單片機(jī)籃球計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 機(jī)電一體化專業(yè)

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1、 題目 單片機(jī)籃球計(jì)時(shí)器 引言 跟著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)國(guó)民的物質(zhì)生活漸漸豐富，對(duì)精神物質(zhì)生活的追求也在慢慢增高，都渴望擁有良好身心健康。 人們通過(guò)運(yùn)動(dòng)來(lái)鍛煉自身，特別是自從21世紀(jì)中國(guó)多位球員以及華裔進(jìn)入NBA，中國(guó)便刮起了籃球風(fēng)，青少年對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)的熱情也是日益高漲。故此，本篇設(shè)計(jì)，基于中國(guó)籃球比賽的具體規(guī)則，設(shè)計(jì)出可以應(yīng)用于日?；@球比賽的計(jì)時(shí)器。對(duì)于該計(jì)時(shí)器而言，其實(shí)際操作相對(duì)簡(jiǎn)單，并且具備相對(duì)較高的實(shí)際精度，完全適用于青少年的日?；@球活動(dòng)?，F(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)籃球運(yùn)動(dòng)的普遍提高以及青少年籃球運(yùn)動(dòng)

2、的發(fā)展。 對(duì)我們大專的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，這課題比較合適現(xiàn)在階段的我們?nèi)ピO(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；籃球計(jì)時(shí)器； 1 概述 1.1籃球計(jì)時(shí)器的歷史 在20世紀(jì)50年代初期，NBA風(fēng)靡一時(shí)，然而，由于此類比賽存在新型的進(jìn)攻時(shí)限規(guī)則，造成一系列弊端。例如：如果某個(gè)球隊(duì)，在球賽初期，就一路領(lǐng)先，則在下半場(chǎng)中，僅需故意拖延時(shí)間，就很有可能成為贏家，從而大大降低了籃球比賽具備的趣味性。 對(duì)于NBA比賽而言，由于其并不存在相應(yīng)的攻擊時(shí)限制約，故此，對(duì)于已經(jīng)超過(guò)時(shí)限的相關(guān)球隊(duì)而言，只需要不停傳球，持續(xù)控球，就能免受相應(yīng)的處罰。在此情況下，假設(shè)某特定球隊(duì)，故意拖延時(shí)間，則對(duì)于處在弱勢(shì)的另外一支球隊(duì)而言，其僅

3、僅只能通過(guò)犯規(guī)的方式，讓對(duì)方獲得罰球的機(jī)會(huì)，才能重新奪得球權(quán)?；谏鲜鲆?guī)則，此類比賽很容易陷入遙遙無(wú)期的境地。不僅實(shí)際比賽節(jié)奏相對(duì)較慢，與此同時(shí)，伴隨著相對(duì)粗暴的多樣化犯規(guī)行為，長(zhǎng)此以往，這種比賽方式，已經(jīng)不被大多數(shù)球迷認(rèn)同。直到1954年10月30日，位于紐約羅切斯特，全球NBA比賽，開(kāi)始首次實(shí)行24秒計(jì)時(shí)的新型計(jì)時(shí)方式，大大提高得分并增加了比賽的觀賞性，效果不錯(cuò)。24秒進(jìn)攻時(shí)限規(guī)則效果立竿見(jiàn)影。 雖然自全球NBA比賽推行之日起，就開(kāi)始持續(xù)調(diào)整相應(yīng)的籃球規(guī)則，然而，極少獲得相對(duì)理想的成效。故此，實(shí)行24秒進(jìn)攻時(shí)限，已經(jīng)成為全球NBA比賽最大的規(guī)則性突破。 1.2設(shè)計(jì)背景 籃球雖然在

4、國(guó)內(nèi)有一百多年的發(fā)展，然而直到姚明加盟了火箭，才將大眾對(duì)籃球的喜愛(ài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭群谩? 籃球比賽在國(guó)內(nèi)越來(lái)越受人們關(guān)注，同時(shí)被更多的青少年所熱愛(ài)，這個(gè)設(shè)計(jì)除具有賽程時(shí)間的計(jì)時(shí)、調(diào)整和暫停與比賽計(jì)分的功能，還擁有24s倒計(jì)時(shí)的功能，而且價(jià)格低廉，掌握方便且方便于攜帶，適合學(xué)生和小團(tuán)體作為賽程計(jì)時(shí)計(jì)分器材。 從另一方面說(shuō)，這個(gè)設(shè)計(jì)便利了人們比賽時(shí)的積分實(shí)時(shí)工作，在有些意義上增進(jìn)了籃球賽的展開(kāi)，不僅有利于開(kāi)展籃球這項(xiàng)活動(dòng)，還利于加強(qiáng)中國(guó)人的體質(zhì)，另外參與籃球運(yùn)動(dòng)的人越多，更利于籃球運(yùn)動(dòng)員的選拔，對(duì)我國(guó)的籃球運(yùn)動(dòng)職業(yè)化也起到促進(jìn)作用. 另外，此計(jì)時(shí)器經(jīng)由一定的改良與修改，即便去掉24秒計(jì)時(shí)功效后，也可應(yīng)

5、用于其余的球類運(yùn)動(dòng)。 1.3設(shè)計(jì)意義 自MCU出現(xiàn)以來(lái)，它一直受到具有極高性價(jià)比的人們的關(guān)注和關(guān)注，因此應(yīng)用非常廣泛，開(kāi)發(fā)速度也非?？?。 具有極高的發(fā)展力，現(xiàn)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍使用的控制工具，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人類的生活中。 基于此類系統(tǒng)，我們可以針對(duì)單片機(jī)的具體工作原理及其多樣化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行更深層次的細(xì)致了解。與此同時(shí)，針對(duì)MCU應(yīng)用系統(tǒng)在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中的具體方法及其相應(yīng)的步驟，進(jìn)行更深層次的細(xì)致掌握，從而將其應(yīng)用于未來(lái)的社會(huì)實(shí)踐中來(lái)。 2系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 分?jǐn)?shù)顯示 定時(shí)報(bào)警 時(shí)間設(shè)定 時(shí)間顯示 單 片

6、 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 加分設(shè)定 開(kāi)始暫停 此計(jì)時(shí)器采用的設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)起來(lái)更加的快捷簡(jiǎn)便和容易。本籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器的重要部分，主要包含輸入模塊及其相應(yīng)的顯示模塊，與此同時(shí)，包含控制系統(tǒng)及其相應(yīng)的報(bào)警模塊。通常情況下，單片機(jī)主要基于輸出信號(hào)，針對(duì)多樣化模塊的實(shí)際工作狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的控制。除此之外，單片機(jī)應(yīng)該持續(xù)針對(duì)鍵盤，進(jìn)行相應(yīng)的掃描，并且實(shí)時(shí)接收鍵盤的多樣化輸入控制信號(hào)，從而針對(duì)相關(guān)輸出信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。其中，整體系統(tǒng)框架示意圖，詳見(jiàn)上圖所示：[14] 2.2 控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用AT85 C52，一種由美國(guó)制造的低電壓?jiǎn)纹瑱C(jī)，是一個(gè)CMOS 8位微

7、控制器。單片機(jī)內(nèi)部包含8 kbits可重寫Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256位隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。強(qiáng)大的AT89 C52微控制器與市場(chǎng)上的其他微控制器兼容，可用于控制更復(fù)雜的系統(tǒng)。 2.3輸入模塊 在本次設(shè)計(jì)中，主要將鍵盤控制模塊，細(xì)分為五大按鍵。其中，具體仿真電路示意圖，詳見(jiàn)圖3： 圖3：按鍵控制相關(guān)電路示意圖 通常情況下，對(duì)于控制模塊而言，其主要通過(guò)鍵盤輸入，鍵盤是一組按鍵和按鈕的集合，它是最尋常的單片機(jī)輸入設(shè)備，是一種常開(kāi)型的按鈕開(kāi)關(guān)。 2.4顯示模塊 在此設(shè)計(jì)中定時(shí)時(shí)間顯示模塊使用了4合1共陰極數(shù)字管顯示器。 其實(shí)際電路示意圖，詳見(jiàn)圖5： 圖5：報(bào)警模塊相關(guān)

8、電路示意圖 2.5報(bào)警模塊 警報(bào)檢測(cè)器由傳感器和用于檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)組成。但是，對(duì)于報(bào)警模塊而言，傳感器的實(shí)際作用，也是至關(guān)重要的。通常情況下，可以將報(bào)警模塊細(xì)分為兩大重要組成部分。其中，主要包含蜂鳴器，與此同時(shí)，包含三級(jí)管驅(qū)動(dòng)器。報(bào)警模塊的相關(guān)電路示意圖，詳見(jiàn)圖6 3 軟件設(shè)計(jì) 3.1 軟件設(shè)計(jì)總流程圖 【14】在本次設(shè)計(jì)中，基于軟件部分，主要選擇模塊化設(shè)計(jì)的具體方式。除此之外，對(duì)于程序而言，其主要由主程序及其多樣化延遲子程序共同組成。其中，本次設(shè)計(jì)的程序流程具體示意圖，詳見(jiàn)下圖： 圖6： 程序流程具體示意圖開(kāi)始 初始化工作狀態(tài) 計(jì)時(shí)開(kāi)始 是否到1秒 Y

9、 定時(shí)是否到了？ 報(bào)警 分?jǐn)?shù)調(diào)整鍵是否按下？ N 刷新顯示 執(zhí)行相應(yīng)的操作，調(diào)整計(jì)分 是否有時(shí)間調(diào)整鍵按下？ N 執(zhí)行相應(yīng)的操作，調(diào)整時(shí)間 Y N 圖6：程序流程圖 3.1 軟件設(shè)計(jì)總流程圖 在本次設(shè)計(jì)中，基于軟件部分，主要選擇模塊化設(shè)計(jì)的具體方式。除此之外，對(duì)于程序而言，其主要由主程序及其多樣化延遲子程序共同組成?！?4】 3.2 定時(shí)初值計(jì)算 在本次設(shè)計(jì)中，選用晶振頻率的實(shí)際數(shù)值為12MHz，則對(duì)于機(jī)器周期而言，其實(shí)際數(shù)值應(yīng)該為 1微秒。與此同時(shí)，在本次程序中，主要選擇定時(shí)器T0，將其設(shè)置為方式1

10、,通過(guò)定時(shí)器，進(jìn)行1次定時(shí)的具體時(shí)間為0.02s,則如果定位50次，其實(shí)際時(shí)間應(yīng)該為1s。除此之外，其實(shí)際定時(shí)初值應(yīng)該如下：45536 = B1E0H。并且對(duì)于單片機(jī)而言，其定時(shí)器0的實(shí)際賦初值應(yīng)該如下：TH0 = 0xb1H；且 TL0 = 0xe0H【14】。 3.3 程序功能分析 在本次設(shè)計(jì)中，涉及到多樣化程序的設(shè)計(jì)。其中，主要包含主程序及其相應(yīng)的延時(shí)子程序等相關(guān)程序，與此同時(shí)，包含數(shù)碼管顯示子程序及其相應(yīng)的結(jié)束報(bào)警顯示子程序等多樣化程序?！?4】 3.3.1 主程序模塊 該程序從主程序執(zhí)行。我們初始化主程序中的每個(gè)模塊，并使用while循環(huán)執(zhí)行每個(gè)子程序。 例如，按鈕掃描儀可以

11、反復(fù)掃描按鈕，這使得它易于實(shí)現(xiàn)【14】。 3.3.2 延時(shí)程序 在本程序中，主要設(shè)置了可以用于參數(shù)傳輸?shù)哪唱?dú)立性延時(shí)程序，與此同時(shí)，可以被其他多樣化程序塊進(jìn)行調(diào)用，且相對(duì)簡(jiǎn)潔【14】。 3.3.3 中斷服務(wù)程序 發(fā)生T0中斷時(shí)，它將被傳送到執(zhí)行終止服務(wù)子程序。 此外，它還使用數(shù)碼管的循環(huán)掃描顯示器，在每次終止時(shí)，針對(duì)數(shù)碼管，進(jìn)行相應(yīng)的掃描，從而提供相對(duì)穩(wěn)定的實(shí)際顯示輸出【14】。 3.3.4 數(shù)碼管顯示程序 對(duì)于數(shù)碼管顯示而言，其主要通過(guò)動(dòng)態(tài)顯示模式，加以呈現(xiàn)。與此同時(shí)，在進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，可以隨時(shí)修改具體時(shí)間及其相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，除此之外，當(dāng)游戲已經(jīng)完全結(jié)束，可以改變?yōu)轱@示字符串

12、“結(jié)束”以指示游戲結(jié)束，這就會(huì)更加實(shí)用【14】。 是 是 否 是 否 否 是 否 是 是 否 狀態(tài)初始化 啟動(dòng)主程序 甲加分鍵按下了嗎 乙加分鍵按下了嗎 分?jǐn)?shù)位置交換鍵按下了嗎 甲加分 乙加分 交換 定時(shí)設(shè)計(jì)鍵按了嗎 計(jì)時(shí)調(diào)整了嗎 調(diào)用定時(shí)調(diào)整程序 計(jì)時(shí)調(diào)整 調(diào)用顯示程序display（） 倒計(jì)時(shí)是否為0 調(diào)用報(bào)警子程序 圖7 主程序流程圖【14】 4.1仿真軟件介紹 軟件硬件結(jié)合仿真系統(tǒng)用硬件執(zhí)行環(huán)境與軟件執(zhí)行環(huán)境組成，正常軟件環(huán)境和硬件環(huán)境有屬于自身的除錯(cuò)與控制界面，Keil C51與Proteus的整合調(diào)試能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)

13、的總調(diào)，在此系統(tǒng)中，Keil C51用作軟件調(diào)試界面，Proteus用作硬件仿真與調(diào)試界面。 4.1.1 Keil C51 編譯器簡(jiǎn)介 Keil C51是美國(guó)公司生產(chǎn)的51系列兼容單芯片C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編語(yǔ)言相比。C語(yǔ)言在功能上，結(jié)構(gòu)上，可讀性和可維護(hù)性方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此更易于學(xué)習(xí)和使用。此公司提供了完整的開(kāi)發(fā)解決方案，包括C編譯器，宏匯編，庫(kù)管理和強(qiáng)大的仿真器調(diào)試器。通過(guò)集成開(kāi)發(fā)情況將這些部分都組合在一起。適用于所有的開(kāi)發(fā)階段。 4.1.2 Proteus軟件 Proteus軟件是英國(guó)公司出版的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具軟件。它不僅有其它電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具軟件的仿真功能

14、，還有仿真單片機(jī)及外圍器件。它是當(dāng)前比較好的仿真單片機(jī)和外圍器件的工具。 4.2 PROTEUS軟件仿真原理圖 通過(guò)相關(guān)實(shí)際要求，本篇設(shè)計(jì)，主要基于PROTEUS軟件，對(duì)該系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的仿真工作。其中，實(shí)際仿真原理示意圖，詳見(jiàn)圖4.1： 圖4.1 4.21仿真結(jié)果分析 綜上所述，本次設(shè)計(jì)取得了相對(duì)良好的實(shí)際效果，與此同時(shí)，擴(kuò)展了多樣化實(shí)際功能，例如：加速調(diào)時(shí)及其相應(yīng)的倒計(jì)時(shí)等具體功能。基于此，該計(jì)時(shí)器已經(jīng)可以應(yīng)用于不同規(guī)模的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，作用于日?；@球比賽。 5 安裝、調(diào)試步驟 1、基于電路板的具體規(guī)格，針對(duì)多樣化集成芯片的實(shí)際位置，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定，與此

15、同時(shí)，針對(duì)多樣化多樣化集成芯片及其面板之間的實(shí)際接觸狀態(tài)，進(jìn)行更深層次的細(xì)致測(cè)試。 2、基于89C52型號(hào)的觸發(fā)器，針對(duì)多樣化節(jié)次控制模塊，進(jìn)行相應(yīng)的連接。 3、基于移位89C52寄存器，及其多樣化門電路，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的警報(bào)提示模塊。 3、基于計(jì)數(shù)器89C52，及其多樣化門電路，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的定時(shí)倒計(jì)時(shí)電路。 4、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連接，與此同時(shí)，針對(duì)綜合性能，進(jìn)行更深層次的細(xì)致測(cè)試。 6畢業(yè)設(shè)計(jì)體會(huì) 不知不覺(jué)，已經(jīng)到了要畢業(yè)的時(shí)候，也要開(kāi)始著手寫論文的時(shí)候了，我選的課題是張鳳傳教授的籃球單片機(jī)計(jì)時(shí)器畢業(yè)設(shè)計(jì)，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)到單片機(jī)和籃球的重要關(guān)系，還有單片機(jī)在日常生活中的重要應(yīng)用，這次

16、的畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我懂得很多，他不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用，是我們步入社會(huì)的重要部分，從事職業(yè)工作的必不可少的過(guò)程。 感覺(jué)設(shè)計(jì)對(duì)我們這些大學(xué)生來(lái)說(shuō)就是死板的一步一步照葫蘆刻瓢，有時(shí)候感覺(jué)還挺沒(méi)有勁的，但是慢慢做下去才發(fā)現(xiàn)其實(shí)一點(diǎn)都不是自己想象的這樣，設(shè)計(jì)過(guò)程中還有許多內(nèi)容需要靠我們自己理解分析，就比如單片機(jī)就有許多的型號(hào)，你要選擇性價(jià)比高的還要適配的，如何選擇也是門學(xué)問(wèn)。 還有就是在word的運(yùn)用方面還不夠熟練，有些操作還沒(méi)有精準(zhǔn)把握，經(jīng)常會(huì)因?yàn)椴皇炀毝鴮?dǎo)致文本出現(xiàn)錯(cuò)誤，由此浪費(fèi)了很多的時(shí)

17、間。 最后要感謝張鳳傳教授的指導(dǎo)和教育，他對(duì)我們進(jìn)行了耐心的指導(dǎo)，對(duì)我們的問(wèn)題耐心解答，不斷督促我們完成設(shè)計(jì)，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，一絲不茍的作風(fēng)會(huì)是我學(xué)習(xí)的榜樣，謝謝老師幫助我們能夠完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1] 孫育才.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用（第四版） [M].南京：東南大學(xué)出版社，2004 [2] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999 [3] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999 [4] 石來(lái)德.機(jī)械參數(shù)電

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