基于51单片机控制的篮球比赛计时、计分系统设计与仿真(含设计图和C语言程序源码)
1. 设计任务：
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。系统应具有赛程定时设置，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。
内容包括：显示、键盘、时钟等内容
2. 设计说明
2.1 需求分析
2.1.1 计分系统：
（1）分为“A队”和“B队”的“3分”，“2分”，“1分”各六个按键输入部分，以及两队比分的LED显示部分。在每次增加分数的同时，“24秒”计时恢复为初始值，“12分钟”计时暂停，等待比赛的继续进行
2.1.2 计时系统：
（1）比赛开始/继续：当“比赛开始/继续”键按下后，“24s”和“12分钟”计时器开始倒计时；
（2）手动24s复位：当“24s复位” 键按下后，“24s”倒计时恢复初始值，“12分钟”倒计时暂停，等待比赛的继续；
（3）比赛暂停：“比赛暂停”键按下后，“24s”倒计时和“12分钟”倒计时均暂停，等待比赛的继续进行；
（4）自动增加比赛节数：当“12分钟”倒计时完成后，判断当前节数是否为最后一节，若不是，则节数自动增加，并“12分钟”和“24s”均恢复默认值，等待下一节比赛的进行。
2.2 原理分析
采用单片机AT89C51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*接入了6个7段共阴LED显示器，其中2个4位LED显示器用于记录AB队的分数，每队1个4位LED显示器显示范围可达到0～999分，足够满足赛程需要；2个两位LED显示器用来记录赛程时间，其中1个用于显示分钟，1个用于显示秒钟；使用1个2位LED显示器用于显示“24s”倒计时，赛程计时均采用倒计时方式。即比赛前将时间设置好，即12分钟，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。本设计中设立了10个按键，其中6个用于设置两队的比分，1个用于比赛开始/比赛继续，1个用于暂停，1个用于手动增加比赛节数，一个用于恢复“24s”倒计时等功能。
2.3 总体设计
系统主要包括单片机、LED显示电路、按键控制电路、时钟电路及复位电路等组成
2.4 软硬件设计
2.4.1 硬件设计
设计思路：
（1）按键模块设计 :
按键接至P1口和P3口，按键按下时输入是低电平。键的设置如下：“A1”,“A2”，“A3”键是A队加1分、加2分，加3分键盘，B队同理。“比赛开始/比赛继续”是启动键，“比赛暂停”是暂停键。此外，还有两个按键， “24s”复位键，“增加比赛节数”键。
（2） LED显示模块设计 :
显示分为计时和计分显示两个部分，均采用共阴极LED数码管动态扫描显示，由2个四位一体和4个两位一体的共阴极数码管构成。数码管的7个段控端输出经过74HC573驱动器进行电流放大驱动接至P0口。采用动态扫描方式，在足够短的周期内，使各位数码管逐个轮流受控显示。
设计截图：
2.4.2 软件设计
软件设计采用C语言模块设计方法，程序由主程序、T0中断程序、显示程序、外部中断0程序、按键程序、初始函数、计时函数、延时函数组成。
C语言程序代码：
#include<reg52.h>
#include<absacc.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit A8=P2^0;
sbit A9=P2^1;
sbit A10=P2^2;
sbit A11=P2^3;
sfr P00=0x80;
uchar code wei_1[]={0X01,0X02,0X04,0X08,0X10,0X20,0X40,0X80};
uchar code table[]={0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0X00,0X40};
uchar minute=12; //分
uchar second=0; //秒
uchar key_status=0; //按键状态值
uchar scoreA=0; //A队得分
uchar scoreB=0; //B队得分
uchar count1=20; //记录定时器时间
uchar match=1; //比赛节数
uchar rule_time=24; //记录24秒规则
uchar rule_flag=0; //记录24秒规则是否启用
/*
初始化IO口
*/
void IO_init(){
A8=0;
A9=0;
}
/*
初始化时间
*/
void time_init(){
TMOD = 0x01;
TH0 = (65536-50000)/256;
TL0 = (65536-50000)%256;
EA = 1;
ET0 = 1;
}
/*
延时函数
*/
void delay_ms(uint z){
uint i;
uchar j;
for(i=0;i<z;i++){
for(j=0;j<100;j++);
}
}
/*
计时函数
*/
void T0_Time() interrupt 1 using 1{
if (count1-- == 0)
{
second--;
rule_time--;
count1 = 20;
}
TH0 = (65536-50000)/256;
TL0 = (65536-50000)%256;
}
/*
时间显示函数
*/
void time_display(uchar w2,uchar d2){
uchar shi1,ge1;
shi1=d2/10;
ge1=d2%10;
P00=wei_1[w2];
A10=1;
A10=0;
P00=table[shi1];;
A8=1;
A8=0;
delay_ms(5);
P00=0;
A10=1;
A10=0;
A8=1;
A8=0;
P00=wei_1[w2+1];
A10=1;
A10=0;
P00=table[ge1];
A8=1;
A8=0;
delay_ms(5);
P00=0;
A10=1;
A10=0;
A8=1;
A8=0;
}
/*
分数显示函数
*/
void score_dispaly(uchar w2,uchar d2){
uchar qian2,shi2,ge2;
qian2=d2/100;
shi2=d2%100/10;
ge2=d2%100%10;
P00=wei_1[w2];
A9=1;
A9=0;
P00=table[qian2];;
A8=1;
A8=0;
delay_ms(10);
P00=0;
A9=1;
A9=0;
A8=1;
A8=0;
P00=wei_1[w2+1];
A9=1;
A9=0;
P00=table[shi2];
A8=1;
A8=0;
delay_ms(10);
P00=0;
A9=1;
A9=0;
A8=1;
A8=0;
P00=wei_1[w2+2];
A9=1;
A9=0;
P00=table[ge2];
A8=1;
A8=0;
delay_ms(10);
P00=0;
A9=1;
A9=0;
A8=1;
A8=0;
}
/*
键盘输入函数
*/
void key(){
static uchar key_new = 0, key_l,temp;
key_status = 0;
P1 = 0x0f;
if((P1 & 0x0f) != 0x0f)
{
delay_ms(1);
if(((P1 & 0x0f) != 0x0f) && (key_new == 1))
{
key_new = 0;
/*
矩阵键盘扫描
*/
key_l = (P1 | 0xf0);
P1 = key_l;
switch(P1)
{
/*
开始计时/比赛继续
*/
case 0x7e:
TR0=1;
rule_flag=1;
time_display(6,rule_time);
break;
/*
暂停比赛
*/
case 0x7d:
TR0=0;
break;
/*
加分，同时24秒清零和总计时器停止计时
*/
case 0xee:
TR0=0;
scoreA +=3;
rule_time=24;
rule_flag=0;
break;
case 0xed:
TR0=0;
scoreA +=2;
rule_time=24;
rule_flag=0;
break;
case 0xeb:
TR0=0;
scoreA +=1;
rule_time=24;
rule_flag=0;
break;
case 0xde:
TR0=0;
scoreB +=3;
rule_time=24;
rule_flag=0;
break;
case 0xdd:
TR0=0;
scoreB +=2;
rule_time=24;
rule_flag=0;
break;
case 0xdb:
TR0=0;
scoreB +=1;
rule_time=24;
rule_flag=0;
break;
/*
增加比赛节数，同时24秒复位和总计时器复位
*/
case 0xbd:
match++;
minute=12;
second=0;
TR0=0;
rule_time=24;
rule_flag=0;
break;
/*
手动24秒复位
*/
case 0xbe:
if(TR0==1){
rule_time=0;
rule_flag=0;
}else{
rule_flag=0;
}
break;
}
}
}
else
{
key_new = 1;
}
}
void main()
{
IO_init();
time_init();
while(1){
key();
if(second==0){
/*
判断某节比赛是否结束
*/
if(minute==0){
/*
判断是否为最后一节比赛
*/
if(match<4){
/*
计时系统恢复为默认值，比赛节数加一
*/
second=60;
minute=11;
match++;
rule_time=24;
rule_flag=0;
}
TR0=0;
}
/*
比赛分钟数减一
*/
else {
second=60;
minute--;
}
}
/*
24秒结束，计时器暂停和24秒复位
*/
if(rule_time<=0){
TR0=0;
rule_time=24;
}
/*
显示
*/
time_display(0,minute);
time_display(2,second);
time_display(4,match);
time_display(6,rule_time);
score_dispaly(1,scoreA);
score_dispaly(5,scoreB);
}
}2.5 方案论证及可行性分析
本设计以单片机AT89C51为核心的控制电路实现了计时计分、计时的功能，设计中，使用大尺寸数码管的制造构思巧妙和软件设计，降低了整个系统的成本，实现了多用途的目的。通过仿真和实物实验验证了该系统的正确性和实用性。系统电路制造简单，显示清晰，成本低廉。
2.6 测试结果与分析
设计采用C语言编程，在Keil C51软件编译环境中，经过编译和连接，生成十六进制的目标代码文件.hex。在硬件上，用Proteus软件绘制出原理图，经过纯电路调试无误后，将生成的目标代码文件加载到Proteus界面的AT89C51中。接着再进行软硬件联合调试，反复调试，直至所有显示及按键功能实现，直至仿真成功。\
运行截图：
2.7 参考文献：
[1] 胡辉. 单片机原理与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2007.
[2] 戴佳. 51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社，2006.
3. 设计文件以及源码下载
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