篮球赛计时计分器

湘潭职业技术学院毕业设计题目篮球赛计时计分器学生姓名专业应用电子指导教师班级电子053012007年6月13日目录前言一、功能说明……………………………………二、效果图……………………………………三、使用说明……………………………………四、原理图及工作原理…………………………五、PCB………………………………………六、主要芯片资料应用说明……………………七、程序框图及说明……………………………八、调试…………………………………………九、总结…………………………………………十、参考文献……………………………………十一、附录（原程序）…………………………前言在之前的篮球比赛记录中，人们多用手写记录数据，到了赛程结束的时候，也是人们用哨子或枪声作为结束的暗号。

随着中国体育的发展，中国在国际上的运动知名度越来越高，体育设备也越来越完善。

渐渐地，篮球赛的出赛频率也越来越高了，很多学校、单位都开展了此类活动。

人们开始使用翻牌计时计分器来记录球赛的赛程情况。

此器具价格低廉、易随身携带，但无法记录赛程时间，且性能不很稳定，一旦遇到狂风暴雨就可能消除数据。

为了方便各类学校和小团体篮球赛的赛程清楚的显示，我们利用单片机AT89S51编程控制LED七段数码管设计了能显示的球赛计时计分器。

同之前的记录器相比，它具有价格低廉、性能稳定、操作方便、易随身携带、功能多、运用范围广且扩展范围大等特点。

还具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲、乙队双方的成绩、赛后成绩暂存以及定时报警（比赛时间到时，我们立即通过蜂鸣器发出报警声，提示整个赛程结束）等功能。

为记录篮球赛情况减少了人力和脑力资源，也为以后的全自动化奠定扎实的基础。

因为时间和精力的问题，我们暂时只设计到此，以后还要不断的去扩展、完善，如：1.增加结束前15分钟的自动报时系统；2.可以设计双面功能：篮球赛时可作计时计分器，赛后可作为挂表，预报时间。

3.增加赛时的场比系统等。

通过制作篮球计时计分器，我们更加熟悉、了解有关单片机开发设计实例，并加深了对单片机的理解和运用以及掌握单片机与外围接口的一些方法和技巧。

一、功能说明：基于单片机系统的篮球赛计时计分器的系统构成框图如图5.1所示。

器件选择:本系统在设计过程中主要选取了一下一些器件：单片机：AT89S51。

四—七段BCD译码芯片：CD4511。

并行/串行转换芯片：CD4094。

显示器件：7段共阴LED显示器。

按键：欧姆龙按键。

本系统采用单片机AT89S51作为本设计的核心元件。

利用7段共阴LED作为显示器件。

在此设计中共接入10个7段共阴LED显示器，其中6个用于记录甲、乙两队的分数，每队3个LED显示器显示分数范围可达到0—999分，足够满足赛程需要。

另外4个LED 显示器则用来记录赛程的时间，其中2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟。

赛程计时采用倒计时方式。

即比赛前将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。

计时范围可达到0—99分钟，也完全满足实际赛程的需要。

其次，为了配合计时器和计分器校正、调整时间和比分，我们特定杂一本设计中设立了7个按键。

其中4个用于输入甲、乙两队的分数；另外3个则用于完成设置、调整、启动和暂停赛程时间等功能。

再次，我们还设计了定时报警系统，即比赛时间到时，我们立即通过扬声器发出报警声，提示整个赛程结束。

二、效果图三、使用说明3.0球赛计时计分器的工作过程整个篮球计时计分器的工作过程如下：首先在比赛之前，接通电源，系统复位，此时计时电路与计分电路中的共阴极数码管全部显示为0000和000 000；然后我们按计时电路中的K2按键来设置比赛时间的十位数，例如比赛时间上半场为20分钟，则通过K2即可。

一般比赛时间为40分钟，所以只需按K2显示4，按K3显示0即可。

时间设置好时，等待赛程开始，当裁判吹响开始哨声时，立即按K4键，启动计时，这时计时电路便工作，计时采用倒计时方式，即从20分钟减为0分钟表示上半场结束。

上半场结束时，蜂鸣器会发出10秒钟响声，通知上半场结束，这时按一下K9键，便完成了甲、乙两队的分数交换。

在整个赛程中，我们还要对两队比分进行及时刷新，这时我们通过计分电路中的K5～K9键完成此功能，K5和K6键完成甲队加、减分，K7和K8完成乙队加、减分。

按键每按一下，表示加或减1分,K9键完成分数交换。

由于加、减分我们采用中断完成，且加、减分的中断优先权小于计时电路的中断优先权，所以不会对计时电路造成影响。

如果在赛程过程中，一方教练申请暂停时，经裁判批准，我们立即按K4键，即可以暂停计时，暂停时间到时，在按K4键继续计时，直至上半场赛程结束，蜂鸣器会发出响声。

下半场同上半场一样。

3.1 赛程时间设置在图5.9所示的计时电路中，按键开关K2、K3用来设置赛程时间。

比如：比赛时间上半场时间为20分钟，则通过按K2键，使数码管1显示“2”即可；再按K3键，设置比赛时间的个位数，使数码管2显示“0”即可。

一般比赛时间为40分钟，所以只需要按K2键使数码管1显示“4”，按K3使数码管2显示“0”即可。

时间设置好后，等待赛程开始。

当比赛结束时，如果由于一些特殊原因需增加比赛时间，这时增加比赛时间同样由按键开关K2、K3用来设置，且方法跟上面一样，但一般情况下只需按K3设置即可。

因为加赛时间只有几分钟。

3.2 赛程时间启/停设置当时间设置完后，比如设置赛程时间为45分钟，则在图5.9所示的LED显示器上则显示为4500，45表示分钟，00表示秒钟。

这时，如果裁判吹响开始哨声时，则应立即按下按键K7，表示赛程开始，计时显示则由4500变成4459，4458…直计为0000时表示赛程结束。

如图5.9所示，按键K4为赛程启动和暂停控制。

3.3 比分交换控制比分交换控制由图5.9所示的K9键完成。

我们知道，因为比分交换是在上半场赛程结束进行的，也就是说比分交换受赛程时间控制，只有当上半场计时器指示为0000时，按K9键，则会自动交换甲、乙两队分数。

如果上半场赛程时间没有到0000时，则此时按下K4键，只会暂停比赛，不能交换分数。

如果要继续赛程，再按一次K4即可。

因此，K4键完成二重功能，即：启动、暂停、。

3.4 比分刷新控制由于在比赛中，甲、乙两队的比分是不断变化的，所以需设置比分刷新控制装置；此部分功能由图5.14所示的计分电路中的按键开关K5—K8完成：K5 键：完成甲队加1分操作；K6 键：完成甲队减1分操作；K7键：完成乙队加1分操作；K8键：完成乙队减1分操作。

3.5 计分计时显示计分计时显示器是采用7段共阴LED显示器显示。

其中计分是用6个LED显示器，计时用4个LED显示器；显示格为000 000和00 00。

3.6 赛程结束报警当比赛结束时，系统会自动发出报警声，提示赛程结束。

四、原理图及工作原理4.1 原理图4.2 计时电路工作原理计时电路如图 5.9所示，主要由按键开关K2～K3，单片机AT89S51，译码器以及LED显示器构成。

其工作过程如下：当调时（十位）开关K2按下时，产生一个低电平；立即数00H取出，同时对应调分（十位）控制端P2.0的LE输出高电平，表示此时可以向调分（十位）的CD4511发送数据，但CD4511的输出端a～g不会有输出，因为LE=1时，CD4511锁存。

这时只要将要显示数据的代码经P1口的P1.0送到CD4511的输入端A～D端，送完后，将LE清零。

这时便可以将要显示数据的代码经CD4511译码后，从输出端a～g 输出，送LED显示器显示。

调时按键开关每按一次，数字自动加1，直到调到需要设置的时间即可。

调时（个位）的操作方法与上一样。

时间设置完后，启动定时器T0开始定时计数。

计时采用倒计时，比如：设置的时间为45分钟，则在LED上显示4500四位数。

定时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，表示时间已过去1秒钟，即为44分59秒。

这样一直持续下去。

直到变为“0000”时表示赛程结束。

如果比赛中，裁判叫暂停，则只要按一下K4键，即可暂停计时。

4.3 计分电路的工作原理计分电路主要由单片机AT89S51、串/并转换器、LED显示器以及按键开关组成。

其工作过程如下：按键开关K5～K8组成甲、乙两队加减分控制。

按键开关K5～K8一端接地，另一端输入与单片机AT89S51的P3.5、P3.4、P0.2、P0.1。

当K5～K8四个按键的任何一个一位按下时，单片机发生中断，从而使相应LED显示。

因为按键开关按下时为低电平。

例如：现在以乙队加分为例，来说明整个过程。

假设比赛刚开始，双方比分为000 000，某一时刻后，当乙队加分时，则按下K7，这时K7=0（低电平），单片机AT89S51的P3.2脚为低电平，使其外部中断INT0发生中断，从而调用中断服务程序，将要显示的数据从程序中定义的LED显示常数表TAB中取出06H（因为LED显示常数表TAB的偏移地址为33H，33H首先是指向LED显示常数表TAB中第一个数据3FH的，当K7按下时，相当于将33H地址加1，这时便指向第二数据06H）经串行口发送端P3.0送至串/并转换器CD4094的输入端第2脚（数据输入DATA）。

由于串行口的工作方式设置为方式0。

所以在串行数据通过RXD引脚输出时，则TXD引脚会输出多位时钟作为移位脉冲。

将8位数据顺利送到CD4094中。

另外在RXD引脚输出数据的同时，单片机P3.7脚输出高电平给CD4094的第1脚STR（使能端控制），使前一片CD4094中的8位数据从QS移位至下一片CD4094输入端的第2脚。

在RXD 引脚输出数据过程中，连续使单片机P3.7脚输出6次高电平，这样便使6片CD4094中得到不同的显示代码。

然后使单片机P3.7脚输出低电平，将6片CD4094中显示代码送LED显示器显示，便得到显示为000 001。

因为，在程序中定义33H、34H、35H、36H、37H、38H，6个地址单元，分别对应乙队、甲队3个LED显示器在程序中定义的LED 显示常数表TAB中的偏移首地址。

单片机的RXD每次发送6个数据，分别33H、34H、35H、36H、37H、38H为偏移首地址单元里的数据。

例如：乙队加分表示以33H为偏移首地址的单元加1，指向第二个数据06H，其他以34H、35H、36H、37H、38H为为偏移首地址单元里的数据仍然指向第一个数据3FH，这样将这6个数据：06H、3FH、3FH、3FH、3FH、3FH经单片机的RXD发送出去，再在单片机P3.7脚输出的6次高电平作用下产生6次移位，便在6片CD4094中得到显示代码：3FH、3FH、3FH、3FH、3FH、06H。