单片机的篮球24秒计时器开发设计及电路图

目录

摘要 ......................................................................................................... I 1篮球计时器概述 . (1)

1.1 篮球竞赛24秒计时器功能 (1)

1.2篮球计时器实物图 (1)

1.3 主要参考器件 (2)

1.4 单片机的概述 (2)

1.4.1 AT89C51单片机简介 (2)

1.4.2 AT89C51单片机引脚功能简介 (2)

2 硬件设计 (4)

2.1 设计原理 (4)

2.2 硬件设计流程图 (4)

2.2.1功能单元模块 (5)

2.3 硬件设计电路图 (7)

3 软件设计 (9)

3.1 程序流程图 (9)

3.2程序设计 (10)

3.3 仿真及仿真结果 (13)

4 课程设计体会 (15)

参考文献 (16)

摘要

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：一场篮球比赛共分四节，每节12分；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 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，P0.0-P0.7作键盘输入。24秒计时开始，A3为24S复位开启键（投篮或交换控球时按下此键）； A4为24秒计时停止键（没有违例）；A5为24秒计时同时启动键；A6为总计时和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。

1.2篮球计时器实物图

图 1.1 篮球计时器实物图

上述图为篮球比赛定时器倒计时24秒实物图，它能显示24秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停功能；在直接清零时，数码管显示灭灯；计时器为24秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码管显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。

1.3 主要参考器件

AT89C51 LED 数码管光电报警器开关电阻导线等

1.4 单片机的概述

1.4.1 AT89C51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。

1.4.2 AT89C51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Vss

Vcc(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P3

P0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 1.2 AT89C51结构框图