電子設(shè)計(jì)報(bào)告

1、中國礦業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 2013-2014學(xué)年第二學(xué)期 電子設(shè)計(jì) 任課教師：王凱教師評價(jià)優(yōu)+良+中+及格+不及格+教師簽名日期2014.優(yōu)良中及格不及格優(yōu)-良-中-及格-不及格-電子設(shè)計(jì)拔河中國礦業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 電子信息科學(xué)系班級：信科 學(xué)號：xxxxxxxx，姓名：XX日期：2014 年 6月 20 日1.概述12.需求分析13.軟件功能模塊圖24.程序流程圖25.實(shí)驗(yàn)分析26.結(jié)論37.參考文獻(xiàn)：31. 概述本課程我的選題是電子拔河器。采用上學(xué)期所焊接的51單片機(jī)板子，用8個(gè)led的左右移動(dòng)反映兩個(gè)人按鍵的快慢，并將按鍵次數(shù)及結(jié)果顯示在8位數(shù)碼管上。游戲采用3局2

2、勝制。2. 需求分析該電子拔河器實(shí)現(xiàn)容易，規(guī)則簡單，娛樂性強(qiáng)。電路介紹：該單片機(jī)開發(fā)板以AT89S51，52系列單片機(jī)為基礎(chǔ)，選定增強(qiáng)型的STC89C52RC系列單片機(jī)作為開發(fā)板主芯片，由專業(yè)的電路設(shè)計(jì)工具軟件Altium Designer繪制的電路原理圖。本實(shí)驗(yàn)電路的基本元器件包含：STC89C52RC單片機(jī)、共陰極8位數(shù)碼管、16位LED發(fā)光二極管、6個(gè)按鍵 按鍵查詢 ,按鍵中斷、RS-232串行通信接口、蜂鳴器、USB供電系統(tǒng)。芯片介紹：STC89C52RC：實(shí)現(xiàn)本次實(shí)驗(yàn)的重要芯片，針對AT89S52系列單片機(jī)ISP功能的不穩(wěn)定，特選定增強(qiáng)型的STC89C52RC系列單片機(jī)作為開發(fā)板主芯

3、片。STC89C51RC 系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/ 高速/ 低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 單片機(jī)，12 時(shí)鐘/ 機(jī)器周期和6 時(shí)鐘/ 機(jī)器周期可任意選擇，最新的D 版本內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路。I S P （在系統(tǒng)可編程）/ I A P （在應(yīng)用可編程），無需專用編程器/ 仿真器，可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K 程序3 秒即可完成一片。 原理介紹：為實(shí)現(xiàn)拔河游戲的效果。本實(shí)驗(yàn)的原理圖包含四個(gè)主要部分：主芯片STC89C52RC、LED二極管、八位數(shù)碼管、按鍵。STC89C52RC，該芯片具有40個(gè)引腳，包含32個(gè)通用I/O口

4、。P0端口（P0.0P0.7，3932引腳）：本實(shí)驗(yàn)中，P0端口，主要用來控制LED二極管的顯示（通過一只亮的LED二極管的左右移動(dòng)來模擬拔河的過程）、八位數(shù)碼管（顯示雙方各自按鍵次數(shù)，以及比分和結(jié)果）。P0口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對端口P0寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。P1端口（P1.0P1.7，18引腳）：本實(shí)驗(yàn)中，使

5、用P1.4控制喇叭，發(fā)出滴滴聲來提醒比賽結(jié)束。使用P1.6、P1.7口來選擇倒計(jì)時(shí)時(shí)間（按P1.6選擇倒計(jì)時(shí)，按P1.7選擇倒計(jì)時(shí)）P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個(gè)電流（）。P2端口（P2.0P2.7，2128引腳）：本實(shí)驗(yàn)中P2口主要用來控制選擇八位數(shù)碼管顯示數(shù)字的位置。P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入

6、。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。P2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個(gè)電流（）。P3端口（P3.0P3.7，1017引腳）：在本次實(shí)驗(yàn)中P3口使用其復(fù)用功能，用P3.2 （外部中斷0）和P3.3 （外部中斷1）來檢測并記錄按鍵數(shù)。P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個(gè)電流（）。在對Flash ROM編程或

7、程序校驗(yàn)時(shí)，P3還接收一些控制信號。P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示：引腳號復(fù)用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外部中斷0）P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時(shí)器0的外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器1的外部輸入）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST引腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，

8、復(fù)位高電平有效。ALE/（30引腳）：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時(shí)，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。（29引腳）：外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89C51RC從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將不被激活。/VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，必須接GND。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。XTAL1（

9、19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。實(shí)現(xiàn)拔河的電路原理圖如下所示：STC89C52芯片：STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB

10、 EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。HD74LS244P芯片：邏輯功能：八緩沖/線驅(qū)動(dòng)；附加功能：三態(tài)輸出；傳播延遲：18ns；電源電壓：4.75V5.25V；工作溫度：-2075；邏

11、輯系列：74LS；封裝：PDIP-20CH340G芯片：全速USB 設(shè)備接口，兼容USB V2.0，外圍元器件只需要晶體和電容；仿真標(biāo)準(zhǔn)串口，用于升級原串口外圍設(shè)備，或者通過USB 增加額外串口；計(jì)算機(jī)端Windows 操作系統(tǒng)下的串口應(yīng)用。MAX232芯片：驅(qū)動(dòng)芯片類型: 線路驅(qū)動(dòng)器/接收器；接口: RS232,V.28/V.24；電源電壓范圍: 4.5V-5.5V；封裝類型: 雙列直插；工作溫度范圍: -40°C +85°C；封裝類型: DIP；器件標(biāo)號: 232；接口類型: RS-232；電源電壓最大: 5.5V3. 軟件功能模塊圖實(shí)現(xiàn)電子拔河器的功能，該游戲的實(shí)現(xiàn)可

12、以分為5個(gè)主要模塊，該軟件功能模塊圖如下：主程序模塊：實(shí)現(xiàn)拔河過程的主要模塊。按鍵檢測模塊：用來檢測按鍵數(shù)并記錄，以此決定那只亮的LED二極管的左右移動(dòng)；以及判斷該局的輸贏者；在游戲初始階段選擇倒計(jì)時(shí)時(shí)間。LED發(fā)光二極管移動(dòng)模塊：根據(jù)A、B按鍵次數(shù)來決定相應(yīng)LED燈的亮，用來模擬拔河過程中繩子標(biāo)志的左右移動(dòng)。數(shù)碼管顯示模塊：根據(jù)A、B按鍵次數(shù)。顯示相應(yīng)A、B的按鍵次數(shù)；顯示每局輸贏者；顯示最終比分。定時(shí)器中斷倒計(jì)時(shí)模塊：根據(jù)選擇，當(dāng)檢測到有鍵按下（游戲開始）就開始倒計(jì)時(shí)。若游戲在一定時(shí)間內(nèi)不能結(jié)束（到達(dá)邊界）便終止游戲，并顯示A、B按鍵數(shù)。主程序初始化模塊：在每一局結(jié)束后，初始化程序然后開始

13、新的一局。直到分出勝負(fù)。主程序模塊按鍵檢測模塊LED發(fā)光二極管移動(dòng)模塊數(shù)碼管顯示模塊定時(shí)器中斷倒計(jì)時(shí)模塊檢測按鍵并判斷、哪個(gè)按鍵按下記錄按下鍵位的按鍵數(shù)比較A、B按鍵次數(shù)大小并左右移動(dòng)模擬拔河顯示每局A、B按鍵次數(shù)及勝利一方顯示最終比分及勝利者倒計(jì)時(shí)，若不能在一定時(shí)間內(nèi)分出勝負(fù)，便終止比賽主程序初始化模塊每局結(jié)束后初始化主程序，直到分出勝負(fù)蜂鳴器模塊每局結(jié)束后發(fā)出滴滴聲，提醒比賽結(jié)束4. 程序流程圖根據(jù)本實(shí)驗(yàn)要求所繪程序流程圖如下：否是否開始游戲初始化掃描按鍵i+；m+有 按 鍵按下？初始化定時(shí)器j+；n+很短時(shí)間的倒計(jì)時(shí)哪 個(gè) 鍵按下?i = ji > jLED燈左移LED燈右移不移動(dòng)

14、倒計(jì)時(shí)結(jié)束等待數(shù)碼管顯示結(jié)果是AB否是是否蜂鳴器滴滴i = 0；j = 0比較m、n的值是否到達(dá)邊界？按鍵模塊流程圖：開始游戲短延遲初始化判斷是否有鍵按下判斷是否有鍵按下按鍵數(shù)+判斷是否結(jié)束比賽是否否否是LED燈模塊流程圖：開始游戲記錄A、B按鍵數(shù)初始化m = n ?m > n ?LED左移LED右移比較A、B按鍵數(shù)是否到達(dá)邊界LED維持不變是否否是是否數(shù)碼管模塊圖：開始游戲初始化顯示、按鍵數(shù)本局是否結(jié)束比較、按鍵數(shù)顯示本局勝利者等待顯示最終比分本次比賽是否結(jié)束顯示勝利者否是否是定時(shí)器模塊：開始游戲初始化s選擇倒計(jì)時(shí)時(shí)間s等待倒計(jì)時(shí)是否開始執(zhí)行定時(shí)器中斷倒計(jì)時(shí)是否結(jié)束等待是否提前到達(dá)邊界

15、終止游戲否否是否是是實(shí)現(xiàn)電子拔河的代碼如下：(基于C語言，在Keil 3平臺上編寫)#include <REG52.H>/LED燈和數(shù)碼管unsigned char code LEDcode1=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xe7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned char code LEDcode2=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/設(shè)置變量unsigned long int count;unsigned int t;unsigned int time;unsigned int

16、 inter;unsigned char i;unsigned char j;unsigned char k;unsigned char m;unsigned char n;unsigned char q;unsigned char m1=0;unsigned char n1=0;unsigned char jieshu;/外部中斷鍵位sbit SP1=P32;sbit SP2=P33;sbit SP3=P16;sbit SP4=P17;sbit SPOUT=P14;/延時(shí)子程序void delay1ms(void) unsigned char i,j; for(i=2;i>0;i-)

17、for(j=248;j>0;j-);void delay5ms(void) unsigned char i,j; for(i=10;i>0;i-) for(j=248;j>0;j-);void delay02s(void) unsigned char i,j,k; for(i=20;i>0;i-) for(j=20;j>0;j-) for(k=248;k>0;k-);/定時(shí)中斷1初始化子程序void timer1_init() TMOD |=0x10; TMOD &=0xdf; TH1=0x3c; TL1=0xce; TR1=1;void int_i

18、nit() EA = 1; ET1 = 1;/外部中斷初始化子程序void out_init() EA=1; EX0=1; EX1=1; IT0=1; IT1=1;/主程序初始化void chushihua() SPOUT=0; P0=0xe7; P2=0xff; k=4; t=0; i=0; j=0; m=0; n=0; q=0; dodelay1ms(); while(SP3&&SP4)!=0); if(SP3=0) time=100; else if(SP4=0) time=200; dodelay1ms(); while(INT0&&INT1)!=0);

19、 timer1_init(); int_init(); out_init();/比分判斷void bifen() if(m1=2)&&(n1=0)|(n1=1) while(1) P0=LEDcode2m1; P2=0xbf; delay1ms(); P0=LEDcode2n1; P2=0xef; delay1ms(); P0=0x30; P2=0xfd; delay1ms(); P0=0x3e; P2=0xfe; delay1ms(); if(n1=2)&&(m1=0)|(m1=1) while(1) P0=LEDcode2m1; P2=0xbf; delay

20、1ms(); P0=LEDcode2n1; P2=0xef; delay1ms(); P0=0x5b; P2=0xfd; delay1ms(); P0=0x3e; P2=0xfe; delay1ms(); /數(shù)碼管顯示子程序void xianshi() P0=LEDcode2m/10; P2=0x7f; delay1ms(); P0=LEDcode2m%10; P2=0xbf; delay1ms(); P0=LEDcode2n/10; P2=0xdf; delay1ms(); P0=LEDcode2n%10; P2=0xef; delay1ms();/顯示比賽結(jié)果子程序void winer()

21、 SPOUT=1; delay02s(); SPOUT=0; delay02s(); SPOUT=1; delay02s(); SPOUT=0; for(inter=250;inter>0;inter-) xianshi(); if(m>n) P0=0x30; P2=0xfd; delay1ms(); P0=0x3e; P2=0xfe; delay1ms(); else if(m=n) P0=0x3f; P2=0xf0; else delay1ms();P0=0x5b;P2=0xfd;delay1ms(); P0=0x3e;P2=0xfe;delay1ms(); /主函數(shù)void

22、main(void) chushihua(); while(1) count=15000; i=0; j=0; while(count>0) count-;if(i>j) if(k=0) P0=LEDcode10; q=1; m1+; winer(); bifen(); chushihua(); else k-; P0=LEDcode1k;elseif(i=j) P0=LEDcode1k; else if(k=8) P0=LEDcode18; q=1; n1+; winer(); bifen(); chushihua(); else k+; P0=LEDcode1k; /定時(shí)10s

23、中斷 void interrupt_timer1()interrupt 3 TH1 = 0x3c; TL1 = 0xce; t+; if(t = time)&&(q=0) if(m>n) m1+; else if(m=n)m1+; n1+;elsen1+; winer(); bifen(); chushihua(); /外部中斷，檢測按鍵按下并計(jì)數(shù)int0()interrupt 0 if(INT0=0) delay5ms(); if (INT0=0)&&(q=0) i+; m+; int1()interrupt 2 if(INT1=0)&&(q=0) delay5ms(); if (INT1=0) j+; n+; 5. 實(shí)驗(yàn)分析和調(diào)試本次實(shí)驗(yàn)的主題是電子拔河。雖然簡單，但也并不容易。在實(shí)現(xiàn)電子拔河的效果過程中遇到不少障礙，如下：第一、 對C語言不熟悉，因?yàn)槠綍r(shí)比較