基于單片機AT89C51的乒乓球程序課程設(shè)計報告.doc

寧波技師學院課 程 設(shè) 計 報 告論文題目 基于AT89C51的乒乓球程序 專業(yè)班級： _學生姓名： 學 號： 指導教師： 寧波技師學院二零一三 年 十 月摘 要單片機自20世紀70年代問世以來，以極高的性價比，受到人們的重視和關(guān)注應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機以體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)價位容易。由于具有上述優(yōu)點，在我國單片機已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機電一體化設(shè)備等各方面，而51單片機是各個單片機中最典型最有代表性的一種。這次課題設(shè)計通過對它的學習、應(yīng)用，以AT89C51為核心，輔以必要的電路，設(shè)計了一個簡易的電子時鐘，它由直流電源供電，通過數(shù)碼管顯示時間，調(diào)整時間，從而達到學習、設(shè)計、開發(fā)軟、硬件的目的。關(guān)鍵詞：單片機；乒乓球程序，數(shù)碼管顯示；LED燈顯示乒乓球行程目錄1 引言12 系統(tǒng)總體設(shè)計22.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22.2系統(tǒng)設(shè)計方案23 硬件設(shè)計33.1 單片機最小系統(tǒng)33.1.1復位電路33.1.2時鐘電路53.2控制電路63.3.1數(shù)碼管的引腳及其作用73.3.2數(shù)碼管顯示電路74軟件設(shè)計94.1主程序流程圖94.2按鍵掃描114.2.1按鍵掃描流程圖114.2.2按鍵掃描程序125 制作與調(diào)試165.1制作步驟與重點166 結(jié)論187 致謝198 參考文獻20附錄1 系統(tǒng)實物圖21附錄2 實驗原理圖22附錄3 系統(tǒng)仿真圖22附錄3 系統(tǒng)仿真圖23附錄4 程序清單24附錄5 PCB圖34附錄6 元器件清單35寧波技師學院課程設(shè)計 341 引言當今，計算機技術(shù)帶來了科研和生產(chǎn)的許多重大飛躍，微型計算機的應(yīng)用已滲透到生產(chǎn)、生活的各個方面。其中單片微型計算機雖然問世不久，然而體積小、價廉、功能強，其銷售額以每年近80%的速率增長。他的性能不斷提高，適用范圍愈來愈寬，在計算機應(yīng)用領(lǐng)域已占有日益重要的地位。單片微型計算機簡稱單片機，又成為控制器。他是在一塊半導體上，集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件，構(gòu)成了一臺完整的數(shù)字計算機。單片機在生產(chǎn)生活中的許多方面得到廣泛的應(yīng)用，例如，生活中五彩變幻的霓虹燈，手機通信，溫度檢測，流量控制等都涉及到單片機。單片機的應(yīng)用結(jié)束了計算機專業(yè)人員“壟斷”計算機系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用的時代，他既給各種專業(yè)人員、特別是許多工程技術(shù)人員帶來了學習和掌握計算機技術(shù)的緊迫性，同時也帶來了可能性，因為組成計算機應(yīng)用系統(tǒng)變得容易、“平凡”，增強了人們進入這一領(lǐng)域的信心單片機的歷史非常短暫，然而發(fā)展十分迅猛。自1971年美國Intel公司首先研制出4位單片機4004以來，他的發(fā)展可粗略劃分為四個階段：第一階段19711976年，屬萌芽階段。發(fā)展了各種4位單片機，多用于家用電器、計算器、高級玩具。第二階段 19761980年，為初級8位機階段，發(fā)展了各種中、低檔8位單片機，典型的如MCS-48系列單片機，片內(nèi)含多個8位并行I/O接口、一個8位定時器/計數(shù)器，不帶串行接口，其功能可以滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器儀表等的需要。第三階段 19821983年，高級8位機階段，發(fā)展了高性能的8位單片機，例如MCS-51系列單片機，它帶有串行I/O接口和多個16位定時器/計數(shù)器，具有多級中斷功能。這一階段進一步拓寬了單片機的應(yīng)用范圍，使之能用于智能終端、局部網(wǎng)絡(luò)接口，并擠入了個人計算機領(lǐng)域。.2 系統(tǒng)總體設(shè)計2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)于設(shè)計思想，做系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖2-1所示單片機控制電路顯示電路電 源數(shù)碼管顯示LED燈顯示圖2-1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2.2系統(tǒng)設(shè)計方案數(shù)字時鐘設(shè)計主要包括單片機最小系統(tǒng)、控制電路、顯示電路，利用AT89C51的處理能力來作為一個乒乓球游戲程序、3 硬件設(shè)計3.1 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)是以AT89C51為核心，由單片機、時鐘電路、復位電路組成，如圖3-1最小系統(tǒng)圖3-1 最小系統(tǒng)3.1.1復位電路復位操作上有上電復位和手動復位，上電復位是在上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當于短路，RST端為高電平，實現(xiàn)上電復位，當電容兩端電壓達到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當于開路RST端為低電平，程序正常運行。如圖3-2上電復位電路圖3-2 上電復位電路手動復位是在按鍵按下時，RST端直接與VCC接通，為高電平形成復位，同時電容被短路放電；按鍵松開時，VCC對電容充電，充電電流在電阻上，RST依然為高電平，仍是復位，充電完成后，電容相當于開路，RST端為低電平，單片機正常工作。如圖3-3按鍵復位電路圖3-3按鍵復位電路3.1.2時鐘電路單片機內(nèi)設(shè)有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。在XTAL1和XTAL2引腳外接定時元件，振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩，定時元件通常采用由石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路，晶體頻率可以在1.2MHZ到12MHZ之間，電容起頻率微調(diào)作用。如圖3-4 時鐘電路圖3-4 時鐘電路3.2控制電路控制電路通過按鈕使單片機以設(shè)定輸入的I/O口接通電源地使之變?yōu)榈碗娖?，再通過單片機內(nèi)的程序的設(shè)定，運行相應(yīng)的程序，在通過設(shè)定輸出的I/O口進行輸出，使之按下按鍵后，在顯示出相應(yīng)的功能。如圖3-5 控制電路圖3-5 控制電路3.3 數(shù)碼管顯示電路3.3.1數(shù)碼管的引腳及其作用 圖3-6 共陽極數(shù)碼管如上圖3-6共陽極數(shù)碼管所示，共陽極低電平有效，根據(jù)要顯示的數(shù)字進行選擇這些引腳的高低電平。3.3.2數(shù)碼管顯示電路單片機把內(nèi)部的程序中的乒乓球比賽完成后，成績顯示。圖3-7 數(shù)碼管顯示電路4軟件設(shè)計4.1主程序流程圖針對于設(shè)計思想，做程序流程圖如下圖4-1所示 開始 否是否有鍵按下 是P2.0按下P2.1按下流水燈至下而上(2號發(fā)球)流水燈至上而下( 1號發(fā)球 )中途P2.2按下（2贏）LED流動顯示中中途P2.3按下（1贏）LED燈最后一盞 進入判斷P2.3按下，流水燈至下而上，（2號把球打回）P2.2按下，流水燈至上而下，（1號把球打回） 輸出結(jié)果4.2按鍵功能P2.0上啟動P2.1下啟動P2.2 1號選手P2.32號選手主程序ORG0000HJMPSTARTORG0030HSTART:MOVP0,#00HMOVP1,#00HMOVP2,#00HMOVP3,#00HMOVR4,#00HMOVR5,#00HLOOP1:;判斷上下發(fā)球MOVP1,#000HMOVP2#000HJBP2.0,LOOPZJBP2.1,LOOPYJMPLOOP1LOOPZ:MOVR4,#02HMOVDPTR,#TAB1JMPMANILOOPY:MOVR4,#01HMOVDPTR,#TAB2JMPMANIMANI:；循環(huán)，并判斷中途是否有人擊球JBP2.2,YSJBP2.3,ZSMOVA,R0MOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLDELAYINCR0CJNER0,#08H,MANIJMPBDXBDX:；2號擊球，輸出結(jié)果MOVR0,#00HCJNER4,#01H,BDX1LCALLZBJJMPJGBDX1:；1號擊球，輸出結(jié)果CJNER4,#02H,BDXLCALLYBJJMPJG ZBJ:；延時MOVR3,#4K3:MOVR2,#250K2:MOVR1,#250K1:NOPNOPDJNZR1,K1DJNZR2,K2DJNZR3,K3JBP2.2,ZCGMOVR5,#03HJMPCKZCG:；按鍵等待MOVR5,#01HJBP2.2,$CK:RETYBJ:MOVR3,#4K6:MOVR2,#250K5:MOVR1,#250K4:NOPNOPDJNZR1,K4DJNZR2,K5DJNZR3,K6JBP2.3,YCGMOVR5,#04HJMPCDYCG:按鍵等待MOVR5,#02HJBP2.3,$CD:RETJG:;結(jié)果輸出CJNER5,#01H,JG1；1號接球成功JMPLOOPZJG1:CJNER5,#02H,JG2；2接球成功JMPLOOPYJG2:CJNER5,#03H,JG3；2號勝JMPYSJG3:CJNER5,#04H,JG；1號勝JMPZSYS:；2號勝出結(jié)果輸出MOVP1,#0FFHMOVP3,#0A4HJMPLOOP1ZS:；1號勝出結(jié)果輸出MOVP1,#0FFHMOVP3,#0F9HJMPLOOP1DELAY:MOVR3,#4J3:MOVR2,#250J2:MOVR1,#250J1:NOPNOPDJNZR1,J1DJNZR2,J2DJNZR3,J3RETTAB1:DB001H,002H,004H,008H,010H,020H,040H,080HTAB2:DB080H,040H,020H,010H,008H,004H,002H,001HEND5 制作與調(diào)試5.1制作步驟與重點在開始制作電路板之前，先把程序編寫出來，經(jīng)過PROTUES仿真，在仿真過程中出現(xiàn)指示燈不亮，或是數(shù)碼管出現(xiàn)亂碼，就把程序的結(jié)構(gòu)變化一下就恢復正常，由此看出程序的結(jié)構(gòu)錯誤能直接阻礙程序的正常運行，因此程序的編寫是至關(guān)重要的。而在制作PCB板之前，由于對于制作PCB沒有多少經(jīng)驗，因此只有先制作原理圖，一是因為能降低錯誤發(fā)生的概率，能快速的查出錯誤的地方，二是能導入PCB能快速的制作，所以先是畫出原理圖，進行核對，在核對完之后，根據(jù)從倉庫領(lǐng)取的元件，進行元件測繪(特別是重要的元件必須要精確)后，開始制作PCB板，在PCB的制作中由于怕在腐蝕過程中出現(xiàn)意外，因此把線徑的寬度為1mm，焊盤的直徑為2mm，孔的直徑為1mm。制作完之后，先把PCB與原理圖核對幾遍，確認無誤后，用A4紙打印，再把元件放上去進行核對（特別是單片機與數(shù)碼管的引腳），確認完后再打印到熱轉(zhuǎn)印紙上。在覆銅板制作之前應(yīng)先把板上氧化的部分用砂紙磨去，再把PCB印到覆銅板上，之后進行腐蝕，之后打孔焊接完后，用萬用表進行測量，檢查是否短路、短路、虛焊，檢查完畢后將程序?qū)懭雴纹瑱C內(nèi)，再進行通電測試。5.2調(diào)試方法及要求給系統(tǒng)上電后，數(shù)碼管亮，數(shù)碼顯示數(shù)據(jù)“8”，按下P2.0后,LED燈從上往下依次亮，到最后一燈時判斷，如果這時P2.3按下，則燈依次返回亮，到第一個燈時則輪到發(fā)球方判斷；若最后一燈時P2.3未及時按下則判斷按下P2.0的一方勝出，數(shù)碼管顯示2，反之顯示1；P2.1、P2.2的效果一樣，只是反向。如圖5-1所示。S5圖5-1 調(diào)試方法6 結(jié)論通過這次對數(shù)字鐘的設(shè)計與制作，讓我們了解了設(shè)計電路的程序，也讓我們了解了數(shù)字鐘的原理和設(shè)計理念。要設(shè)計一個電路總要對著一個參考電路圖才可以連接，但是最后的成品卻不一定與想象的完全一樣，因為在事跡接線中有著各種各樣的條件制約，所以要合理布局這樣連出來的成品才比較美觀。設(shè)計過程中，在一次又一次的失敗面前，我沒有退縮，而是勇敢的去面對，積極的去解決，充分運用所學知識和他人的幫助，最終取得了成功。通過親自動手制作，試驗，遇到問題，解決問題，我們鞏固了書本的知識，同時也學到了新的學問，明白了實踐的可貴性。動手能力的提高，細心與耐心的培養(yǎng)，品嘗自己勞動成果的喜悅，是我們在這次課程設(shè)計中最大的收獲。7 致謝感謝陳羅迪同學提出的電路制作上的建議與幫助，感謝陳弢、唐幼軍老師在程序功能給予的建議與各種文件資料讓我對編程更加的熟練。8 參考文獻單片微型計算機原理與應(yīng)用（第二版） 主編 張立紅電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）張毅剛. 單片機原理與應(yīng)用設(shè)計張洪潤等. 單片機應(yīng)用技術(shù)教程楊美仙. 單片機的發(fā)展及其應(yīng)用J. 科技信息(學術(shù)研究)張志利. FPGA的單片機多機串行通信網(wǎng)絡(luò)J.附錄1 系統(tǒng)實物圖附錄2 實驗原理圖附錄3 系統(tǒng)仿真圖附錄4 程序清單;*定義*SZEQU20H;計時計數(shù)FZEQUR2;分鐘HZEQUR1;時鐘DHEQUR6;定時小時DFEQUR7;定時分鐘SJEQU21H;連擊計數(shù)XS_DKEQUP2;數(shù)碼管顯示端口DQZEQUR0;按鍵掃描：當前值ZQZEQU60H;之前值ZAQZEQUR3;再前值LJEQUR4;連擊累加XTEQUR5;選通暫存NZBITP1.7;鬧鐘標志及指示ZDBSBITP1.6;整點指示ANEQUP1;按鍵XT_DEQUP3;選通端口ZSBITP1.5;秒針指示K0BITP1.0;按鈕1，分鐘加K1BITP1.1;按鈕2，分鐘減K2BITP1.2;按鈕3，時鐘加K3BITP1.3;按鈕4，時鐘減K4BITP1.4;按鈕5，定時ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPT0ZDORG001BHLJMPT1ZDORG0030H;*主程序*MAIN:LCALLCSHA1:CJNEFZ,#00,SSCLRZDBSSS:JBK4,SS1JNBK4,$CPLNZSS1:SJMPA1;*初始化*CSH:MOVTMOD,#11HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HMOVTH1,#0FCHMOVTL1,#18HSETBEASETBTR0SETBTR1SETBET0SETBET1MOVHZ,#0MOVFZ,#0MOVXT,#7FHCLRNZRET;*T0中斷*T0ZD:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HINCSZCPLZSSETBZDBSRETI;*T1中斷*T1ZD:MOVTH1,#0FCHMOVTL1,#18HLCALLNZXSLCALLAJ_SMLCALLPDJNBNZ,A2LCALLDPDLCALLDXSSJMPA3A2:LCALLXSA3:RETI;*判斷時分秒鐘*PD:MOVA,SZCJNEA,#6000,L1MOVSZ,#0INCFZL1:CJNEFZ,#60,L2MOVFZ,#0INCHZL2:CJNEHZ,#24,FH1MOVHZ,#0FH1:RET;*判斷鬧鐘設(shè)置時分秒鐘*DPD:CJNEDF,#60,E1MOVDF,#0E1:CJNEDH,#24,FRMOVDH,#0FR:RET;*按鍵掃描*8AJ_SM:MOVZAQZ,ZQZMOVZQZ,DQZLCALLDMMOVA,DQZJZKSRCJNEA,ZQZ,KS2CJNEZAQZ,#0,KSSJMPKS1KS:INCLJCJNELJ,#200,KSRKS1:JNBNZ,KKSLCALLDCZSJMPKS2KKS:LCALLCZKS2:MOVLJ,#0KSR:RETDM:MOVA,ANORLA,#0E0HCPLAJZRK1JBK0,RK2MOVDQZ,#1SJMPRKRRK1:MOVDQZ,#0SJMPRKRRK2:JBK1,RK3MOVDQZ,#2RK3:JBK2,RK4MOVDQZ,#3RK4:JBK3,RKRMOVDQZ,#4RKR:RET;*按鍵具體操作*CZ:CJNEDQZ,#1,S1INCFZSJMPFHS1:CJNEDQZ,#2,S2CJNEFZ,#0,LLMOVFZ,#60LL:DECFZSJMPFHS2:CJNEDQZ,#3,S3INCHZSJMPFHS3:CJNEDQZ,#4,FHCJNEHZ,#0,PL2MOVHZ,#24PL2:DECHZSJMPFHFH:RET;*定時按鍵操作*DCZ:CJNEDQZ,#1,S5INCDFSJMPFHRS5:CJNEDQZ,#2,S6CJNEDF,#0,LLAMOVDF,#60LLA:DECDFSJMPFHRS6:CJNEDQZ,#3,S7INCDHSJMPFHRS7:CJNEDQZ,#4,FHRCJNEDH,#0,PL3MOVDH,#24PL3:DECDHFHR:RET;*數(shù)字鐘顯示*XS:MOVXT_D,#0FFHMOVA,XTRLAMOVXT,ACJNEXT,#0FEH,Q1MOVA,HZMOVB,#10DIVABMOVSJ,ALCALLXS_SJMOVXT_D,XTSJMPQ4Q1:CJNEXT,#0FDH,Q2MOVA,HZMOVB,#10DIVABMOVSJ,BLCALLXS_SJMOVXT_D,XTSJMPQ4Q2:CJNEXT,#0FBH,Q3MOVA,FZMOVB,#10DIVABMOVSJ,ALCALLXS_SJMOVXT_D