??摘要：隨著籃球運動的普及，為了解決偏遠貧困山區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，設計靈活，以及編程語言易于修改等優點，采用軟件設計和硬件設計相結合，設計了該便攜式籃球計時器，利用Keil μVision 3運行程序、調試時間、運行步驟，將寫好的程序導入仿真硬件電路中，查看是否與設計要求一致。該設計具有性能穩定，功耗低，價格便宜，易于攜帶等特點。 ? ??0 引言 ? ??本設計利用單片機AT89C51完成了計時的功能，詳細地介紹了系統硬件與軟件的設計過程，設計由AT89C51編程控制LED七段數碼管作顯示的籃球計時系統。該系統具有賽程時間設定，計時啟功，暫停，報警，24 s及復位等功能。 ? ??1 系統原理 ? ??籃球比賽計時的準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。該系統采用頻率為12 MHz的芯片，整個系統由按鍵、計時顯示、報警，箭頭方向等部分組成。該系統組成方框圖如圖1所示。 ? ?? ? ??單片機是該系統電路的核心組成部分，系統的各種功能都是在單片機內通過編程來實現。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定性。共接入6個4寸7段共陽極數碼管顯示器，用于賽程的時間和記錄24 s違規計時顯示。 ? ??2 系統硬件設計 ? ??2．1 定時控制部件設計 ??定時控制部件是在規定的時刻發出各種操作所需的全部內部和外部控制信號，使各功能元件協調工作，完成指令所規定的功能。主要任務是產生一個工作時序，其工作需要時鐘電路提供一個工作頻率。 ??MCS-51內部有一個用于構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上外接時鐘源可構成時鐘電路。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，與內部反向器構成穩定的自激振蕩器，它發出的脈沖直接送入片內的定時控制部件。 ??2．2 系統的復位 ??設計采用的是上電加按鈕電平復位，是上電自動復位與按鈕電平復位的組合。上電復位利用電容充電來實現，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，最后被復位在0 V，按鈕電平復位，當按鈕按下后，電源Vcc通過電阻施加在單片機復位端RST／Vpd上，實現單片機的復位。 ??2．3 報警器 ??設計采用的是12 V電磁式鐵振膜蜂鳴器作為報警器。當單片機送一個高電平延時一段時間，經過三極管將信號放大后驅動中間繼電器，再由中間繼電器驅動12 V電磁式鐵振膜蜂鳴器，使得電磁線圈產生了一個磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下振動發聲。 ??2．4 譯碼及驅動部分電路 ??譯碼及驅動部分由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口對應相連，ULN2404A的輸出端與數碼管的段選端相連。 ? ??3 籃球計時器軟件設計 ? ??首先在比賽之前，接通電源，系統自動復位，首先設置時間，通過上下撥動“設置時間”的按鈕來設置比賽的時間，本設計已設好12 min和10 min一節的兩種時間，按下啟動按鈕，計時器面板的計時電路共陽極數碼管計時部分顯示為“12-00”或“10：00”；24 s計時器顯示為“24”。當比賽開始時，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按鍵來控制箭頭的指向，從而顯示比賽中擁有球權的隊。若控球方在24 s內未違規，則只需按一下“24 s復位”按鈕即可，當24 s違規時，該蜂鳴器會發出2 s的報警聲音。 ??當小節比賽到最后10 min時，計時器向蜂鳴器發出信號，蜂鳴器報警提示1 s，此時計時器的計時顯示面板由“00-10”變為“10—00”，當24 s顯示面板此時變為毫秒計時，這時就進入1／10 s倒計時。 ??當比賽結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”。此時本場比賽結束。流程圖如圖2所示。 ? ?? ? ??4 系統調試 ? ??4．1 軟件調試