毕业论文（设计）
开题报告
论文题目： 篮球赛计时计分器的设计
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指导教师： 教师职称：
20年月日
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第二篇：篮球比赛倒计时计分器开题报告
篮球比赛计时计分器
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。该设计将介绍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。
1背景知识介绍
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。例如，80C51系列单片机已有十多年的生命期，如今仍保持着上升的趋势，就充分证明了这一点。单片机以其一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统，数据采集系统、智能化仪器仪表，及通讯设备、日常消费类产品、玩具等。并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各层次中，如车间流水线控制、自动化系统等、智能型家用电器等。而美国ATMEL公司开发生产了新型的8位单片机——AT89系列单片机。他不但具有一般MCS-51单片机的所有特性，而且还拥有一些独特的优点，此次设计中所用到的AT89C51就是其中典型的代表。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影。
单片机是靠程序实现功能的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件的话，电路一定是一块大PCB板。但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别。只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。
2设计目的
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。
本设计用由AT89C51编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。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LED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。
3功能要求
（1）能记录整个赛程的比赛时间，并能在比赛开始前设定比赛时间，在比赛过程中能暂停比赛时间。
（2）能随时刷新甲、乙两队在真个赛程中的比分，即对甲乙两队的分数进行加分和减分。
（3）中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置。
（4）比赛结束时能发出报警提示。
（5）在每次交换球权后24秒能手动赋初值，进攻超过24秒计时暂停知道按下继续开始计时。
4系统方案设计
基于单片机系统的篮球记时记分器的系统结构如图1.1
图1.1 篮球记时记分器的系统结构
系统硬件由以下几个部分组成：
（1）单片机 AT89C51
（2）计时电路
（3）计分电路
（4）按键开关
本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件。利用七段共阴LED作为显示器件。在本次设计中，共接入12个七段共阴LED显示器，其中6个用于计录甲、乙两队的分数，每队3个LED显示器分数范围可达到0—999分，足够满足赛程需要。另外6个LED显示器则用于计录赛程的时间分、秒、进攻时间，其中2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟，两个用于显示进攻时间24秒。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。进攻时间可以设置的范围为0—99秒根据设计，计时范围可达0—99分钟，也完全满足赛程的需要。
其次，为了配合计时器和计分器校正、调整时间和比分，特定在本设计中设立了10个按键。其中4个用于输入甲、乙两队的分数；4个用于赛程时间的设定;另外2个则用于完成启动和暂停赛程时间和进攻时间初始化等功能。
对于显示部分，所用的LED在设时间设置完成后，比如设置赛程时间为45分钟，则在显示时间的LED显示器上显示为4500，45表示分钟，00表示秒钟。这时，如果裁判吹响开始的哨声时，则应立即按下开始按键，表示赛程开始，计时显示则由4500变成4459，4458……一直计时直到计为0000时表示赛程结束。进攻时间是从24开始减1计时，知道变为00停止所有计时。按键开始键对为赛程启动和暂停控制。计分的LDE在开始时甲乙两队的分数均显示000，在整个比赛过程中均能对甲乙两队的分数进行修改（进行加1或减1）.
4.1显示器介绍
显示器是最常用的输出设备，其种类繁多，但在单片机系统设计中最常用的是发光二极管显示器（LED）和液晶显示器（LCD）两种。由于这两种显示器结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛的应用。
发光二极管LED，组成的显示屏，每个点都是一个或多个发光二极管，通过控制电路控制二极管的亮与灭来控制点的发光，从而使整个大屏幕显示图案。 液晶显示器LCD最常见的就是TFT类型的，它是由光源，液晶光栅，和控制芯片组成，他的光源是常亮的白色强光，当光线通过液晶光栅（液晶屏）的时候，通过电压改变液晶颗粒滤光方向，从而改变每个点的颜色和强度来显示图案。
液晶显示器分很多种类，按显示方式可分为段式，行点阵式和全点阵式。段式与数码管类似，行点阵式一般是英文字符，全点阵式可显示任何信息， 如汉字、图形、图表等。
两者之间的区别：
（1）二极本身发光， 液晶本身不发光，只是透射光。
（2）二极管体积大，图像质量一般，适合作室外大屏幕，价格较低。液晶成本较高，面积无法做得很大，但图像质量很好，适合做显示器。
（3）二极管耗电大，液晶耗电小。
（4）二极管图像刷新率低，液晶的高
二者的档次相差比较大，一般来讲在一些图像简单，对成本控制较严格的场合，用二极管，比如商场、银行等服务部门的电子提示窗，街道、百货公司外面的广告宣传窗；而液晶一般都是作计算机显示器、电视、手持设备等对图像质量要求高的场合。
在这里就以有多个发光二极管组成的LED来完成篮球计时计分器的设计。
4.2 LED显示器显示方式
点亮LED显示器有两种方式：一是静态显示；二是动态显示。在本次设计中，采用的是静态显示。
所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小。
这种电路的优点在于：在同一时间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端口资源较多。每位LED显示器需要单独占用8根端口线，因此，在数据较多的时候，往往不采用这种设计，而是采用动态显示方式。
所谓动态显示，就是将要显示的多位LED显示器采用一个8位的段选端口，然后采用动态扫描一位一位地轮流点亮各位显示器。
在此电路中，单片机的P1口用于控制4位LED的段选码：P2口的P2.0~~P2.3用于控制4位LED位选码。
由于所有的段选码连在一起，所以同一瞬间只能显示同一种字符。但如果要显示不同字符，则要借助位选码来控制。（如果LED为共阴则P2.0~~P2.3输出为高电平，如果LED为共阳则P2.0~~P2.3输出为低电平。）
例如，现在要显示5678四个数字，则首先应该将“5”的显示代码（共阴LED显示器的显示代码为6DH，共阳LED显示器的显示代码为92H）由P1.0送出，然后P2.0~~P2.3输出相应位码（LED为共阴则P2.0~~P2.3输出1000，） LED为共阴则P2.0~~P2.3输出0111）时，则可以看到在数码管1上显示的数字为“5”。再将显示的数字“5”延时5~10ms，以造成视觉暂留效果；同时代码由P1.0送出。
用同样的方法将其余3个数字“678”送数码管2，3，4显示，于是最后则可以在4位LED显示器上看到“5678”四个数字。为了使显示效果更加稳定，可以使每个数码管显示的数字不断的重复，但其中重复频率达到了一定的程度的时候，加之人眼睛本身的视觉暂留效果的作用，便可以看到相当稳定的“5678”四个数字。
在本次设计中用到的LED是12个，如果用动态显示的方式来实现，在整个显示过程中会出现闪烁现象，一次在设计过程中，每一位LED都加一个锁存器，加以锁存显示，这样就消除了闪烁现象。