單片機原理課程設計---比賽計分器設計說明書

1、<p>　　比賽計分器設計說明書</p><p>　　指導老師： </p><p>　　指導學長： </p><p>　　學 院： 機械工程學院 </p><p>　　班 級： </

2、p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　負責任務： </p><p><b>　　2011年7月6日</b></p><p><

3、b>　　一 、任務說明</b></p><p>　　設計要求：設計一個甲，乙兩隊用的比賽計分器，要求實現以下功能： 給甲，乙兩隊分別設置1個加分按鈕，按一下能分別實現加一分；給甲，乙兩隊分別設置1個減分按鈕，按一下能分別實現減一分；設置一個清零按鈕，按一下能實現清零 ；設置預置分按鈕；設置一個加減一分、兩分和三分的切換按鈕。</p><p><b>　　二、 方

4、案論證</b></p><p>　　單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統集成到一個芯片上。</p><p>　　我們都知道，設計系統的關鍵是思路，而系統通常又由各個模塊所組成，所以必須先把所要設計系統模塊化，再把各個模塊組合在一起，實現一個完整的系統。這就要求我們先要有較扎實的理論知識，特別對芯片的各個管腳功能必須了解，這樣才能進行硬件設

5、計。同時，又必須掌握MCS51的指令功能，通過編程實現其功能，這就能讓我們更好地理解《單片機原理及應用》這門課程，也是一種理論在實踐中的運用。</p><p>　　在課程設計中，由于它是一個系統，這就要求我們必須建立系統的概念。我們都知道現實運行的都是完整的系統，而且功能相對來說要復雜，如何把一個復雜的系統模塊化才能使問題來的簡單，這是我們必須首先解決的問題。當各個模塊完成之后再組合成一個完成的系統，這當中要考慮

6、模塊間的銜接問題，這些都是在以前設計簡單程序時不曾遇到的。如果說我們以前學的都只是些理論，包括C語言，微機原理，C++，微機接口，Protel，單片機，那么這次的課程設計就是一個貫穿多學科的綜合性實踐!單片機自20世紀70年代問世以來，以極其高的性價比受到人們的重視和關注，所以應用很廣，發展很快。單片機的優點是體積小、重量輕、抗干擾能力強，對環境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發較為容易。例如，80C51系列單片機已有十多年的

7、生命期，如今仍保持著上升的趨勢，就充分證明了這一點。單片機以其一系列優點，近幾年得到迅猛發展和大范圍推廣，廣泛應用于工業控制系統，數據采集系統、智能化儀器儀表，及通訊設備、日常消費類產品、玩具等。并且已經深入到工業生產的各個環節以及人民生活的各層次中，如車間流水線控制、自動化系統等、智能型家用電器等。而美國</p><p>　　本設計是基于AT89C51單片機的籃球計分器，利用7段共陰LED作為顯示器件。在此設計

8、中共接入了2個四位一體7段共陰LED顯示器，每隊顯示器顯示范圍可達到0~255分。</p><p>　　本設計內容為比賽計分器，主要用于各種體育比賽記錄分數。采用獨立式鍵盤作為輸入，用戶可分別對兩隊比分進行加1、加2、加3和減1減2、減3操作，其加減1，2，3分可以通過加減1分、2分和3分的切換按鈕實現，并通過指示燈顯示其每次按下加減分鍵所加減的分值。通過加減分鍵和分值切換鍵配合使用可以較方便實現預置分。比分通過

9、2個四位一體7段共陰LED顯示器顯示，每隊比分顯示三位數。</p><p>　　三、 原理圖設計說明</p><p><b>　　1.系統框圖</b></p><p>　　2.各元件原理及功能</p><p><b>　　2.1按鈕設置</b></p><p><b&g

10、t;　　按鈕功能圖</b></p><p>　　獨立鍵盤通過P1口輸入鍵值，其中1/2/3分切換由發光二極管指示，見圖。通過加減分鍵和分值切換鍵配合使用可以較方便實現甲乙兩隊的初始分數。按下清零后，顯示的分數清零。</p><p>　　2.2分值切換顯示功能</p><p><b>　　分值切換顯示功能圖</b></p>

11、<p>　　2.3數碼管驅動的選擇</p><p>　　圖2-3 74LS引腳功能圖</p><p>　　74LS245還具有雙向三態功能，既可以輸出，也可以輸入數據?！　‘?051單片機的P0口總線負載達到或超過P0最大負載能力時，必須接入74LS245等總線驅動器?！　‘斊x端/CE低電平有效時，DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收）　　DIR=“1”，

12、信號由 A 向 B 傳輸；（發送）當/CE為高電平時，A、B均為高阻態?！　∮捎赑2口始終輸出地址的高8位，接口時74LS245的三態控制端/1G和/2G接地，P2口與驅動器輸入線對應相連。P0口與74LS245輸入端相連,/E端接地，保證數據現暢通。8051的/RD和/PSEN相與后接DIR，使得/RD或/PSEN有效時，74LS245輸入（P0.i←Di），其它時間處于輸出（P0.i→Di）。</p><p&g

13、t;　　2.4發光二極管顯示器的結構、工作原理及其接口電路</p><p>　　下圖為典型的數碼管：</p><p>　　圖2-4 7段LED數碼管</p><p>　　如上圖，LED顯示器又稱為數碼管，LED顯示器由8個發光二極管組成。中7個長條形的發光管排列成“日”字形，另一個賀點形的發光管在顯示器的右下角作為顯示小數點用，它能顯示各種數字及部份英文字母。LE

14、DD顯示器有兩種不同的形式：一種是8個發光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是8個發光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。</p><p><b>　　表2-1代碼對應表</b></p><p>　　動態掃描顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一。其接口電路是把所有顯示器的8個筆劃段a-h同名端連在一起，而每一個顯示器

15、的公共極COM是各自獨立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個顯示器亮，則取決于COM端，而這一端是由I/O控制的，所以我們就可以自行決定何時顯示哪一位了。而所謂動態掃描就是指我們采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的COM端，使各個顯示器輪流點亮。在本課題中采用P0口輸出段碼，P3口為位控制輸出口。</p><p><b>　　四、程序設計說明<

16、;/b></p><p><b>　　1程序設計</b></p><p><b>　　1.1系統流程圖</b></p><p>　　1.2顯示子程序流程圖</p><p><b>　　1.3延時子程序</b></p><p>　　延時子程序就是通過

17、執行一些沒用但又占用時間的指令的集合。這個子程序可以用于很多延時的地方因為它延時的時間可以通過R7進行改變，所以通用性好，可以將幾個延時子程序合為一個，只用在調用前給R7賦值，即可根據用戶的需要延時，流程圖見圖3-2。</p><p>　　2.系統的安裝調試說明</p><p><b>　　2.1軟件調試</b></p><p>　　上電時對系

18、統中進行檢測是單片機程序中的一個良好設計。在硬件設計時也應該細細考慮將各個使用到的芯片、接口設計成容易使用軟件進行測試的模式。</p><p>　　很多有經驗的單片機設計者都會在系統上電時（特別是第一次上電時）進行全面的檢測，或者更進一步，將系統的運行狀態中分為測試模式和正常運行模式，通過加入測試模式對系統進行詳細的檢測，使得系統的批量檢測更為方便容易。</p><p>　　另外要注意的是

19、，一個簡單明了的故障顯示界面也是頗要費得心思的。比如：系統的外部RAM（數據存儲器）是單片機系統中常用的器件。外部RAM 如果存在問題，程序通常都會成為無法控制。</p><p>　　因此，程序在啟動時（至少在第一次上電啟動時）一定要對外部RAM 進行檢測。</p><p>　　另外，在仿真前要做好充分的準備。單片機硬件仿真器給單片機開發者帶來了極大的方便，同時也很容易造成人的依賴性。很多

20、時候，沒有仿真器卻能促使工程師寫出更高質量的程序。在硬件仿真調試之前，下面準備工作將是必要的：</p><p>　?。?）程序編完后，對代碼仔細逐行檢查。檢查代碼的錯誤，建立自己的代碼檢查表，對經常易錯的地方進行檢查。檢查代碼是否符合編程規范。</p><p>　?。?）對各個子程序進行測試。測試的方法：用程序測試程序，編制一個調用該子程序的代碼，建立要測試子程序的入口條件，再看看它是否按

21、預期輸出結果。</p><p>　?。?）如果代碼有修改，再次對代碼進行檢查。</p><p><b>　　調試過程截圖：</b></p><p><b>　　2.2軟硬聯調</b></p><p>　　編程后利用Keil uVision3來進行編譯，再生成的HEX文件裝入芯片中，采用proteus

22、軟件來仿真，檢驗功能是否能夠正常實現。仿真成功后，焊接硬件電路，通過ISP下載器將hex文件燒制到單片機。</p><p>　　通電后，LED-1亮，數碼管顯示“000--000”.。對應的 “S1”鍵為甲加分按鈕，當LED-1亮時，每次按下“S1”鍵，甲隊分數加1；當LED-2亮時，每次按下“S1”鍵，甲隊分數加2；當LED-3亮時，每次按下“S1”鍵，甲隊分數加3；可以通過按“S5”鍵來實現LED-1,LED

23、-2,LED-3之間的切換。對應的“S2”鍵為甲隊減分鍵，當LED-1亮時，每次按下“S2”鍵，甲隊分數減1；當LED-2亮時，每次按下“S2”鍵，甲隊分數減2；當LED-3亮時，每次按下“S2”鍵，甲隊分數減3；“S3”鍵為乙加分鍵，“S4”鍵為乙隊減分鍵，其實現功能與甲隊一樣。對應的“S6”鍵為清零按鈕，按下可以實現復位。數碼管顯示甲乙隊當前分數，復位后，數碼管顯示“000--000”。</p><p>&l

24、t;b>　　五、 電路原理圖</b></p><p><b>　　六、源程序清單</b></p><p>　　NA EQU 24H</p><p>　　NB EQU 25H ;甲乙兩隊分數</p><p>　　TEMP EQU 26H ;存放切換

25、分數1\2\3</p><p>　　JIAJIA BIT P1.0 ;甲加分控制位</p><p>　　JIAJIAN BIT P1.1 ;甲減分控制位</p><p>　　YIJIA BIT P1.2 ;乙加分控制位</p><p>　　YIJIAN BIT P1.3

26、 ;乙減分控制位</p><p>　　SWITCH BIT P1.4 ;分值切換控制位</p><p>　　RST BIT P1.5 ;比分清零控制位</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　SJMP START</p&

27、gt;<p>　　START:MOV DPTR,#TABLE ;將表首址送DPTR</p><p><b>　　MOV NA,#0</b></p><p>　　MOV NB,#0 ;比分自動清零</p><p>　　MOV TEMP,#1 ;開機默認加減分值

28、為1</p><p>　　MOV P2,#01H ;分值顯示燈亮</p><p>　　A1:ACALL DISPLAY ;調顯示函數</p><p>　　JNB JIAJIA,S1</p><p>　　JNB JIAJIAN,S2</p><p>　　JNB YIJIA

29、,S3</p><p>　　JNB YIJIAN,S4</p><p>　　JNB SWITCH,S5</p><p>　　JNB RST,S6</p><p>　　LJMP A1 ;判斷按下的控制鍵</p><p>　　S1:LCALL DELAY ;去抖動&l

30、t;/p><p>　　JB JIAJIA,A1 ;確認按鍵</p><p><b>　　MOV A,NA</b></p><p>　　ADD A,TEMP</p><p><b>　　MOV NA,A</b></p><p><b>　　LCALL

31、 B0</b></p><p>　　C0:JB JIAJIA,A1 ;等鍵釋放</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p><b>　　SJMP C0</b></p><p>　　S2:LCALL DELAY ;去抖動</p>&

32、lt;p>　　JB JIAJIAN,A1</p><p><b>　　MOV A,NA</b></p><p>　　SUBB A,TEMP</p><p><b>　　MOV NA,A</b></p><p><b>　　LCALL B0</b></p>&

33、lt;p>　　C1:JB JIAJIAN,A1 ;等鍵釋放</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p><b>　　SJMP C1</b></p><p>　　S3:LCALL DELAY ;去抖動</p><p>　　JB YIJIA,A1</p

34、><p><b>　　MOV A,NB</b></p><p>　　ADD A,TEMP</p><p><b>　　MOV NB,A</b></p><p><b>　　LCALL B1</b></p><p>　　C2:JB YIJIA,A1

35、 ;等鍵釋放</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p><b>　　SJMP C2</b></p><p>　　S4:LCALL DISPLAY ;去抖動</p><p>　　JB YIJIAN,A1</p><p><b>　　MO

36、V A,NB</b></p><p>　　SUBB A,TEMP</p><p><b>　　MOV NB,A</b></p><p><b>　　LCALL B0</b></p><p>　　C3:JB YIJIAN,A1 ;等鍵釋放</p><

37、;p>　　LCALL DISPLAY</p><p><b>　　SJMP C3</b></p><p>　　S5:INC TEMP</p><p>　　MOV A,TEMP</p><p>　　CJNE A,#2,D0</p><p><b>　　MOV P2,#2</b&

38、gt;</p><p>　　D0:CJNE A,#3,D1</p><p>　　MOV P2,#04H</p><p>　　D1:CJNE A,#4,D2</p><p>　　MOV TEMP,#1</p><p>　　MOV P2,#01H ;分值切換循環1-2-3</p>&

39、lt;p>　　D2:LJMP A1</p><p>　　S6:MOV NA,#0</p><p><b>　　MOV NB,#0</b></p><p><b>　　LJMP A1</b></p><p>　　B0:CJNE A,#255,B2 ;是否大于999? (可以省

40、略)</p><p><b>　　MOV NA,#0</b></p><p><b>　　B2:RET</b></p><p>　　B1:CJNE A,#255,B3</p><p><b>　　MOV NB,#0</b></p><p><b&g

41、t;　　B3:RET</b></p><p>　　;************************** 顯示函數</p><p>　　DISPLAY:MOV A,NA ;甲隊比分顯示</p><p>　　MOV B,#100 ;將8位二進制轉換位十進制</p><p><b&g

42、t;　　DIV AB</b></p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;送段碼</p><p>　　MOV P0,A ;顯示甲比分比分百位</p><p>　　LCALL DELAY</p>&l

43、t;p>　　SETB P3.0 ;關位選</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　CLR P3.1

44、 ;開位選</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　SETB P3.1</b></p><p><b>　　MOV A,

45、B</b></p><p><b>　　CLR P3.2</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　SETB P

46、3.2</b></p><p><b>　　CLR P3.3</b></p><p>　　MOV P0,#40H ;顯示分隔符</p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　SETB P3.3</b></p><p>　

47、　;**************************** 乙隊比分顯示</p><p><b>　　MOV A,NB</b></p><p>　　MOV B,#100</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　CLR P3.5</b>&l

48、t;/p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　SETB P3.5</b></p><p><b>　　MOV A,B</b>&

49、lt;/p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　CLR P3.6</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV

50、 P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　SETB P3.6</b></p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　CLR P3.7</b></p><p>

51、　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　SETB P3.7</b></p><p><b>　　CLR P3.4</b></p><p&g

52、t;　　MOV P0,#40H</p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　SETB P3.4</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H</p><p>　　D

53、B 6DH,7DH,07H,7FH,6FH</p><p>　　;***************************延時程序</p><p>　　DELAY:MOV R6,#10</p><p>　　E:MOV R7,#250</p><p><b>　　DJNZ R7,$</b></p><p&

54、gt;<b>　　DJNZ R6,E</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　; ************************ 2011年6月30日編譯</p><p><b>　　七、總

55、結與體會</b></p><p>　　回顧此次接近兩周的單片機課程設計，我感慨頗多。這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合的重要性，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。</p><p>　　在設計和制作的整個過程中，我們分工明細。在我們把程序調試好、仿真電路畫好并檢驗之后，就進入了實物制作階段，這項工作主要由我和同組的另外一名同學完

56、成。在焊接電路板的過程中，我們首先按照仿真電路在板子上對元件進行布局，確認無誤后，再在電路板上進行焊接。由于要焊接的觸點太多，而且第一次接觸到貼片式元器件焊接，導致中途出現過幾次虛焊，每次都是在焊接完成后檢測電路的時候發現的，然后再重接焊接。在不斷重復的實驗下，我們焊接的熟練程度也越來越高，總結經驗就是：一定要細心，睜大眼睛，千萬不要粗心大意焊錯了；還有就是發現了自己的動手能力真的有待提高，第一次拿到焊筆的時候，都不知道怎么下手，實踐證

57、明，會看的東西，不一定會摸，所以這也是我們在今后的學習中需要加強的方面；最后就是覺得我們的知識面還得有待增強，對常用的單片機應用元器件要熟悉了解。</p><p>　　課程設計是培養我們學生綜合運用所學知識，發現、提出、分析和解決實際問題、鍛煉實踐能力的重要環節，是對我們學生實際工作能力的具體訓練和考察。隨著科學技術發展的日新月異，單片機在當今計算機應用中空前活躍，在生活中的應用也可以說無處不在。我想，通過本次的

58、課程設計，為我們掌握單片機的應用及其開發過程會有很大的幫助，在今后的學習和生活中，我也相信我們也會更多的去關注這些方面的東西，不斷的充實自己，將理論與實際真正結合起來。最后，衷心的感謝老師的指導和研究生師兄以及同學的幫助。</p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　[1]、《單片機原理及接口技術》 李朝青編著 北京航空航天大學出版社 2

59、005</p><p>　　[2]、《微型計算機原理及應用》許立梓編 機械工業出版社 2002</p><p>　　[3]、《微型計算機接口技術及應用》劉樂善編 華中理工大學出版社 2000 </p><p>　　[4]、《計算機硬件技術基礎試驗教程》鄒逢興編 高等教育出版社 2000</p><p>　　[5]、《16位微型計算機原理