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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)減一分；設置一個清零按鈕，按一下能實現(xiàn)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(tǒng)集成到一個芯片上。</p><p>　　我們都知道，設計系統(tǒng)的關鍵是思路，而系統(tǒng)通常又由各個模塊所組成，所以必須先把所要設計系統(tǒng)模塊化，再把各個模塊組合在一起，實現(xiàn)一個完整的系統(tǒng)。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(xiàn)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(tǒng)，這就要求我們必須建立系統(tǒng)的概念。我們都知道現(xiàn)實運行的都是完整的系統(tǒng)，而且功能相對來說要復雜，如何把一個復雜的系統(tǒng)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(tǒng)，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(fā)展很快。單片機的優(yōu)點是體積小、重量輕、抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)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(yōu)點，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應用于工業(yè)控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表，及通訊設備、日常消費類產(chǎn)品、玩具等。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以及人民生活的各層次中，如車間流水線控制、自動化系統(tǒng)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(nèi)容為比賽計分器，主要用于各種體育比賽記錄分數(shù)。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(xiàn)，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(xiàn)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(shù)。</p><p>　　三、 原理圖設計說明</p><p><b>　　1.系統(tǒng)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(fā)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(xiàn)甲乙兩隊的初始分數(shù)。按下清零后，顯示的分數(shù)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(shù)碼管驅(qū)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(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)?！　‘?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(qū)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(fā)送）當/CE為高電平時，A、B均為高阻態(tài)?！　∮捎赑2口始終輸出地址的高8位，接口時74LS245的三態(tài)控制端/1G和/2G接地，P2口與驅(qū)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(shù)據(jù)現(xiàn)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(fā)光二極管顯示器的結(jié)構(gòu)、工作原理及其接口電路</p><p>　　下圖為典型的數(shù)碼管：</p><p>　　圖2-4 7段LED數(shù)碼管</p><p>　　如上圖，LED顯示器又稱為數(shù)碼管，LED顯示器由8個發(fā)光二極管組成。中7個長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個賀點形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，它能顯示各種數(shù)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(fā)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(fā)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(tài)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(tài)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(tǒng)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(zhí)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(diào)用前給R7賦值，即可根據(jù)用戶的需要延時，流程圖見圖3-2。</p><p>　　2.系統(tǒng)的安裝調(diào)試說明</p><p><b>　　2.1軟件調(diào)試</b></p><p>　　上電時對系

18、統(tǒng)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(jīng)驗的單片機設計者都會在系統(tǒng)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(tǒng)的運行狀態(tài)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(tǒng)進行詳細的檢測，使得系統(tǒng)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(tǒng)的外部RAM（數(shù)據(jù)存儲器）是單片機系統(tǒng)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(fā)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(zhì)量的程序。在硬件仿真調(diào)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(jīng)常易錯的地方進行檢查。檢查代碼是否符合編程規(guī)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(diào)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(jié)果。</p><p>　　（3）如果代碼有修改，再次對代碼進行檢查。</p><p><b>　　調(diào)試過程截圖：</b></p><p><b>　　2.2軟硬聯(lián)調(diào)</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(xiàn)。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(shù)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(shù)加1；當LED-2亮時，每次按下“S1”鍵，甲隊分數(shù)加2；當LED-3亮時，每次按下“S1”鍵，甲隊分數(shù)加3；可以通過按“S5”鍵來實現(xiàn)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(shù)減1；當LED-2亮時，每次按下“S2”鍵，甲隊分數(shù)減2；當LED-3亮時，每次按下“S2”鍵，甲隊分數(shù)減3；“S3”鍵為乙加分鍵，“S4”鍵為乙隊減分鍵，其實現(xiàn)功能與甲隊一樣。對應的“S6”鍵為清零按鈕，按下可以實現(xiàn)復位。數(shù)碼管顯示甲乙隊當前分數(shù)，復位后，數(shù)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(shù)</p><p>　　TEMP EQU 26H ;存放切換

25、分數(shù)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(diào)顯示函數(shù)</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(huán)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(shù)</p><p>　　DISPLAY:MOV A,NA ;甲隊比分顯示</p><p>　　MOV B,#100 ;將8位二進制轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)合的重要性，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)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(diào)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(xiàn)過幾次虛焊，每次都是在焊接完成后檢測電路的時候發(fā)現(xiàn)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(jié)經(jīng)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(fā)現(xiàn)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(yǎng)我們學生綜合運用所學知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題、鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，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(fā)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(fā)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(jié)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(yè)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