(完整word版)篮球赛计时计分器开题报告

华东交通大学理工学院

本科生毕业设计

开题报告

题目：嵌入式篮球赛计分屏的设计

分院：电气与信息工程学院

专业：

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

填表日期：2012 年 2 月10 日

目录

一、选题的依据及意义 (2)

1.1选题的依据 (2)

1.2选题的意义 (2)

二、国内外研究现状及发展趋势 (3)

三、本课题研究内容 (4)

四、本课题研究方案 (5)

4.1.硬件设计方案 (5)

4.2.软件设计方案 (6)

五、研究目标、主要特色及工作进度 (8)

六、参考文献 (9)

七、指导老师意见 (10)

一、选题的依据及意义

1.1 选题的依据

进入21世纪，伴随着电子，信息通信技术的应用与普及开发，人们对电子技术的要求也越来越高。目前嵌入式单片机渗透到我们生活的各个领域，按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。对于嵌入式即可分软件部分和硬件部分。以MCU为核心，就是各种各样的单片机，是嵌入式硬件部分的实现方式之一，它主要是因为把处理器和存储器等部件集成在一块芯片上。

在探索单片机的发展道路时，有过两种模式，即“Σ模式”与“创新模式”。“Σ模式”将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机；“创新模式”则完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统。MCS-51是在MCS-48探索基础上，进行全面完善的嵌入式系统，成为单片嵌入式系统的典型结构体系。

体育比赛计时计分器是对体育比赛过程中所产生的时间、比分等数据进行快速采集记录、加工处理、传递利用的工具。篮球比赛的计时计分器是一种得分类型的工具。它由计时器等、计分器等多种电子设备组成。

虽然篮球比赛中很早就开始研究应用了电子计分器，但通常都是利用模拟电子器件、数字电子器件或是模拟、数字混合组成的，其稳定性和高准确度计分仍存在一些问题。以单片机为核心的篮球比赛计分器，计分准确，具有体积小，重量轻，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。

1.2 选题的意义

通过此次基于嵌入式单片机设计的篮球计分屏，可以更清楚地了解单片机程序设计的基本指令功能、编程步骤和技巧，了解AT89C51单片机的结构和原理，了解基于嵌入式单片机的相关外围电路的设计和调试过程，有助于今后的学习和工作生活。

二、国内外研究现状及发展趋势

伴随着科技的日新月异，各式各样的电子产品的问世和发展层出不穷，篮球计分屏是一个无处不在的电子产品，经过多年的发展，技术已经相当成熟了。根据目前高水平篮球比赛要求，完善的篮球比赛计时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，以便实现高比赛现场感，表演娱乐观众等功能目标。随着电子技术的产业结构调整，生产工艺的飞速发展和篮球的广泛推广，市场对篮球计分器的需求也越来越大。本设计用AT89C51嵌入式单片机编程控制LED七段数码管作显示，设计篮球赛计分器，嵌入式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，录象机、摄象机、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。

本次设计用由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。

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，能耗小，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，是单片机得到了广泛的应用，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。

三、本课题研究内容

本设计主要利用单片机AT89C51作为核心元件，利用3组4位共阳极的数码管作为显示器件，一组用来显示A队的分数，一组用来显示B队的分数，另外一组用来计时。用74LS247进行译码并把输出的数据作为数码管的段码，用按键控制比赛过程中双方的比分和比赛时间的显示。

本系统具有及时显示A、B两队双方比分和比赛时间的功能。具体功能如下：

1.通过2个键，分别实现A/B队加分的功能，可以实现加1分，加2分，加3分，并显示在数码管上；

2.如果计分错误（如多加了分数），可通过A/B各自的减分按键进行减分，每按一次按键，系统减1分。最高分值为9999分，最低分值为0000分，设计一个篮球赛计分屏的系统；

3.通过外接一个喇叭控制键，实现鸣笛警示的作用；

篮球赛计分屏系统包含了AT89C51系列单片机的最小系统的构成，同时在此基础上扩展了一些实用性强的外围接口，可以进一步了解74LS247的应用以及LED七段数码管的结构、工作原理以及这种显示器的接口通信。

系统设计完成后应具有成本价格低廉、性能稳定、高准确度显示、操作方便且易携带等特点。广泛适合各类学校和小团体作为赛程计分。

四、本课题研究方案

4.1 硬件研究方案

该系统硬件电路包括：单片机AT89C51、时钟电路、复位电路、电源电路、按键控制电路、计分电路、计时电路、报警电路。系统硬件结构框图如图4-1所示。

图4-1 篮球赛计分器的结构框图

本系统采用单片机AT89C51作为核心元件，利用数码管作为显示器件。在此设计中

共接入3组4位的共阳极数码管，分别用于记录A、B两队的分数，以及赛程时间，每个队的数码管显示分数范围可达到0—9999分，足够满足赛程需要。

其次，为了准确地将分数和时间显示在计分屏上面，特定设立五个按键，分别是A 队加分键，A队减分键，B队加分键，B队减分键，鸣笛警示键。

在计分电路和计时电路中，通过译码器74LS247将BCD码转化成数码管的段码，输出到显示屏上。

为了实现本系统的各个功能，必须掌握单片机技术、显示屏及其I/O接口工作原理、74LS247译码方式等各种硬性指标。

4.2 软件研究方案

本系统采用了AT89C51单片机，所有的程序都固化于寄存器中，用来存贮保存分数。得分可分为1分、2分、3分三种情况，为防止出现加分错误要另设一个减分按键，软件部分要求实现的功能有：

1.时所有显示屏上面都显示0；

2.有预置比赛时间的功能；

3.具有AB两队分别计分的功能；

4.有鸣笛警示功能；

只有当预置时间后，并按开始按钮，计时器才能开始计时，只有当开始计时后，AB 两队才能加分，只有在每节比赛结束时才能鸣笛，每节比赛结束计时器停止计时，AB 两队都不能加分。

结合七段数码管的显示以及51单片机计数器的工作实现方式、接口应用、中断控制等可设计出程序流程图如下图4-2所示：

图4-2 主程序流程图

五、研究目标、主要特色及工作进度

一、研究目标：本课题的研究目标主要如下：

1.通过在protues软件环境下仿真篮球计分屏的使用过程，熟悉74LS247的工作原理及其与单片机的接口方法；

2.熟悉74LS247在单片机中的使用及C语言程序设计方法；

3.熟悉单片机定时/计数器的使用以及C程序设计。

二、主要特色：本课题主要特色如下

通过74LS247的译码功能，3个4位的数码管用同一个译码器，节约了单片机的I/O 开销，数码管使用动态扫描来实现显示。具有比传统的篮球计分器效率高、可靠性强等特点。

三、工作进度

六、参考文献

[1] 郭玉霞主编. MCS-51单片机原理与应用[M]. 北京航空航天大学出版社. 2010.1

月

[2] 张义和，王敏男，许宏昌，余长春.袁彩霞改编. 例说51单片机（C语言版）

[M].2008.4

[3] 周润景，张丽娜，刘印群编著. PROTEUS入门实用教程[M] .机械工业出版社. 2007.9

月

[4] 谭浩强主编. C语言程序设计(第三版)[M].清华大学出版社. 2005.7

[5] 阎石主编. 数字电子技术基础第5版[M]. 高等教育出版社.

[6] 老虎工作室编著. 电路设计与制板Protel 99SE[M]. 人民邮电出版社. 2007.7

[7] 华成英、童诗白编. 模拟电子技术基础（第四版）[M]. 高等教育出版社.

七、指导老师意见

该毕业设计课题相对新颖，研究的方案切实可行，在专业知识和时间保障方面相对充裕，资料齐全。

相对欠缺之处：应在方案验证或测试方面给出具体方案，如采用硬件或采用软件仿真方面等，在具体达到的指标应该更具体化。

从总体来看，该毕业设计具有一定的研究意义，和实用意义，学生在该方面的总体工作比较饱满，建议华东交通大学理工学院学位委员会通过该学生的开题报告。

指导老师：徐涢基

2012年2月17日