球賽計時記分器

黎寧

摘 要：在21世紀，隨著越來越多的電子信息通信技術(shù)的廣泛應用，人們電子技術(shù)的各種要求也越來越高?，F(xiàn)如今，嵌入式單片機技術(shù)已經(jīng)完全融入到了我們生活的各個角落，因為它功耗低、體積小、性價比高、可靠性高和使用方便等等的特點，球賽計時計分器在各個場合各種類型的球賽里被廣泛應用。采用AT89C51單片機為核心，利用一組六位共陽極數(shù)碼管做時間顯示，1602液晶屏做比分顯示，以C語言作編程語言，在protues和keil搭建的軟件仿真平臺下仿真。系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、成本低廉、操作方便和易攜帶等優(yōu)點。適合各類學校和小團體作為賽程記分。

關(guān)鍵詞：嵌入式；AT89C51；七段數(shù)碼管；1602液晶屏

一、概述

球賽計時記分器是對各種球類比賽過程中所產(chǎn)生的比分、時間快速采集、加工處理、傳遞利用的工具。球賽計時記分器是一種得分型的工具。雖然在很早以前的球賽中就已經(jīng)開始應用了電子記分器，但這些記分器通常都是利用數(shù)字、模擬電子器件或者是模擬數(shù)字混合組成的。它們的穩(wěn)定性和高度準確性有相當大的問題。以嵌入式單片機為核心。由一組八位共陽極的數(shù)碼管和1602液晶屏作為顯示器件的球賽計時記分器，其具有重量輕、體積小、可靠性高、價格便宜、看干擾能力強而且使用方便的優(yōu)點。

二、系統(tǒng)總體方案及硬件電路設計

（1）球賽計時記分器設計方案論證

以AT89C51單片機為核心，以一組八位共陽極數(shù)碼管作為時間顯示，一塊1602液晶屏為比分顯示?？紤]到實際狀況，每個隊伍的分數(shù)范圍為0到999分，此范圍已經(jīng)足夠滿足賽程需要。本設計以C語言為編程語言，在Protues和Keil搭建的軟件仿真平臺下進行仿真。本設計包含了AT89C51最小系統(tǒng)的構(gòu)成，并且在此基礎上擴展了一些外圍接口，可以進一步了解74LS247譯碼器和1602液晶屏的應用，七段數(shù)碼管的工作原理。

（2）系統(tǒng)總體設計

單片機最小系統(tǒng)也成為單片機最小應用系統(tǒng)，顧名思義就是用最小的原件組成的單片機可以正常工作的系統(tǒng)。組成單片機最小系統(tǒng)有三要素，分別為電源、晶振、復位電路。球賽計時記分器控制器采用AT89C51單片機搭配電源電路、復位電路和晶振組成的單片機最小系統(tǒng)，顯示器采用8為共陽極數(shù)碼管和1602液晶屏，時鐘電路通過DS1302芯片控制。

數(shù)碼管上共有a、b、c、d、e、f、g、dp八個段，每一段都是一個LED小燈，數(shù)碼管顯示電路采用6位共陽極數(shù)碼管，所謂共陽極數(shù)碼管就是這8個LED燈的陽極都是連接在一起的，方便控制。六位數(shù)碼管的com都連接到正極上，由74HC138控制三極管從而進一步控制整個數(shù)碼管的顯示。例如DS1數(shù)碼管，由圖可知，Q17三極管控制DS1，而Q17又被LEDS0引腳控制，對應到74HC138上面就是由U3的Y0口輸出。

1602液晶屏總共有16個引腳，我們可以從數(shù)據(jù)手冊上得到它每一個引腳的功能，其引腳功能，液晶屏的1、2、15、16腳接電源的正負極和背光電源的正負極。三腳控制對比度，對比度會讓顯示更加清楚。1602液晶屏內(nèi)部有80個字節(jié)的RAM存儲用來發(fā)送的數(shù)據(jù)，第一行的地址是0X00H到0X27，第二行的地址是0X40到0X67，前十六個地址分別與16個字符對應，而其余多出來的部分則是為了移動屏幕設置的。1602液晶屏的字符顯示與ASCII字符表對應，液晶屏內(nèi)部有個數(shù)據(jù)指針，它指向哪里，我們寫的數(shù)據(jù)就會發(fā)送到哪里。

三、系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件流程為，當單片機接通電源后液晶屏上顯示比賽時間為5400秒，比分為0比0并進入一個循環(huán)。在循環(huán)內(nèi)如果檢測到開始鍵按下，程序就會開始倒計時。當計時開始后，按鍵子程序開始運行，當程序檢測到暫停鍵后，程序計時會暫停，直到檢測到開始鍵按下，程序才會繼續(xù)計時。當檢測到A隊加分鍵按下后，程序會給A隊分數(shù)加一，顯示在液晶屏上。當檢測到B隊加分鍵按下后，程序會給B隊分數(shù)加一，并顯示在液晶屏上。當檢測到交換鍵按下，程序會將兩隊分數(shù)的顯示位置進行調(diào)換，從而告訴觀眾，比賽場地發(fā)生調(diào)換。當檢測到時間設置按鍵后，程序會停止計時，并將倒計時重置為5900，在時間設置狀態(tài)下，如果檢測到加時鍵按下，倒計時會加一。如果檢測到退出鍵按下，程序會退出時間設置狀態(tài)，倒計時也將會從設置的秒數(shù)開始倒計時。當?shù)褂嫊r到0時蜂鳴器會發(fā)出報警。

四、系統(tǒng)驗證

比賽開始，液晶屏顯示兩隊比分為0比0，時間為0時0分0秒，按下加分按鍵，對應隊伍的分數(shù)加1，按下交換按鍵，雙方比分位置交換，交換前如圖4-4所示，時間到達一小時30分，蜂鳴器響起比賽結(jié)束。

五、總結(jié)

本文介紹了一個用AT89C51單片機設計的球賽計時計分器的設計。文章對計時計分器的組成結(jié)構(gòu)和設計部分的原件功能做了詳細的介紹。本次設計重點知識總共有兩點，一是數(shù)碼管的操作方法，本次設計采用的是共陽極數(shù)碼管，共陽極數(shù)碼管的特點是將八段數(shù)碼管的八段發(fā)光二極管的陽極都連在一起，而陰極對應的各段可分別控制。本次設計通過74HC138這個三八譯碼器將單片機發(fā)送的三種輸入狀態(tài)翻譯成八種輸出狀態(tài)，輸送到數(shù)碼管的CS端口，從而控制數(shù)碼管顯示。第二個重點知識是1602液晶屏的操作方法，我們按照相應的時序要求通過拉高或者拉低液晶屏引腳來控制液晶屏特定部位的亮滅。從而達到顯示我們所需要的圖形的效果。通過本次畢業(yè)論文的設計讓我學到了一些專業(yè)性很強的知識。和老師們的一些工作經(jīng)驗也讓我受益匪淺，這是我短時間內(nèi)都不能學到的。在此我對幫助過我的人衷心的說一聲謝謝。

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（作者單位；湖南人文科技學院 信息學院）