，比赛开始后进行倒计时，倒计时为零时停止比赛；另一种为限定比赛最高分数，即赛前需设定最高比赛分数，一方到达该分数即停止比赛。

为方便实现计时器和计分器调整时间和比分，设置了键盘，其中按键T和S分别代表两种模式，根据具体情况选择比赛模式。另外有十个按键代表0-9十个数字，方便进行时间或分数的设定，其余4个按键，用于分别实现甲乙两队的加减分功能，最后还有一个按键用于实现开始和暂停功能。

最后还设计了定时报警系统，即比赛时间到或达到设定的最高分数时，扬声器发出报警声，提示比赛结束。

五、总体框图及流程图

1、总体框图

2、流程图

六、各模块设计

1、模式选择

本设计分为两种模式。第一种为设定比赛最高时长，第二种为设定比赛最高分数。其工作原理为：按下按钮T即选择比赛最高时长模式，按下按钮S即选择比赛最高分数模式。其中按钮T和S在矩阵键盘中，矩阵键盘中其他十四个键为0-9十个数字和甲乙两队加减分键。

2、计时电路

计时电路主要有矩阵式按键，单片机，LED显示器构成。矩阵式按键为4*4矩阵，LED 选用共阳极四位数七段数码管，段选端通过74LS573与单片机P0口相连，起到驱动作用，位选端通过反相器与单片机P2.4-P2.7相连。

其工作过程如下：比赛准备开始时，由矩阵式按键输入比赛时长。时间设置完成后，按下启动按钮，定时器T0开始计数，采用倒计时。比如：设定时间为45分钟，则在LED上显示“4500”四位数。定时器T0计数60秒后中断返回，继续定时计数下一个60秒；同时则在4位LED显示器上显示“4459”四位数，这样一直持续下去，直到变成“0000”四位数时比赛结束。如果比赛需要暂停，则按下K7键即可暂停计时。

计时电路如下图：

3.计分电路

计分电路有单片机，LED显示器，按键组成，其中，LED显示器选用共阳极六位数七段数码管，段选端通过74LS573与单片机P0口相连，起到驱动作用，位选端通过反相器与单片机P3.0-P3.5口相连，其中三位显示甲队分数，另外三位显示乙队分数，显示范围为0-999。按键共四个，分别为甲队+1、-1,乙队+1、-1，分布在4*4矩阵键盘中，当其中任意一个按下时，即产生一个低电平，使单片机产生中断，从而使相应LED显示。

4、矩阵键盘

5、振荡电路：

本次设计要用到AT89C51的时钟振荡功能。AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入输出端，这个放大器与作为

反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一同构成自激振荡器。

当定时时间到或者达到最高分时，蜂鸣器会发出报警信号，比赛结束。

六、总电路图

七、程序

KEYBUF EQU 30H

ORG 0000H

ORG 0050H

START: MOV SP,#60H

MOV R1,#00H

MOV R2,#00H

MOV R3,#04H ;设置时间位数为4

MOV R0,#40H ;键值所在地址

ACALL DISPLAY ;显示加减分数

MOV KEYBUF,#00H

WAIT: ACALL DISPLAY1

ACALL DISPLAY

;=========第1行按键===============

MOV P1,#0FFH

CLR P1.4

MOV A,P1

ANL A,#0FH

XRL A,#0FH

JZ NOKEY1

LCALL DELAY10MS

MOV A,P1

ANL A,#0FH

XRL A,#0FH

JZ NOKEY1 ;软件防抖动

MOV A,P1

ANL A,#0FH

CJNE A,#0EH,NK1

MOV KEYBUF,#0

LJMP DK ;判断是否已经输入4位数字NK1: CJNE A,#0DH,NK2

MOV KEYBUF,#1

LJMP DK

NK2: CJNE A,#0BH,NK3

MOV KEYBUF,#2

LJMP DK

NK3: CJNE A,#07H,NK4

MOV KEYBUF,#3

LJMP DK

NK4: NOP ;第一行没有键按下

DK1A: MOV A,P1

ANL A,#0FH

XRL A,#0FH

JNZ DK1A ;判断键是否放开

;=========第2行按键===============

NOKEY1:

MOV P1,#0FFH

CLR P1.5

MOV A,P1

ANL A,#0FH

XRL A,#0FH

JZ NOKEY2