安徽财经大学管理科学与工程学院本科毕业设计

1引言

进入21世纪,伴随着电子、信息技术的应用与迅速普及，人们对电子技术的要求越来越高。当今社会，科学技术日新月异，时代前进的步伐越迈越宽，应用自动化设备,计算机处理,现代化通讯,数字化信息,现代化显示设备等高新技术而建立的现代化智能。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。通过此次基于单片机设计的篮球计时计分系统，我们可以更清楚详细的了解单片机程序设计的基本指令功能、编程步骤和技巧来讲述单片机编程，并对AT89S51单片机的结构和原理进行讲述，以及基于单片机开发应用的相关芯片的工作原理，和相关外围电路的设计和调试过程进一步了解，有助于今后的工作和学习生活。

1.1 本课题选取的目的及意义

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，以便实现激烈的比赛现场感和表演娱乐等功能目标。

由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，

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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，使单片机迅速得到了推广应用，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。

1.2 本系统的主要研究内容

随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机做控制的球赛计时计分系统也应运而产生，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。

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AT89C51完成了计时和计分的功能。本文详细地介绍了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。

本次设计用由AT89C51编程控制LCD作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程时间倒计时、暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩等功能。它具有价格低廉，性能稳定，操作方便并且易于携带等特点。广泛适合各类学校或者小型团体作为赛程计时计分。

通过本次基于C51系列篮球计时计分器的设计，可以了解、熟悉有关单片机开发设计的过程，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一些方法和技巧，这主要表现在以下一些方面：

(1) 篮球赛计时计分系统包含了8051系列单片机的最小应用系统的构成，同时在此基础上扩展了一些使用性强的外围接口。

(2) 可以了解到LCD显示器的结构、工作原理以及这种显示器的接口实例与具体连接与编程方法。

(3) 怎样利用串行口来扩展显示接口等。

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2系统分析

2.1系统构成

复位电路 时钟电路 主机 键盘电路 显示电路 报警电路

图2.1 系统构成框图

本系统的基本电路模块有：51单片机控制模块，时钟电路模块，复位电路模块，3*3矩阵键盘电路模块，LCD显示电路模块。

2.2系统工作原理

打开proteus仿真电路图，按下软件下方的“开始”图标，启动系统，再按下矩阵键盘上第一行第一列的“开始”按键，系统开始工作，这时，LCD1602液晶显示器依次从上到下分别显示“1”、“12:00”、“24”、“A:000—B:000”，分别表示“第1节”、“每一节的比赛时间12分钟倒计时”、“每一队的进攻时间倒计时24秒”、“A和B两队的比分”。当按下第一行第二列的“暂停”键时，两个倒计时都暂停，再按下“开始”按键，倒计时继续进行，当第一节比赛结束时，12分钟倒计时和24秒倒计时到0，这是LED发光二极管快速地闪烁几次，这时按下第一行第三列的“改变节次”按键，节次加1，到第二节，依次可以显示第1节到第4节。LCD1602液晶显示器中下一行的A队与B队的比分可以通过矩阵键盘第

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二行第三行的6个按键分别控制，依次为A队加1分、A队加2分、A队加3分、B队加1分、B队加2分、B队加3分。通过以上操作，从而实现篮球计时计分器的基本操作。

3系统硬件设计

3.1 系统硬件总体设计

时钟电路 AT89C51 控制器 3*3矩阵键盘电路 LCD液晶显示电路 复位电路 LED二极管报警

图3.1 系统整体电路图

将设计的通信系统硬件进行模块化设计，主要由以下模块构成： A ： AT89C51 单片机最小系统，控制的核心部件； B ： 3*3矩阵键盘电路； C ： LCD1602液晶显示电路； D ： LED发光二极管报警电路； E ： 复位电路； F ： 时钟电路。

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3.2 AT89C51单片机

3.2.1 AT89C51简介

MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了很多品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。

INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。

本课题中用到的芯片就是AT系列中的AT89C51单片机芯片。

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。

AT89C51具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。它是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

如图所示，图3.2为AT89C51单片机基本构造，其基本性能介绍如下：

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