毕业设计（论文）-基于单片机的篮球比赛计时计分系统.docVIP

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/显示器接口的设计，系统不同要求就不同，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方案的考虑：看门狗(WATCHDOG看门狗(WATCHDOG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 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、及倍压整流电路。小功率直流电源因功率比较小，通常采用单相交流供电。由于桥式整流电路克服了半波整流的缺点，在桥式整流电路中，由于每两只二极管只导通半个周期，故流过每个二极管的平均电流仅为负载电流的一半，与半波整流电路相比较，其输出电压提高，脉动成分减小了。 但是为了获得平滑的直流电压，常在整流电路的后面加接滤波电路，以滤去交流成分。滤波电路常见的有电容滤波电路（主要利用电容两端电压不能突变的特性，使负载电压波形平滑，故电容应与负载并联）、电感滤波电路及π型滤波电路。本设计采用电容滤波电路。 （3）稳压电路 稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。常用的是三端式稳压器。三端式稳压器有两种，一种称为固定输出三端稳压器，另一种称为可调输出三端稳压器。 三端式稳压器均采用串联型稳压电路。 三端固定输出集成稳压器常见的产品有CW78～系列和CW79～系列。 CW78～系列：正压系列。该系列稳压块有过流、过热和调整管工作保护，以防过载而损坏。一般不需要接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。 CW79～系列：负压系列。与CW78～系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。在实际设计中要根据稳压电源的技术指标进行设计和选择。 （1）稳压电源的技术指标分为两种 一是特性指标：包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整流器率）、输出电阻（或电流调整率）、温度系数及纹波电压等。 （2）参数的计算及选择 根据上述的性能指标，选择合适的电源变压器、集成稳压器、整流二极管及滤波电容就可以进行电源的设计了。因此这里介绍的是输出为+5V的电源的设计（其他的计算原理与之相同） 根据要求V0=+5V，稳压系数在0.2%，故可先用集成稳压（W7805）。W7805的稳压差为U1—U2≥2V，所以根据公式U1=（2～3）+U2，现在为了留有余量，取3V，其输入电压为U1=5+3=8V。稳压器的输入电流即为整流滤波电路的负载电流，故I1=I0（max）+ID=300+8=308mA。 由变压器副边电压： 令取U2=7V Ω 整流二极管和滤波电参数确定： 正向平均电流： 最大反向电压： URM≥UR(max)=2U2=10V 所以整流二极管选用其耐压值为50V，最大整电流为1A的整流器流管IN4004。 滤波电容的参数计算： 因此，取C=2200μF 电容的耐压： 取UCM≥25V，故滤波电容参数为C：2200μF/25V 副边电流有效值： IZ=（1.5～2） IL=(1.5～2)×308=462～616mA 取IZ为500 mA 电源变压器容量： 副边容量：P2=U2I2=7×0.5=3.5VA 原边的容量： 取ηT=0.6 故平均容量为: 因此取P=10VA （3）设计电源使用的器件的介绍 电源变压器：使220V的交流电压变换成桥式整流电路所需要的交流电压U1=10V。 整流滤波电路：使交流电压U1转换成波动直流电压。再经过滤波电容滤除纹波，输出直流电流。 二极管：保护稳压器。 图3-2 直流电源原理图 器。型号中最后两位数表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、12V、18V、和24V我们 时钟信号通常由两种方式产生：一是内部振荡方式，二是外部时钟方式。 时钟电路原理图如图3-3所示，在单片机内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈