單片機籃球計分器報告書.doc

一、 目 錄一目 錄 1摘要 1概 述： 2二、籃球計分器方案及硬件設(shè)計： 32.1 AT89C51與AT89S51簡介 32.2 數(shù)碼管顯示原理： 42.3定時/計數(shù)器 5三、流程圖： 6四、仿真圖和實際焊接圖： 74.1 Proteus仿真圖： 74.2 實際焊接圖： 8五、程序代碼： 8六、心得體會： 14七、參考文獻： 151、Proteus仿真軟件簡介 152. 51系列單片機實驗指導(dǎo)書 15摘 要 單片機把我們帶入了智能化的電子領(lǐng)域，許多繁瑣的系統(tǒng)若由單片機進行設(shè)計，便能收到電路更簡單、功能更齊全的良好效果。若把經(jīng)典的電子系統(tǒng)當作一個僵死的電子系統(tǒng)，那么智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個具有“生命”的電子系統(tǒng)。而隨著技術(shù)的進步，單片機與串口通信的結(jié)合更多地應(yīng)用到各個電子系統(tǒng)中已成一種趨勢。單片機具有體積小、功能強、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng)地。同時，一個學習與應(yīng)用單片機的新高潮正在大規(guī)模地興起。但是，單片機并不像傳統(tǒng)數(shù)字電路或模擬電路那樣直觀，原因是除了“硬件”之外，還存在一個“軟件”的因素。正是這個“軟件”因素的存在，使得許多初學者怎么也弄不懂單片機的工作過程，怎么也不明白為什么將幾個數(shù)送來送去，就能控制一盞燈亮滅，就能控制一個電機變速。本設(shè)計是由一種由AT89C51編程控制LED七段數(shù)碼管做顯示的籃球計分系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有加1，加2，加3，以防止加錯分數(shù)的減一控制，紅、藍兩隊雙方的比分以及比賽中換場交換分數(shù)。本設(shè)計就是基于單片機計分系統(tǒng)，通過串口通信動態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，使計時計分系統(tǒng)有了更多更完善的功能。概 述：本系統(tǒng)是采用單片機AT89C51作為本設(shè)計的仿真元件。焊接時使用單片機AT89S51實踐，利用7段共陽LED作為顯示器件。所設(shè)計的籃球計分器分為三個部分：開關(guān)控制、數(shù)碼管的顯示以及紅藍兩隊兩位數(shù)碼管的控制。P0口接數(shù)碼管，顯示紅藍兩隊的比分。P2口接數(shù)碼管的COM用于對數(shù)碼管的控制。P3口接6個開關(guān)分別作為比分+1、+2、+3、1 交換 紅藍兩隊切換的控制按鍵。該方案使用共陽極數(shù)碼管的com焊接時接C9012三極管的C極和電阻用于驅(qū)動數(shù)碼管。B 極接1K電阻后連接到P2口， E 級接5V電源.。二、籃球計分器方案及硬件設(shè)計：2.1 AT89C51與AT89S51簡介單片機是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時/計數(shù)器和多功能I/O口等計算機所需要的基本部件的大規(guī)模集成電路，又稱MCU。其以體積小、功能全、性價比等諸多優(yōu)點而獨具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨占鰲頭。如果說C語言程序設(shè)計課程設(shè)計的基礎(chǔ)課，那么單片機以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價格低廉、學生能動手等特點，成為工科學生硬件設(shè)計基礎(chǔ)課。本次實訓中，使用AT89C51進行仿真實驗。AT89C51管腳圖其管腳圖如右89S51是一個低功圖所示。AT8耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。在本次實訓中AT89S51作為實際焊接時使用，在焊接過程中，注意與仿真圖對應(yīng)其管腳，區(qū)分AT89C51與AT89S51的管腳排列。AT89S51管腳圖2.2 數(shù)碼管顯示原理：一位共陽極數(shù)碼管引腳排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。下圖為實物圖： 引腳排列：共十個引腳，上5下5。如上圖放置數(shù)碼管，從左上角第一個引腳順時針開始數(shù)，引腳依次如下：1:g 2:f 3:com端(接高電平) 4:a 5:b 6: dp 7:c 8:com端(接高電平) 9:d 10:e注：3 8兩引腳用時只需接一個高電平端即可假設(shè)我們要顯示一個數(shù)字2, 那么 A、B、G、E、D這5個段的發(fā)光管亮就可以了，C、F、H不亮，同時由于接法為共陽接法，那么為低電平是亮，為高電平是滅。從高往低排列， P1.7-P1.0寫成二進制為01111110， 把他轉(zhuǎn)化為16進制則為A2H。我們可以根據(jù)硬件的接線把數(shù)碼管顯示數(shù)字編制成一個表格，見下表，以后直接調(diào)用就行了。表2.1 共陽極數(shù)碼管顯示顯示 P1.7 小數(shù)點 P1.6 G P1.5小FP1.4 EP1.3 DP1.2 CP1.1 BP1.0 A HE代碼 0 11000 0 0 0 C0H 1 1 1 1 1 1 00 1 F9H 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H 3 1 0 1 1 0 0 1 0 B0H 4 1 00 1 1 0 0 1 99H 5 10 0 1 0 0 1 092H 6 10 0 0 0 0 1 0 82H 7 11 1 1 1 0 0 0 F8H 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 9 1 0 01 0 0 0 0 90H 數(shù)碼管的接口有靜態(tài)接口和動態(tài)接口兩種。靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個并行口接一個數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陽接VCC，這種接法占用接口多，僅能接少量數(shù)碼管。動態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當循環(huán)顯示的頻率較高時，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個接口完成字形碼的輸出，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點亮。2.3定時/計數(shù)器籃球比賽計分器其實就是一個計數(shù)器，本次課程設(shè)計就是利用單片機中的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)其計分的功能。在51單片機中有兩個16位的定時/計數(shù)器T0,T1，分別由TH0、TL0和TH1、TL1組成，它們均是8位寄存器，在特殊功能寄存器中占地址8AH-8DH。它們用于存放定時或計數(shù)的初始值。此外，內(nèi)部還有一個8位的方式寄存器TMOD和一個8位的控制寄存器TCON。用于選擇和控制定時/計數(shù)器的工作。其格式見下面兩表：表3.1 方式控制寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0門控開關(guān)計數(shù)/定時方式選擇門控開關(guān)計數(shù)/定時方式選擇表3.2 控制寄存器TF1TR1TF0TROIE1IT1IE0IT0T1請求有/無T1工作啟/停T0請求有/無T0工作啟/停INT1請求有/無INT1方式下沿INT1請求有/無INT1方式下沿籃球比賽計分器利用單片機的計數(shù)器進行工作，計數(shù)器對外部脈沖的下降沿進行加1計數(shù)，直至計滿回零。作為可編程器件，單片機中的定時/計數(shù)器初始化編程步驟如下：根據(jù)定時時間要求或計數(shù)要求計算計數(shù)器初值；將工作方式控制字寫入TMOD寄存器；將計數(shù)初值寫入THX和TLX寄存器；啟動定時器/計數(shù)器，即將TRX置位。如果工作于中斷方式，需置位EA（中斷總開關(guān)）及ETX（允許定時/計數(shù)器中斷），并編寫中斷服務(wù)程序。三、流程圖：籃球比賽中，得分可分為1分、2分、3分、減1、交換、控制六種情況，根據(jù)這樣的設(shè)計要求，結(jié)合數(shù)碼管的顯示以及51單片機中計數(shù)器的工作實現(xiàn)方式、接口應(yīng)用、中斷控制等可設(shè)計出程序流程圖如下所示：四、仿真圖和實際焊接圖：4.1 Proteus仿真圖：在用Protues進行仿真之前，先要用WAVE軟件將我們編寫好的匯編程序編譯。具體方法是先新建一項目，之后輸入編寫的程序，輸入完成后保存然后執(zhí)行項目、編譯，在目標文件夾內(nèi)生成編譯好的程序文件，其中*.HEX文件就是我們所需要的，在之后電路設(shè)計好后用于放入AT89C51中執(zhí)行其功能。在生成*.HEX文件后，進入Protues軟件，此時軟件已自動打開一新建項目。我們可直接在其中構(gòu)建電路圖，點擊板面左側(cè)按鍵P，在彈出的Pick devices對話框中進行元器件的選擇，選擇實訓過程中所需求的元器件繪制出電路圖，其仿真圖如圖1-1： 圖1-1電路仿真圖 AT89C51實現(xiàn)其功能，按下S1鍵，總分加1分；按下S2鍵，總分加2分；按下S3鍵總分加3分；按下S4鍵，總分減去一分；按下S5鍵交換紅藍兩對分數(shù)；按下S6鍵對紅藍兩隊分數(shù)進行控制。注意：仿真過程中可以省略晶振、三極管、電阻等以便于觀察結(jié)果，在焊接電路板時，這些元件必須焊接上去。4.2 實際焊接圖：實際焊接圖分為正反兩面，正面如圖1-2，反面如圖1-3：其晶振和復(fù)位電路均焊接在芯片底座內(nèi)。正面焊接電路圖1-2五、程序代碼：數(shù)碼管的顯示，在TAB中加入數(shù)碼管顯示數(shù)字時對應(yīng)的16進制數(shù)程序清單：org 0000hajmp mainorg 000bhajmp dscxorg 0030hmain: mov sp,#60h mov tmod,#11h mov th0,#0fch mov tl0,#18h setb p1.0 clr p1.1 mov p3,#0ffh mov 30h,#00h mov 31h,#00h mov r1,#32h mov r2,#11h lcall jscx setb ea setb et0 setb tr0 ljmp ajcxorg 0060hajcx: jnb p3.0,s0 jnb p3.1,s1 jnb p3.2,s2 jnb p3.3,s3 jnb p3.4,s4 jnb p3.5,sz5 ljmp ajcxsz5: ljmp s5s0: lcall del jb p3.0,s01 ljmp ajcxs01: jnb p1.0,s02 mov a,30h inc a mov 30h,a ljmp tzcxs02: mov a,31h inc a mov 31h,a ljmp tzcxs1: lcall del jb p3.1,s11 ljmp ajcxs11: jnb p1.0,s12 mov a,30h add a,#02h mov 30h,a ljmp tzcxs12: mov a,31h add a,#02h mov 31h,a ljmp tzcxs2: lcall del jb p3.2,s21 ljmp ajcxs21: jnb p1.0,s22 mov a,30h add a,#03h mov 30h,a ljmp tzcxs22: mov a,31h add a,#03h mov 31h,a ljmp tzcxs3: lcall del jb p3.3,s31 ljmp ajcxs31: jnb p1.0,s32 mov a,30h dec a mov 30h,a ljmp tzcxs32: mov a,31h dec a mov 31h,a ljmp tzcxs4: lcall del jb p3.4,s41 ljmp ajcxs41: push 30h push 31h pop 30h pop 31h lcall jscx ljmp ajcxs5: lcall del jb p3.5,s51 ljmp ajcxs51: cpl p1.0 cpl p1.1 ljmp ajcxorg 0120htzcx: lcall jscx ljmp ajcxorg 0130hdel: mov tl1,#00h mov th1,#0bh setb tr1 jnb tf1,$ mov tl1,#00h mov th1,#0bh clr tf1 retorg 0150h dscx: mov th0,#0fch mov tl0,#18h mov a,r2 rl a mov r2,a cjne r2,#11h,d1 mov r1,#32h lcall jscx retid1: cjne r2,#22h,d2 mov r1,#33h lcall jscx retid2: cjne r2,#44h,d3 mov r1,#34h lcall jscx retid3: mov r1,#35h lcall jscx retiorg 0190hjscx: mov a,30h mov b,#0ah div ab mov 33h,b mov 32h,a mov a,31h mov b,#0ah div ab mov 35h,b mov 34h,a mov p2,r2 mov dptr,#tab mov a,r1 movc a,a+dptr mov p0,a retorg 0220htab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h db 80h,90hend六、心得體會： 在這次實訓中，通過編程用WAVE軟件將我們編寫好的匯編程序編譯。具體方法是先新建一項目，之后輸入編寫的程序，輸入完成后保存然后執(zhí)行項目、編譯，在目標文件夾內(nèi)生成編譯好的程序文件，在生成*.HEX文件后，進入Protues軟件，選擇其所需的元器件，繪制出電路圖。P0.0P0.7口接7段共陽極數(shù)碼管。P2.0P2.3口接數(shù)碼管的COM引腳；P3.0P3.5接6個開關(guān)，通過對6個開關(guān)的操作實現(xiàn)籃球計分器的功能。 仿真過程中，不需要考慮晶振以及三極管壓降的影響，在仿真中，我只使用了簡單的元器件，加載HEX文件以后，初步實現(xiàn)了籃球計分器的功能。在實際焊接中，考慮的問題要比仿真全面，我在焊接的過程中，P2口接數(shù)碼管的COM用于對數(shù)碼管的控制。該方案使用共陽極數(shù)碼管的com焊接時接C9012三極管的C極和電阻用于驅(qū)動數(shù)碼管。B 極接1K電阻后連接到P2口， E 級接5V電源.。P3口接6個開關(guān)分別作為比分+1、+2、+3、1 交換 紅藍兩隊切換的控制按鍵。P0口接七段顯示數(shù)碼管，根據(jù)相應(yīng)的管腳焊接。焊接的過程中需考慮其晶振、復(fù)位電路等相關(guān)問題。 實訓中，通過仿真和實際焊接驗證結(jié)果，在仿真和焊接的過程中解決