文档介绍：第一章设计方案比较
1 设计方案的选择和论证
本次篮球比赛计时/计分和实时时钟系统设计功能较多,用单片机的最小系统就难以实现。而单片机的最小系统设计中实际上最重要的就是对键盘/显示器接口电路的设计,由于系统功能不同所以要求就不同,接口设计也就不同。对一个键盘/显示器接口设计应从整个系统出发,综合考虑软、硬件特点。下面是本人在设计前对各种设计方案的考虑:

采用芯片74LS192(十进制同步加/减计数器)、NE555(秒脉冲发生器)以及辅助电路等组成。设计中秒脉冲发生器是采用555集成电路组成的多谐振荡器构成,通过计算来产生比较准确的1秒脉冲。译码显示电路用CD4511和共阴极七段LED数码管组成,报警电路在实验中用发光二极管代替。
该方案能较准确的显示比赛时间和比分,但是有众多的不足。例如:电路中用到的芯片较多,无法简化设计方案。

单片机系统核心部件采用MCS—51系列单片机。同时利用外围模块化电路来实现。由单片机来进行计时/记分,由外围电路如DS1302实现实时时钟系统的控制。
利用单片机系统的优点是可以准确的显示比赛时间和比分,同时利用软件执行相关功能的执行速度上远优于硬件电路,而且准确度高。在电路方面相对简单。缺点是对内部的软件要求较高,不适合大范围推广。
本次设计利用的单片机是AT89S52。计时/计分显示采用动态显示方式,或静态显示方式即采用74LS164、74LS259或专用显示处理芯片AMT9094静态锁存显示数据,经功率放大,驱动数码管显示计时/计分数据。实时时钟芯片采用DS1302,为系统提供时间信息;年、月、日、时、分、秒和星期等信息。操作键盘按控制要求设计成专用键盘,采用有线控制方式。 (1in=)数码管,操作按键为微动开关直接控制单片机作为输入信号。实际系统采用
20in数码管显示计时/计分数据。
硬件系统框图和硬件系统原理图见图1。
图1-1 硬件系统设计
第二章篮球比赛计时/计分和实时时钟系统工作原理
篮球比赛计时/计分和实时时钟系统设计的运行主要是利用单片机定时/计数器的工作和中断服务的作用完成计时功能的。首先时钟电路产生单片机工作时所需要的时钟脉冲信号,这是单片机能够正常工作的前提,而单片机有无定时的基础以及定多长的时间,这些还需要我们人为去确定。电子钟的时钟要运行,首先要有“秒”的计时,因为单片机内部是没有规定的“秒”的概念。同时它工作在不同的工作方式时,它的计数初值也是不同的。这就要我们人为首先计算出计数的初值了,这就可以实现所谓的定时了。如果单片机的定时时间到了的话,那么单片机会自动地产生中断使程序转向中断服务程序执行,中断服务程序执行完了就会返回主程序,等待下一次定时时间的到来再产生中断。在此基础上,单片机就会按照人为设定的程序执行下去,从而使单片机能计算其他的时间量。
当然,本次设计单片机要执行多种不同的计时功能,还需要选择多种不同的工作方式,这样才不会使单片机产生混乱。因为本次设计需要单片机完成的任务较多,而单片机的定时/计数器有限。为节省宝贵的单片机资源,我们选用DS1302时钟芯片完成实时时钟系统。
DS1302时钟芯片包括:实时时钟/日历,31字节的静态RAM和慢速充电控制。它经过一个简单的串行接口与单片机通信。实时时钟/日历提供秒、分、时、日、星期、月和年等信息,每月天数以及闰月能自动调整,时钟可以采用24h或AM/PM的12h格式;31字节的静态RAM用于存放数据;带慢速充电控制备份电源的充电特性。该芯片使用同步串行通信。
在本次设计中首次采用了看门狗(WATCHDOG)电路。看门狗(WATCHDOG)电路是自行监测系统运行的重要保证硬件看门狗是真正意义上的“程序运行监视器”,如计数型的看门狗电路通常由555多谐振荡器、计数器以及一些电阻、电容等组成,分立元件组成的系统电路较为复杂。
第三章总体电路的设计
篮球计时/计分器和实时时钟系统主体电路主要由电源电路、复位电路、时钟电路、键盘电路、驱动电路、显示电路这六部分组成。

常用小功率直流稳压电源电路由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等四部分组成,如图3-1所示。
图3-1 直流稳压电源基本电路框图
(1)电源变压器
电源变压器作用是将电网220V的变流电压V1变换成整流滤波电路所需的变流电压V2。变压器副边与原边的功率比P2/P1=η,式中η为变压器的效率。
整流滤波电路
整流电路将交流电压变成单向脉动的直流电压;滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成份,合之成为平滑的直流电压。
常用的整流电路有全波整流电路、单相半流整流电路、桥式整流电路、及倍压整流电