單片機課程設計--- 比賽計分器設計

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 單片機原理與應用 </p><p>　　課題名稱 比賽計分器設計 </p><p>　　專 業 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 電氣工程 **** </p>

2、<p>　　學 號 2008******** </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 *******************等 </p><p>　　20 年 月 日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</

3、p><p>　　課程名稱 單片機原理與應用 </p><p>　　課 題 比賽計分器設計 </p><p>　　專業班級 電氣工程 ***** </p><p>　　學生姓名 ****** </p>

4、<p>　　學 號 ************* </p><p>　　指導老師 ******************* </p><p>　　審 批 ******* </p><p>　　任務書下達日期 20 年 月

5、 日</p><p>　　任務完成日期 20 年 月 日</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　單片機原理及應用主要是以MCS—51單片機為主線，從實用角度出發，通過此次課程設計來了解單片機的硬件結構與功能；了解MCS—5l單片機的指令系統和匯編語言程序設計方法；掌握中斷和定時器／計數器、串行

6、通信等，并以實訓的形式對各種通信進行了應用舉例； 熟練掌握MCS—51單片機的擴展與接口技術，包括存儲器的擴展，可編程并行I／O接口的擴展，鍵盤和顯示接口電路，數模、模數的轉換及接口設計；會利用MCS—5l單片機進行機電系統的應用舉例，包括單片機系統設計概要、步驟和方法等。</p><p>　　隨著信息技術的飛速發展，嵌入式智能電子技術已滲透到社會生產、工業控制以及人們日常生活的各個方面。單片機又稱為嵌入式微控制

7、器，在智能儀表、工業控制、智能終端、通信設備、醫療器械、汽車電器、導航系統和家用電器等很多領域都有著廣泛的應用，已成為當今電子信息領域應用最廣泛的技術之一?！皢纹瑱C原理及應用”也成為各層次高校機電、電子、自動化、通信等專業學生必須掌握的基本技能。</p><p>　　本次課程設計主要是比賽計分器為對象，通過系統總體設計、硬件模塊方案設計、軟件模塊方案設計、設計和調試。以MCS-51單片機實驗操作臺1臺、PC機及單

8、片機調試軟件、單片機應用系統板1套、制作工具1套為工具。讓同學們系統的掌握單片機原理及應用。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 總體方案設計 1</p><p><b>　　1.1 概述1</b></p><p>　　1.2 系統框圖 1</p>

9、<p>　　第2章 系統硬件設計3</p><p>　　2.1按鈕設置 3</p><p>　　2.2分值切換顯示功能 4</p><p>　　2.3數碼管驅動的選擇 4</p><p>　　2.4數碼管的工作原理 5</p><p>　　第3章 軟件設計 7</p><p

10、>　　3.1 系統流程圖 7</p><p>　　3.2 顯示子程序流程圖 8</p><p>　　3.3 延時子程序 9</p><p>　　第4章 系統的安裝調試說明 9</p><p>　　4.1 軟件調試 10</p><p>　　4.2 軟硬聯調 11</p><p>

11、;　　第5章 總結 12</p><p><b>　　參考文獻 13</b></p><p>　　附錄 A源程序清單14</p><p>　　附錄 B 系統硬件原理圖 18</p><p><b>　　系統總體方案設計</b></p><p><b>　　概

12、述</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>　　眾所周知，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計。同

13、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，這當中要考慮模塊間

14、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生命期

15、，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AT89S51單片機的籃球計分器，利用7段共陰LED作為顯示器件。在此設計中共接

16、入了1個八位一體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1個八

17、位一體7段共陰LED顯示器顯示，每隊比分顯示三位數。</p><p><b>　　系統框圖</b></p><p><b>　　系統硬件設計</b></p><p><b>　　按鈕設置</b></p><p><b>　　圖2-1按鈕功能圖</b><

18、;/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1-2。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><b>　　分值切換顯示功能</b></p><p>　　圖2-2分值切換顯示功能圖</p><p><b&g

19、t;　　數碼管驅動的選擇</b></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”，信號

20、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>

21、<b>　　數碼管的工作原理</b></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

22、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

23、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>　　軟件設計</b&

24、gt;</p><p><b>　　系統流程圖</b></p><p><b>　　顯示子程序流程圖</b></p><p>　　圖3-1顯示子程序流程圖</p><p><b>　　延時子程序</b></p><p>　　延時子程序就是通過執行一些沒用

25、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><b>　　系統的安裝調試說明</b></p><p><b>　　軟件調試</b></p><p>

26、;　　上電時對系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>　

27、　另外要注意的是，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

28、人的依賴性。很多時候，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

29、，再看看它是否按預期輸出結果。</p><p>　?。?）如果代碼有修改，再次對代碼進行檢查。</p><p><b>　　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

30、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-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“S

31、2”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><b>　　總結</b></p><p>　　

32、在本次課程設計中，我通過基于典型單片機AT89C51的設計和應用，對于單片機工作原理，功能有了宏觀的了解，并對單片機匯編程序的應用有了新的、進一步的認識。</p><p>　　在設計的過程中，我發現很多的問題，給我的感覺就是下手很難，很不順手，看似很簡單的電路，要動手把它給設計出來，是很難的一件事，主要原因是我們沒有經常動手設計過電路。另外單片機系統的知識似懂非懂，而且很多知識當時弄明白了，現在要用的時候又不記得

33、，造成我用了大量的時間去查閱各種資料和程序命令，因此整個過程時間安排不合理。由于設計的計劃沒有安排好，設計的時間極為倉促，尤其是在硬件調試的過程中出現了很大的問題。另外資料的查找也是一大難題，這就要求我們在以后的學習中，應該注意到這一點，更重要的是我們要學會把從書本中學到的知識和實際的電路聯系起來，這不論是對我們以后的就業還是學習，都會起到很大的促進和幫助。</p><p>　　為了準備這次課程設計,我在結合以前

34、老師上課所講授知識的基礎上將32集的東南大學遠程教學視頻一口氣看完,這樣對單片機基本知識有了進一步的了解。在做課題的過程中，發現很多知識還不夠熟悉，但是畢竟有了基礎，查閱書本后就能弄懂并加以運用。</p><p>　　面對大量的參考資料甚至是幾乎現成的參考報告，我選擇了在學習吸納的基礎上另辟蹊徑，雖然這個課題不算難，但是從硬件電路到最后程序的編寫和調試都是一步一步摸索出來的，這個過程中也遇到了不少困難，更多的是成

35、功后的喜悅。學習永無止境，很多知識和工具都必須現學現用，培養學習能力十分重要。同時只有把學習和實踐當做一種樂趣那么即便有再大的困難也會是一種享受。非常感謝老師的熱心指導和同學的幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 、《微型計算機原理及應用》許立梓編 機械工業出版社 2002</p><p>　　[2

36、]、《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>　　[3]、《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>　　[4]、《16位微型計算機原理接口及其應用》周佩玲編 中國科學技術大學出版社 2000 </p><p>　　[5]、《微型計算機原理與接口技術》吳秀清編 中國科學技術

37、出版社 2001</p><p>　　[6]、《微型計算機接口技術》鄧亞平編 清華大學出版社 2001</p><p>　　[7]、《單片機原理及及應用》王迎旭編 機械工業出版社 2001</p><p>　　[8]、《單片機應用程序設計技術》 周航慈 著 北京航空航天大學出版社 2002</p><p>　　[9]、《單片

38、機實用技術問答》 謝宜仁 主編 人民郵電出版社 2002</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　A：源程序清單</b></p><p>　　NA EQU 24H</p><p>　　NB EQU 25H ;甲乙兩隊分數</p

39、><p>　　TEMP EQU 26H ;存放切換分數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

40、;乙加分控制位</p><p>　　YIJIAN BIT P1.3 ;乙減分控制位</p><p>　　SWITCH BIT P1.4 ;分值切換控制位</p><p>　　RESET BIT P1.5 ;比分清零控制位</p><p><b>　　ORG 0000H

41、</b></p><p>　　SJMP START</p><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>

42、;<p>　　MOV TEMP,#1 ;開機默認加減分值為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&g

43、t;　　JNB JIAJIAN,S2</p><p>　　JNB YIJIA,S3</p><p>　　JNB YIJIAN,S4</p><p>　　JNB SWITCH,S5</p><p>　　JNB RESET,S6</p><p>　　LJMP A1 ;判斷按下的控制鍵<

44、/p><p>　　S1:LCALL DELAY ;去抖動</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

45、 NA,A</b></p><p><b>　　LCALL B0</b></p><p>　　C0:JB JIAJIA,A1 ;等鍵釋放</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p><b>　　SJMP C0</b></p><

46、;p>　　S2:LCALL DELAY ;去抖動</p><p>　　JB JIAJIAN,A1</p><p><b>　　MOV A,NA</b></p><p>　　SUBB A,TEMP</p><p><b>　　MOV NA,A</b></p>

47、<p><b>　　LCALL B0</b></p><p>　　C1:JB JIAJIAN,A1 ;等鍵釋放</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p><b>　　SJMP C1</b></p><p>　　S3:LCALL DELAY

48、 ;去抖動</p><p>　　JB YIJIA,A1</p><p><b>　　MOV A,NB</b></p><p>　　ADD A,TEMP</p><p><b>　　MOV NB,A</b></p><p><b>　　LCALL B1&

49、lt;/b></p><p>　　C2:JB YIJIA,A1 ;等鍵釋放</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p><b>　　SJMP C2</b></p><p>　　S4:LCALL DISPLAY ;去抖動</p><p

50、>　　JB YIJIAN,A1</p><p><b>　　MOV A,NB</b></p><p>　　SUBB A,TEMP</p><p><b>　　MOV NB,A</b></p><p><b>　　LCALL B0</b></p><p&

51、gt;　　C3:JB YIJIAN,A1 ;等鍵釋放</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p><b>　　SJMP C3</b></p><p>　　S5:INC TEMP</p><p>　　MOV A,TEMP</p><p>　　CJNE A,#

52、2,D0</p><p><b>　　MOV P2,#2</b></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>

53、　　MOV P2,#01H ;分值切換循環1-2-3</p><p>　　D2:LJMP A1</p><p>　　S6:MOV NA,#0</p><p><b>　　MOV NB,#0</b></p><p><b>　　LJMP A1</b></p>&

54、lt;p>　　B0:CJNE A,#999,B2 </p><p><b>　　MOV NA,#0</b></p><p><b>　　B2:RET</b></p><p>　　B1:CJNE A,#999,B3</p><p><b>　　MOV NB,#0&l

55、t;/b></p><p><b>　　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

56、進制轉換位十進制</p><p><b>　　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>

57、<p>　　LCALL DELAY</p><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>&l

58、t;/p><p>　　CLR P3.1 ;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>&l

59、t;/p><p><b>　　MOV A,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&l

60、t;/p><p><b>　　SETB P3.2</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

61、P3.3</b></p><p>　　;**************************** 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><

62、p><b>　　CLR P3.5</b></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>&l

63、t;p><b>　　MOV A,B</b></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+DPT

64、R</p><p><b>　　MOV 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

65、 P3.7</b></p><p>　　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>　　C

66、LR P3.4</b></p><p>　　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

67、,5BH,4FH,66H</p><p>　　DB 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>　　D

68、JNZ R7,$</b></p><p><b>　　DJNZ R6,E</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　B：硬件原理圖</b></p>

69、<p>　　電氣信息學院課程設計評分表</p><p>　　指導教師簽名：________________</p><p>　　日 期：________________ </p><p>　　注：①表中標*號項目是硬件制作或軟件編程類課題必填內容；</p><p>　?、诖吮硌b訂在課程設計說明書的最后一頁。課程設計說