單片機籃球計時器設(shè)計和實現(xiàn) 機電一體化專業(yè)

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1、 題目 單片機籃球計時器 引言 跟著經(jīng)濟的發(fā)展，中國國民的物質(zhì)生活漸漸豐富，對精神物質(zhì)生活的追求也在慢慢增高，都渴望擁有良好身心健康。 人們通過運動來鍛煉自身，特別是自從21世紀中國多位球員以及華裔進入NBA，中國便刮起了籃球風，青少年對籃球運動的熱情也是日益高漲。故此，本篇設(shè)計，基于中國籃球比賽的具體規(guī)則，設(shè)計出可以應(yīng)用于日?；@球比賽的計時器。對于該計時器而言，其實際操作相對簡單，并且具備相對較高的實際精度，完全適用于青少年的日常籃球活動?，F(xiàn)如今，國內(nèi)籃球運動的普遍提高以及青少年籃球運動

2、的發(fā)展。 對我們大專的大學生來說，這課題比較合適現(xiàn)在階段的我們?nèi)ピO(shè)計。 關(guān)鍵詞：單片機；籃球計時器； 1 概述 1.1籃球計時器的歷史 在20世紀50年代初期，NBA風靡一時，然而，由于此類比賽存在新型的進攻時限規(guī)則，造成一系列弊端。例如：如果某個球隊，在球賽初期，就一路領(lǐng)先，則在下半場中，僅需故意拖延時間，就很有可能成為贏家，從而大大降低了籃球比賽具備的趣味性。 對于NBA比賽而言，由于其并不存在相應(yīng)的攻擊時限制約，故此，對于已經(jīng)超過時限的相關(guān)球隊而言，只需要不停傳球，持續(xù)控球，就能免受相應(yīng)的處罰。在此情況下，假設(shè)某特定球隊，故意拖延時間，則對于處在弱勢的另外一支球隊而言，其僅

3、僅只能通過犯規(guī)的方式，讓對方獲得罰球的機會，才能重新奪得球權(quán)?；谏鲜鲆?guī)則，此類比賽很容易陷入遙遙無期的境地。不僅實際比賽節(jié)奏相對較慢，與此同時，伴隨著相對粗暴的多樣化犯規(guī)行為，長此以往，這種比賽方式，已經(jīng)不被大多數(shù)球迷認同。直到1954年10月30日，位于紐約羅切斯特，全球NBA比賽，開始首次實行24秒計時的新型計時方式，大大提高得分并增加了比賽的觀賞性，效果不錯。24秒進攻時限規(guī)則效果立竿見影。 雖然自全球NBA比賽推行之日起，就開始持續(xù)調(diào)整相應(yīng)的籃球規(guī)則，然而，極少獲得相對理想的成效。故此，實行24秒進攻時限，已經(jīng)成為全球NBA比賽最大的規(guī)則性突破。 1.2設(shè)計背景 籃球雖然在

4、國內(nèi)有一百多年的發(fā)展，然而直到姚明加盟了火箭，才將大眾對籃球的喜愛轉(zhuǎn)變?yōu)槭群谩? 籃球比賽在國內(nèi)越來越受人們關(guān)注，同時被更多的青少年所熱愛，這個設(shè)計除具有賽程時間的計時、調(diào)整和暫停與比賽計分的功能，還擁有24s倒計時的功能，而且價格低廉，掌握方便且方便于攜帶，適合學生和小團體作為賽程計時計分器材。 從另一方面說，這個設(shè)計便利了人們比賽時的積分實時工作，在有些意義上增進了籃球賽的展開，不僅有利于開展籃球這項活動，還利于加強中國人的體質(zhì)，另外參與籃球運動的人越多，更利于籃球運動員的選拔，對我國的籃球運動職業(yè)化也起到促進作用. 另外，此計時器經(jīng)由一定的改良與修改，即便去掉24秒計時功效后，也可應(yīng)

5、用于其余的球類運動。 1.3設(shè)計意義 自MCU出現(xiàn)以來，它一直受到具有極高性價比的人們的關(guān)注和關(guān)注，因此應(yīng)用非常廣泛，開發(fā)速度也非常快。 具有極高的發(fā)展力，現(xiàn)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍使用的控制工具，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人類的生活中。 基于此類系統(tǒng)，我們可以針對單片機的具體工作原理及其多樣化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進行更深層次的細致了解。與此同時，針對MCU應(yīng)用系統(tǒng)在實際設(shè)計過程中的具體方法及其相應(yīng)的步驟，進行更深層次的細致掌握，從而將其應(yīng)用于未來的社會實踐中來。 2系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計 2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 分數(shù)顯示 定時報警 時間設(shè)定 時間顯示 單 片

6、 機 控 制 系 統(tǒng) 加分設(shè)定 開始暫停 此計時器采用的設(shè)計采用模塊化的設(shè)計思想，使設(shè)計起來更加的快捷簡便和容易。本籃球計時計分器的重要部分，主要包含輸入模塊及其相應(yīng)的顯示模塊，與此同時，包含控制系統(tǒng)及其相應(yīng)的報警模塊。通常情況下，單片機主要基于輸出信號，針對多樣化模塊的實際工作狀態(tài)，進行相應(yīng)的控制。除此之外，單片機應(yīng)該持續(xù)針對鍵盤，進行相應(yīng)的掃描，并且實時接收鍵盤的多樣化輸入控制信號，從而針對相關(guān)輸出信號，進行相應(yīng)的調(diào)整。其中，整體系統(tǒng)框架示意圖，詳見上圖所示：[14] 2.2 控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用AT85 C52，一種由美國制造的低電壓單片機，是一個CMOS 8位微

7、控制器。單片機內(nèi)部包含8 kbits可重寫Flash只讀程序存儲器和256位隨機存取數(shù)據(jù)存儲器。強大的AT89 C52微控制器與市場上的其他微控制器兼容，可用于控制更復雜的系統(tǒng)。 2.3輸入模塊 在本次設(shè)計中，主要將鍵盤控制模塊，細分為五大按鍵。其中，具體仿真電路示意圖，詳見圖3： 圖3：按鍵控制相關(guān)電路示意圖 通常情況下，對于控制模塊而言，其主要通過鍵盤輸入，鍵盤是一組按鍵和按鈕的集合，它是最尋常的單片機輸入設(shè)備，是一種常開型的按鈕開關(guān)。 2.4顯示模塊 在此設(shè)計中定時時間顯示模塊使用了4合1共陰極數(shù)字管顯示器。 其實際電路示意圖，詳見圖5： 圖5：報警模塊相關(guān)

8、電路示意圖 2.5報警模塊 警報檢測器由傳感器和用于檢測信號的信號處理系統(tǒng)組成。但是，對于報警模塊而言，傳感器的實際作用，也是至關(guān)重要的。通常情況下，可以將報警模塊細分為兩大重要組成部分。其中，主要包含蜂鳴器，與此同時，包含三級管驅(qū)動器。報警模塊的相關(guān)電路示意圖，詳見圖6 3 軟件設(shè)計 3.1 軟件設(shè)計總流程圖 【14】在本次設(shè)計中，基于軟件部分，主要選擇模塊化設(shè)計的具體方式。除此之外，對于程序而言，其主要由主程序及其多樣化延遲子程序共同組成。其中，本次設(shè)計的程序流程具體示意圖，詳見下圖： 圖6： 程序流程具體示意圖開始 初始化工作狀態(tài) 計時開始 是否到1秒 Y

9、 定時是否到了？ 報警 分數(shù)調(diào)整鍵是否按下？ N 刷新顯示 執(zhí)行相應(yīng)的操作，調(diào)整計分 是否有時間調(diào)整鍵按下？ N 執(zhí)行相應(yīng)的操作，調(diào)整時間 Y N 圖6：程序流程圖 3.1 軟件設(shè)計總流程圖 在本次設(shè)計中，基于軟件部分，主要選擇模塊化設(shè)計的具體方式。除此之外，對于程序而言，其主要由主程序及其多樣化延遲子程序共同組成?！?4】 3.2 定時初值計算 在本次設(shè)計中，選用晶振頻率的實際數(shù)值為12MHz，則對于機器周期而言，其實際數(shù)值應(yīng)該為 1微秒。與此同時，在本次程序中，主要選擇定時器T0，將其設(shè)置為方式1

10、,通過定時器，進行1次定時的具體時間為0.02s,則如果定位50次，其實際時間應(yīng)該為1s。除此之外，其實際定時初值應(yīng)該如下：45536 = B1E0H。并且對于單片機而言，其定時器0的實際賦初值應(yīng)該如下：TH0 = 0xb1H；且 TL0 = 0xe0H【14】。 3.3 程序功能分析 在本次設(shè)計中，涉及到多樣化程序的設(shè)計。其中，主要包含主程序及其相應(yīng)的延時子程序等相關(guān)程序，與此同時，包含數(shù)碼管顯示子程序及其相應(yīng)的結(jié)束報警顯示子程序等多樣化程序?！?4】 3.3.1 主程序模塊 該程序從主程序執(zhí)行。我們初始化主程序中的每個模塊，并使用while循環(huán)執(zhí)行每個子程序。 例如，按鈕掃描儀可以

11、反復掃描按鈕，這使得它易于實現(xiàn)【14】。 3.3.2 延時程序 在本程序中，主要設(shè)置了可以用于參數(shù)傳輸?shù)哪唱毩⑿匝訒r程序，與此同時，可以被其他多樣化程序塊進行調(diào)用，且相對簡潔【14】。 3.3.3 中斷服務(wù)程序 發(fā)生T0中斷時，它將被傳送到執(zhí)行終止服務(wù)子程序。 此外，它還使用數(shù)碼管的循環(huán)掃描顯示器，在每次終止時，針對數(shù)碼管，進行相應(yīng)的掃描，從而提供相對穩(wěn)定的實際顯示輸出【14】。 3.3.4 數(shù)碼管顯示程序 對于數(shù)碼管顯示而言，其主要通過動態(tài)顯示模式，加以呈現(xiàn)。與此同時，在進行實際運行的過程中，可以隨時修改具體時間及其相應(yīng)的分數(shù)，除此之外，當游戲已經(jīng)完全結(jié)束，可以改變?yōu)轱@示字符串

12、“結(jié)束”以指示游戲結(jié)束，這就會更加實用【14】。 是 是 否 是 否 否 是 否 是 是 否 狀態(tài)初始化 啟動主程序 甲加分鍵按下了嗎 乙加分鍵按下了嗎 分數(shù)位置交換鍵按下了嗎 甲加分 乙加分 交換 定時設(shè)計鍵按了嗎 計時調(diào)整了嗎 調(diào)用定時調(diào)整程序 計時調(diào)整 調(diào)用顯示程序display（） 倒計時是否為0 調(diào)用報警子程序 圖7 主程序流程圖【14】 4.1仿真軟件介紹 軟件硬件結(jié)合仿真系統(tǒng)用硬件執(zhí)行環(huán)境與軟件執(zhí)行環(huán)境組成，正常軟件環(huán)境和硬件環(huán)境有屬于自身的除錯與控制界面，Keil C51與Proteus的整合調(diào)試能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)

13、的總調(diào)，在此系統(tǒng)中，Keil C51用作軟件調(diào)試界面，Proteus用作硬件仿真與調(diào)試界面。 4.1.1 Keil C51 編譯器簡介 Keil C51是美國公司生產(chǎn)的51系列兼容單芯片C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編語言相比。C語言在功能上，結(jié)構(gòu)上，可讀性和可維護性方面都具有明顯的優(yōu)勢，因此更易于學習和使用。此公司提供了完整的開發(fā)解決方案，包括C編譯器，宏匯編，庫管理和強大的仿真器調(diào)試器。通過集成開發(fā)情況將這些部分都組合在一起。適用于所有的開發(fā)階段。 4.1.2 Proteus軟件 Proteus軟件是英國公司出版的電子設(shè)計自動化工具軟件。它不僅有其它電子設(shè)計自動化工具軟件的仿真功能

14、，還有仿真單片機及外圍器件。它是當前比較好的仿真單片機和外圍器件的工具。 4.2 PROTEUS軟件仿真原理圖 通過相關(guān)實際要求，本篇設(shè)計，主要基于PROTEUS軟件，對該系統(tǒng)，進行相應(yīng)的仿真工作。其中，實際仿真原理示意圖，詳見圖4.1： 圖4.1 4.21仿真結(jié)果分析 綜上所述，本次設(shè)計取得了相對良好的實際效果，與此同時，擴展了多樣化實際功能，例如：加速調(diào)時及其相應(yīng)的倒計時等具體功能。基于此，該計時器已經(jīng)可以應(yīng)用于不同規(guī)模的運動場，作用于日?；@球比賽。 5 安裝、調(diào)試步驟 1、基于電路板的具體規(guī)格，針對多樣化集成芯片的實際位置，進行相應(yīng)的設(shè)定，與此

15、同時，針對多樣化多樣化集成芯片及其面板之間的實際接觸狀態(tài)，進行更深層次的細致測試。 2、基于89C52型號的觸發(fā)器，針對多樣化節(jié)次控制模塊，進行相應(yīng)的連接。 3、基于移位89C52寄存器，及其多樣化門電路，設(shè)計出相應(yīng)的警報提示模塊。 3、基于計數(shù)器89C52，及其多樣化門電路，設(shè)計出相應(yīng)的定時倒計時電路。 4、實現(xiàn)系統(tǒng)連接，與此同時，針對綜合性能，進行更深層次的細致測試。 6畢業(yè)設(shè)計體會 不知不覺，已經(jīng)到了要畢業(yè)的時候，也要開始著手寫論文的時候了，我選的課題是張鳳傳教授的籃球單片機計時器畢業(yè)設(shè)計，這次的畢業(yè)設(shè)計讓我認識到單片機和籃球的重要關(guān)系，還有單片機在日常生活中的重要應(yīng)用，這次

16、的畢業(yè)設(shè)計也讓我懂得很多，他不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。 這次畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)知識的綜合應(yīng)用，是我們步入社會的重要部分，從事職業(yè)工作的必不可少的過程。 感覺設(shè)計對我們這些大學生來說就是死板的一步一步照葫蘆刻瓢，有時候感覺還挺沒有勁的，但是慢慢做下去才發(fā)現(xiàn)其實一點都不是自己想象的這樣，設(shè)計過程中還有許多內(nèi)容需要靠我們自己理解分析，就比如單片機就有許多的型號，你要選擇性價比高的還要適配的，如何選擇也是門學問。 還有就是在word的運用方面還不夠熟練，有些操作還沒有精準把握，經(jīng)常會因為不熟練而導致文本出現(xiàn)錯誤，由此浪費了很多的時

17、間。 最后要感謝張鳳傳教授的指導和教育，他對我們進行了耐心的指導，對我們的問題耐心解答，不斷督促我們完成設(shè)計，老師嚴謹細致，一絲不茍的作風會是我學習的榜樣，謝謝老師幫助我們能夠完成這次畢業(yè)設(shè)計。 參考文獻 [1] 孫育才.MCS-51系列單片微型計算機及其應(yīng)用（第四版） [M].南京：東南大學出版社，2004 [2] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999 [3] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999 [4] 石來德.機械參數(shù)電

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