该设计可实现计时、计分功能，采用共阴极数码管进行动态显示。加分部分由按键完成，每发一个计数脉冲，计数值加一。 关键词：计时计分动态显示 基于单片机的篮球比赛计时计分器设计 1引言 1.1开发背景 体育比赛计时计分系统是对体育比赛过程中产生的时间、分数等数据进行快速采集、记录、处理、传输和利用的信息系统。根据不同体育项目的比赛规则不同，体育比赛计时计分系统有测分、计分、命中、制胜、得分等类型。篮球比赛是以运动队在规定的比赛时间内得到多少分来决定胜负的，因此足球比赛的计时计分系统是得分型系统。篮球比赛计时计分系统由计时器、计分器等多种电子设备组成。 同时，按照目前高水平足球比赛的要求，一套完整的足球比赛计时计分系统应该能够与现场比分处理、现场大屏幕、电视转播车等多种设备相连接，从而实现提高比赛现场感、娱乐观众等功能。 1.2 项目用到的知识点 本项目主要运用单片机设计方面的知识，设计一款篮球比赛计时器、计分器，因此涉及到的知识点主要有以下几点： （1）AT89C52单片机的使用 （2）LED数码管的使用 （3）人机界面 2 设计任务与要求 《单片机原理及应用》是电子信息工程专业的一门重要专业课，对应用能力和动手能力要求较高，课程设计环节是学生学完本课程后不可缺少的基础训练。

我选择的课题是篮球计分器。本课题是基于增强型单片机AT89C52，设计并制作篮球计分器。鉴于篮球比赛中分值有1、2、3分，有时加分会有误差，我设计的简易篮球计分器主要通过按键实现以下功能：可加1、2、3分；可减1分。并通过3个数码管显示。3功能分析根据前面设计任务的要求，本次设计任务主要有以下几个模块：单片机模块；按键模块；数码显示模块。本次设计由单片机模块部分植入主程序，通过按键部分进行加1、2、3分和减1分的操作，最后将结果显示在3个LED数码管上。 3.1方案讨论本系统采用C语言作为编辑语言，以单片机AT89C52为本设计的核心部件，采用7段共阳LED作为显示器件，本设计中连接了3个7段共阳LED显示器，分别代表该队得分的个位、十位、百位，3个LED显示器的显示范围可达0~999分，可以满足篮球比赛的需要。另外还有K1、K2、K3、K4四个按键，当该队得1分时，按一下K1按键加1分，得2分时按一下K2按键加2分，得3分时按一下K3按键加3分，如果得分错误需要扣分，按一次K4按键扣1分。由于设计的篮球得分计数器功能较少，因此电路结构比较简单。

因此可选的材料并不多，由于对按键的要求不是很高，所以可选的部分只有两部分：单片机部分和显示部分。本次课程设计选用的芯片是AT89C52，显示部分采用LED数码管显示。 4 系统详细设计 本课程设计主要分为硬件和软件两大部分，第一步是选定硬件材料并连接电路图，然后编写程序。 3.1 硬件设计 由于本课程设计的简易篮球计分器功能比较简单，所以选用的器件比较少，主要有4个按键，1个AT89C52，3个共阳数码显示管。因此，本课题的硬件设计部分分为3个模块：单片机模块；按键模块；数码显示模块。 3.1 硬件总体电路图 4.1.1 单片机模块 单片化就是把计算机系统尽可能地集成在一块半导体芯片上，其目的是使计算机小型化，提高系统的可靠性。 这种单片机就简称为微控制器。单片机内部硬件结构和指令系统主要是为自动控制应用而设计的，所以单片机又称为微控制器MCU(Micro Controller Unit)。利用它可以很方便地把计算机嵌入到各种仪器仪表和现场控制设备中，所以单片机又称为嵌入式微控制器(Embedded MCU)。MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的，典型产品有8031(内部无程序存储器，在实际使用中已被市场淘汰)、8051(该芯片采用HMOS，功耗为630mW，是89C5的5倍，在实际使用中已被市场淘汰)和8751等通用产品。 直到现在，兼容MCS-51内核系列的单片机仍是使用的主流产品（如目前流行的89S51和已停产的89C51）。ATMEL公司的AT89C51 8位单片机在原有基础上增强了很多功能，如时钟。更有甚者，原来的ROM（一次性写入）取自Flash（程序存储器的内容至少可改写1000次）存储器。AT89C51的性能比8051优越很多。

AT89C52是ATMEL公司生产的51系列单片机的增强型。AT89C52是一种低压、高性能CMOS 8位单片机，内含8k字节可反复擦写Flash只读程序存储器和256字节随机存取数据存储器（RAM）。该器件采用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，内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。功能强大的AT89C52单片机可以为您提供许多更复杂的系统控制应用。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，并包含2个外部中断端口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信端口和2条读写线。AT89C52可以常规方式或在线编程。 它将通用微处理器与Flash存储器结合在一起，特别是其中的可重复擦写Flash存储器，可以有效降低开发成本。本设计中P1口连接四个开关，分别作为分数+1、+2、+3、-1分的控制键；P0、P2、P3口按静态接口法连接两个数码管，显示分数。本课程设计采用增强型AT89C52单片机，其引脚图如图1所示。主要特点：1、兼容MCS51指令体系2、8k可重复擦写（1000次以上）Flash ROM；3、32个双向I/O口；4、256x8bit内部RAM；5、3个16位可编程定时/计数器中断；时钟频率0-24MHz；7、2个串行中断，可编程UART串行通道；8、2个外部中断源，共8个中断源； 9、2条读写中断线，3级加密位；低功耗空闲及掉电模式，软件设置休眠及唤醒功能；11、有PDIP、PQFP、TQFP、PLCC等多种封装形式，满足不同产品的需求。

本设计使用了P0、P1、P2、P3端口，分别用于百位、开关、个位、十位，各引脚功能及使用方法如下。P0端口：P0端口为8位开漏双向I/O端口，作为输出端口使用时，必须接上拉电阻，才能有高电平输出；作为输入端口使用时，必须先向电路中的锁存器写入“1”，关闭场效应管，避免锁存器为“0”状态时对引脚读取产生干扰。P1端口：P1端口为8位双向I/O端口，内部带有上拉电阻，不再需要多路复用电路MUX；因此，作为输出端口使用时，无需外接上拉电阻。作为输入端口使用时，也必须先向其锁存器写入“1”，关闭输出驱动电路的场效应管。 P2口：P2口电路比P1口电路多了一个多路选择电路MUX，与P0口完全一样。P2口可以作为一般I/O口使用，将多路选择电路开关转向锁存寄存器的Q端即可。P3口：P3口的特点是为了满足引脚信号第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑。作为I/O口使用时，应保持第二功能信号引线为高电平，并打开与非门，以维持从锁存器到输出端的数据输出通路的畅通。当有第二功能信号输出时，应将该位置“1”，使与非门顺利进行第二功能信号的输出，从而实现第二功能信号的输出。 其中P1的1～4脚分别连接开关K1～K4，P0的36～39脚连接上拉电阻及数码管的百位，P2的21～24脚连接数码管的个位，P3的10～13脚连接数码管的十位。

VCC引脚和XTAL分别接5V电源和12M晶振。 4.1.2 按键模块 根据设计要求，篮球计分器有4个按键：K1、K2、K3、K4，分别实现加1、2、3分和减1分的功能。K1接P1的1脚，K2接P1的2脚，K3接P1的3脚，K4接P1的4脚，4个按键共用一个地端，如图2所示。 4.1.3 数码显示模块 本设计的显示部分采用7段共阳极LED数码管显示。LED是发光二极管，与LET相比，它的优点是节能环保、护眼、使用寿命长。 数码管实际上是由7个发光管组成8字形，加上小数点就是8，我们将其命名为A，B，C，D，E，F，G，H，如图3所示。图3 数码管结构图假设要显示一个数字2，则可使A，B，G，E，D五段发光管均点亮，C，F，H不亮。同时由于连接方式为共阳极接法，所以低电平亮，高电平熄灭。从高到低排列，P1.7-P1.0用二进制写，转换成十六进制就是A2H。数码管接口有静态接口和动态接口两种，动态接口采用各个数码管循环显示的方式，循环显示的频率较高时，利用人眼的暂时滞留特性，看不出闪烁显示现象。 这个显示器需要一个接口来完成字形代码的输出，另一个接口来完成各个数码管的旋转。

静态界面是无闪烁的固定显示方式，其电路可以用并口接一个数码管，数码管公共端接VCC做共阳。由于本课程设计所需数码管较少，可以采用此种方式接线，此种接法占用接口较多，只能接少量数码管。本课程设计的分数范围为0~999，所以采用3个7段共阳LED显示，分别显示个位、十位、百位。其中P2显示个位，P3显示十位，P0显示百位。由于P0没有内置电阻，使用时需外接上拉电阻。如图4所示。 4.2软件设计 篮球比赛计分器其实就是一个计数器，本课程设计利用单片机中的定时器/计数器实现其计分功能。 52单片机内部有两个16位定时器/计数器T0、T1，分别由TH0、TL0和TH1、TL1组成，它们都是8位寄存器，占用特殊功能寄存器中的地址8AH-8DH，用于存放定时或计数的初值。另外内部还有一个8位的模式寄存器TMOD和一个8位的控制寄存器TCON，用于选择和控制定时器/计数器的工作。 其格式如下面两个表格所示： 表一 模式控制寄存器 TMOD GATEC/TM1M0 GATEC/TM1M0 门开关计数/时序模式选择 门开关计数/时序模式选择 表二 控制寄存器 TF1TR1 TF0 TROIE1IT1IE0IT0 T1请求是/否 T1工作开始/停止 T0请求是/否 T0工作开始/停止 INT1请求是/否 INT1模式下降沿 INT1请求是/否 INT1模式下降沿 篮球比赛计分计数器采用单片机的计数器工作，计数器对脉冲电平加1计数，直至计满后归零。

作为可编程器件，单片机中定时器/计数器的初始化编程步骤如下：根据定时时间要求或者计数要求，计算计数器初值；将工作模式控制字写入TMOD寄存器；将计数初值写入THX、TLX寄存器；启动定时器/计数器，即置位TRX。若工作在中断方式，需设置EA（中断主开关）和ETX（允许定时器/计数器中断）并编写中断服务程序。本课程设计的程序采用C语言编写，由于设计的功能比较简单，因此程序中只使用一个主程序来实现其功能，程序的系统流程图如图5所示。控制源程序#includereg52.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int初始化sbit P10=P1^0;key k1的sbit P11=P1^1;key k2的sbit P12=P1^2; 键 k3 sbit P13=P1^3; 键 k4 uchar 代码 tab[]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09}; void main(){uchar k1=0; while(1) {if(P10 == 0){k1 += 1; 将分数加 1 while(P10 == 0);}if(P11 == 0){k1 += 2; 将分数加 2 while(P11 == 0);}if(P12 == 0){k1 += 3; 分数加3 while(P12 == 0);}if(P13 == 0){k1 -= 1;分数减少1while(P13 == 0);}if(k1 1000)分数大于999，返回0k1 = 0;P0 = tab[S1/100];百位P3 = tab[S10/10];十位P2 = tab[S1];个位}}5 系统仿真与实验测试5.1系统仿真本课程设计采用的仿真软件是Protues和Keil uvision。

在使用Protues进行仿真之前，我们首先要用KEIL UVISION软件对我们编写好的汇编程序进行编译。具体做法是先新建一个工程，然后输入编写好的程序，输入之后保存，然后执行工程并编译。编译后的程序文件在target文件夹中生成，*.HEX文件就是我们所需要的目标文件。电路设计好之后，用它来导入到AT89C52中执行其功能。然后生成*.HEX文件之后，进入Protues软件，软件已经自动打开了一个新工程。我们可以直接在里面建一个电路图，点击板子左边的P按钮，在弹出的Pick devices对话框中选择元器件。找到所有元器件之后，先把它们打出来，然后按照电路图进行连接。连接完成后，双击AT89C52，在弹出的对话框中选择要输入到单片机中的程序。输入完程序之后，就可以开始仿真了。 选择执行后，点击开关观察数码管点亮，可实现加1、加2、加3、减1的功能，仿真效果如图65所示。2实验测试在Proteus上打开单片机控制步进电机电路图，点击AT89C51单片机，调用后缀名为“HEX”的文件，点击运行，观察现象，三个数码管全部显示0，如图7所示。然后进行如下操作：当按下k1键时，从左到右（下同）第三个数码管显示1，再按下k2键，第三个数码管显示3，再按下k3键，第三个数码管显示6，再按下k4键，第三个数码管显示5，符合设计要求。

显示5的仿真图如图8所示。经过反复的测试，本系统已经能够实现设计所需要的全部功能。 6 心得体会 本次课程设计历时两个多星期，通过这两周的学习，我发现了自己的很多不足，知识上的很多漏洞，看到自己的实践经验还比较欠缺，理论联系实际的能力还有待提高。在这段时间的学习中，虽然我在理论上对单片机有了简单、基本的了解，但是在实际的上手操作中还是有很多不足之处。这些不足体现在自己的粗心大意，更多的体现在知识运用能力的缺乏，以至于花了不少时间才完成这么简单的设计。但最终通过自己的努力，查阅资料，向同学请教，我还是完成了本次单片机的设计。在以后的学习中，我会更加注重理论与实践相结合的能力，提高自己的综合能力。 这次单片机课程设计，我对AT89C52单片机有了更深入的了解。单片机种类繁多，型号杂，这也是我们学习的一个难点，所以在平时要多动手学习。单片机编程可以用C语言也可以用汇编语言，最关键的是我们要勇于动手，敢于挑战，不怕犯错，然后多调试。在本次简易篮球计分器的设计中，由于我的能力有限，还有很多地方需要完善，比如能显示两队的比分和时间，用数码管动态显示显示比分，时间等。

最后，我要感谢在本次课程设计中给予我帮助的各位老师和同学，特别是肖老师的悉心指导和同组的同学，帮助我顺利完成了本次课程设计。 参考文献 [1] 肖红兵.《跟我学用单片机》[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.8 [2] 何利民.《单片机高级教程》[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007 [3] 吴秀清.《微机原理与接口技术》[M].北京：中国科学技术出版社，2008.6 [4] 李光迪.《微机原理与接口技术》[M].湖南：湖南大学出版社，2006 [5] 唐英. 《微机原理及应用》[M].北京:北京大学出版社,2008第1页共19页图1单片机模块图2按键模块图4数码管显示模块图5系统程序流程图图6仿真效果图7初值为0的仿真图图8初值为5的仿真图