??摘要：隨著籃球運動的普及，為了解決偏遠貧困山區(qū)籃球比賽和小團體外出比賽的計時問題，利用AT89C51芯片控制能力強，設(shè)計靈活，以及編程語言易于修改等優(yōu)點，采用軟件設(shè)計和硬件設(shè)計相結(jié)合，設(shè)計了該便攜式籃球計時器，利用Keil μVision 3運行程序、調(diào)試時間、運行步驟，將寫好的程序?qū)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>仿真硬件電路中，查看是否與設(shè)計要求一致。該設(shè)計具有性能穩(wěn)定，功耗低，價格便宜，易于攜帶等特點。 ? ??0 引言 ? ??本設(shè)計利用單片機AT89C51完成了計時的功能，詳細地介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計過程，設(shè)計由AT89C51編程控制LED七段數(shù)碼管作顯示的籃球計時系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有賽程時間設(shè)定，計時啟功，暫停，報警，24 s及復(fù)位等功能。 ? ??1 系統(tǒng)原理 ? ??籃球比賽計時的準(zhǔn)確性和計時的精確度是要求很高的，而單片機在這方面有著出色的表現(xiàn)。該系統(tǒng)采用頻率為12 MHz的芯片，整個系統(tǒng)由按鍵、計時顯示、報警，箭頭方向等部分組成。該系統(tǒng)組成方框圖如圖1所示。 ? ?? ? ??單片機是該系統(tǒng)電路的核心組成部分，系統(tǒng)的各種功能都是在單片機內(nèi)通過編程來實現(xiàn)。單片機選用AT89C51。它的X1（19腳）和X2（18腳）外接12MHz晶振，為單片機提供時鐘信號。晶振的2個引腳分別串一個瓷片電容，電容值為20～50 pF，用于提高晶振頻率的穩(wěn)定性。共接入6個4寸7段共陽極數(shù)碼管顯示器，用于賽程的時間和記錄24 s違規(guī)計時顯示。 ? ??2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ? ??2．1 定時控制部件設(shè)計 ??定時控制部件是在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需的全部內(nèi)部和外部控制信號，使各功能元件協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的功能。主要任務(wù)是產(chǎn)生一個工作時序，其工作需要時鐘電路提供一個工作頻率。 ??MCS-51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入端和輸出端分別是XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接時鐘源可構(gòu)成時鐘電路。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，與內(nèi)部反向器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，它發(fā)出的脈沖直接送入片內(nèi)的定時控制部件。 ??2．2 系統(tǒng)的復(fù)位 ??設(shè)計采用的是上電加按鈕電平復(fù)位，是上電自動復(fù)位與按鈕電平復(fù)位的組合。上電復(fù)位利用電容充電來實現(xiàn)，即上電瞬間RST／Vpd端的電位與Vcc相同，隨著充電電流的減少，RST／Vpd的電位下降，最后被復(fù)位在0 V，按鈕電平復(fù)位，當(dāng)按鈕按下后，電源Vcc通過電阻施加在單片機復(fù)位端RST／Vpd上，實現(xiàn)單片機的復(fù)位。 ??2．3 報警器 ??設(shè)計采用的是12 V電磁式鐵振膜蜂鳴器作為報警器。當(dāng)單片機送一個高電平延時一段時間，經(jīng)過三極管將信號放大后驅(qū)動中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動12 V電磁式鐵振膜蜂鳴器，使得電磁線圈產(chǎn)生了一個磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下振動發(fā)聲。 ??2．4 譯碼及驅(qū)動部分電路 ??譯碼及驅(qū)動部分由74LS248和ULN2804A兩塊芯片組成，其輸入電壓為12 V。74LS248的輸入端與單片機的I／O口對應(yīng)相連，ULN2404A的輸出端與數(shù)碼管的段選端相連。 ? ??3 籃球計時器軟件設(shè)計 ? ??首先在比賽之前，接通電源，系統(tǒng)自動復(fù)位，首先設(shè)置時間，通過上下?lián)軇印霸O(shè)置時間”的按鈕來設(shè)置比賽的時間，本設(shè)計已設(shè)好12 min和10 min一節(jié)的兩種時間，按下啟動按鈕，計時器面板的計時電路共陽極數(shù)碼管計時部分顯示為“12-00”或“10：00”；24 s計時器顯示為“24”。當(dāng)比賽開始時，按下“運行”按鈕計時器計時部分和24 s部分同時開始運行。 ??在比賽過程中可以通過球權(quán)按鍵來控制箭頭的指向，從而顯示比賽中擁有球權(quán)的隊。若控球方在24 s內(nèi)未違規(guī)，則只需按一下“24 s復(fù)位”按鈕即可，當(dāng)24 s違規(guī)時，該蜂鳴器會發(fā)出2 s的報警聲音。 ??當(dāng)小節(jié)比賽到最后10 min時，計時器向蜂鳴器發(fā)出信號，蜂鳴器報警提示1 s，此時計時器的計時顯示面板由“00-10”變?yōu)椤?0—00”，當(dāng)24 s顯示面板此時變?yōu)楹撩胗嫊r，這時就進入1／10 s倒計時。 ??當(dāng)比賽結(jié)束時蜂鳴器報警提示4 s，計時器面板計時部分顯示為“00-00”，24 s顯示器顯示為“00”。此時本場比賽結(jié)束。流程圖如圖2所示。 ? ?? ? ??4 系統(tǒng)調(diào)試 ? ??4．1 軟件調(diào)試