小學期STC實驗報告

1、課程實驗報告 課 程 名 稱： 夏季小學期實訓 實驗項目名稱： 可切換單雙人手速游戲 專 業(yè) 班 級： 姓 名： 學 號： 指 導 老 師 ： 完 成 時 間： 2017 年 9 月 6 日信息科學與工程學院1、 設計內(nèi)容利用STC-B單片機設計一個具有如下功能的手速游戲：1、 能夠讀取按鍵的次數(shù)并且能夠用數(shù)碼管表示出來；2、 能夠雙人同時按鍵，并且能自動顯示最終比賽結(jié)果，顯示數(shù)多的一方獲勝；3、 能夠設定一段時間用于比賽，其余時間不能掃描按鍵；4、 可以切換雙人比賽模式與單人訓練模式，單人模式只單純在一段時間內(nèi)計數(shù)；5、 有蜂鳴器提示游戲開始，并且有l(wèi)ed流水燈作為時間提示；2、 運行效果說

2、明程序下載到STC學習板上后：1、按下Reset，之后蜂鳴器發(fā)出響聲，作為預備開始信號；2、 在開始之后，不斷按下Key1與Key3，數(shù)碼管上顯示的個數(shù)不斷增加，同時led從左到右逐個亮起，作為時間信號。3、當led從左至右亮完之后，時間停止，此時按下Key按鍵數(shù)碼管不再加1；數(shù)碼管上顯示的個數(shù)即在規(guī)定時間內(nèi)，按下Key鍵的次數(shù)并且能比較出按鍵次數(shù)多的一方。3、 方案設計與論證按照系統(tǒng)設計的要求與功能，將系統(tǒng)分為主控模塊、按鍵掃描模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED顯示模塊、蜂鳴器電路、電源電路、復位電路、晶振電路幾個模塊，系統(tǒng)框圖如下圖所示。主控模塊采用STC15F2K61S2單片機，按鍵模塊用3個

3、按鍵，用于進行雙方按鍵計數(shù)以及切換單雙人模式，顯示模塊有數(shù)碼管顯示比賽結(jié)果與過程、LED顯示電路顯示定時時間作為游戲時間的提示，蜂鳴器模塊利用蜂鳴器定時鳴叫作為游戲開始前的預備信號。 復位電路 按鍵掃描主控模塊STC15F2K61S2 晶振電路 蜂鳴器電路 電源電路 顯示電路4、 硬件單元電路設計與參數(shù)計算1、 主控模塊選用STC15F2K61S2單片機作為中央處理器，如下圖所示： 2、 復位電路復位電路由電阻和極性電容組成，通過高電平使單片機復位；此復位電路同時具備了上電復位和手動復位的功能，上電復位發(fā)生在開機加電時，由系統(tǒng)自動完成，手動復位通過一個按鍵來實現(xiàn)，在程序運行時，若遇到死機，死循

4、環(huán)等情況，通過手動復位就可以實現(xiàn)重新啟動的操作。手動按鈕復位需要人為在復位輸入端RST上加上高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕和一個電阻，如圖所示，當人為按下按鈕時，則Vcc的+5電平就會直接加到RST端； 3、 按鍵電路按鍵電路由3個按鍵開關以及導航按鍵組成；在本實驗設計中只用到三個輕觸按鍵開關，KEY1用于按鍵計數(shù)，由右三位數(shù)碼管顯示按鍵結(jié)果；KEY3鍵用于案件計數(shù)，由左三位數(shù)碼管顯示按鍵結(jié)果，KEY2用于模式切換，用于從單人模式與雙人模式中互相切換；4、 顯示電路顯示電路采用數(shù)碼管與LED共同顯示實驗現(xiàn)象與結(jié)果，圖中有數(shù)碼管與LED的電路原理以及接口說明；接口

5、P0口的8位輸出分別控制8個發(fā)光二極管L0L7的陽極；而P2.3經(jīng)反相器U4C控制8個發(fā)光管陰極E3；當陽極為高（對應P0口位為1）、陰極為低時，對應的二極管將會發(fā)光。而P2.3經(jīng)反相器U4C控制74HC138的使能信號E3，結(jié)合P2.0、P2.1、P2.2這3個位選控制信號確定8個LED數(shù)碼管中的哪個被點亮；電阻R15R22為限流電阻。當段選為高、使能信號有效時，對應的LED管將會發(fā)光；通過以一定頻率掃描位選信號，選擇段選信號進行數(shù)碼管點亮一段時間，從而給人視覺上幾個數(shù)碼管幾乎同時顯示的效果；同時掃描led，使led從左到右不斷亮起。本實驗中在雙人模式中，數(shù)碼管左三位用于記錄KEY3按鍵按下

6、的次數(shù)，右三位記錄KEY1按鍵按下的次數(shù)，中間兩位在比賽過程中顯示“”，如果兩邊按鍵按下次數(shù)相同，顯示等號；兩個數(shù)碼管中靠近勝方的上部點亮，靠近數(shù)碼管敗方的下部被點亮；在單人模式中，左右三位數(shù)碼管都顯示KEY1按鍵按下的次數(shù)。5、 蜂鳴器電路蜂鳴器電路通過控制三極管的導通和截止來實現(xiàn)蜂鳴器的鳴響與不響；蜂鳴器鳴叫定時，定時1s鳴響之后停止鳴叫，切換模式之后也會鳴響1s作為游戲開始的預警；5、 軟件設計與流程圖1、 程序主流程圖LED燈熄滅，數(shù)碼管顯示最終勝負結(jié)果2、 程序流程圖解析主程序首先初始化定時器參數(shù)、按鍵參數(shù)、接口、蜂鳴器以及顯示模塊；然后開始進入定時中斷函數(shù)同時可掃描KEY2模式切換

7、鍵，選擇切換單雙人模式，按下則選擇單人模式，不按選擇雙人模式；選擇成功，定時器定時1s之后，蜂鳴器連續(xù)鳴叫1s，作為提示游戲開始的信號，此時只有數(shù)碼管的初始顯示與蜂鳴器的鳴叫，1s之后蜂鳴器鳴叫暫停；接著是LED燈從左到右開始依次點亮，點亮時間間隔1s，在LED點亮開始，程序開始掃描KEY1、KEY2鍵，并把掃描的次數(shù)顯示在數(shù)碼管上，LED全部點亮后不能再掃描按鍵；結(jié)果由數(shù)碼管顯示，勝方是按鍵次數(shù)的一方，靠近按鍵次數(shù)多的一側(cè)，中間數(shù)碼管點亮上半部分，靠近敗方的數(shù)碼管點亮下半部分，相等次數(shù)時顯示等號；期間一直可以進行KEY2掃描，進行模式切換。6、 函數(shù)說明1、 延時函數(shù)利用while循環(huán)延時2

8、00ms;2、 按鍵掃描消抖函數(shù)利用參數(shù)k1、k3作為按鍵KEY1、KEY3的參數(shù)，當檢測到按鍵按下，即檢測到低電平時，此時參數(shù)值迅速翻轉(zhuǎn)，由初始值0變?yōu)?，避免一次按下卻掃描到多次低電平，所以此時if條件句里邊就是當KEY與參數(shù)同時成立時，才能掃描一次鍵盤；然后在下一次檢測到按鍵的高電平時，參數(shù)再次反轉(zhuǎn)，就返回到參數(shù)的初始值，在一次次重復檢測中能夠不會抖動，數(shù)碼管的顯示也不會有延時或者抖動暫停等現(xiàn)象；3、 數(shù)碼管顯示函數(shù)利用for循環(huán)顯示8個數(shù)碼管，每個數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)不同，在雙人模式中1-3數(shù)碼管顯示KEY1鍵按鍵掃描到的次數(shù)結(jié)果，6-8位數(shù)碼管顯示KEY3鍵按鍵掃描到的次數(shù)結(jié)果，4-5位

9、數(shù)碼管顯示的內(nèi)容由程序運行的進度而定，在游戲過程中，數(shù)碼管段選是0x40，游戲結(jié)束之后，這兩個數(shù)碼管的作用是顯示勝敗結(jié)果；按鍵次數(shù)多的一方，點亮靠近其數(shù)碼管的上部，段選信號是0x63；次數(shù)少的一方，點亮靠近其數(shù)碼管的下部，段選信號是0x5c；單人模式中1-3、6-8位數(shù)碼管都是顯示KEY1按鍵次數(shù)；雙人模式：void display_1()/雙人模式的數(shù)碼管顯示led_sel=0;/數(shù)碼管顯示，led_sel置為0for(i=0;i<8;i+)/循環(huán)掃描8位數(shù)碼管if(i=0)/數(shù)碼管第1-3位顯示count_1j=count_1%10;else if(i=1)j=(count_1%10

10、0)/10;else if(i=2)j=count_1/100;else if(i=3)/數(shù)碼管4-5位顯示勝負結(jié)果，以及游戲運行狀態(tài)if(light=1)if(count_1>count_2)/點亮第4位數(shù)碼管上半部分j=11;else if(count_1<count_2)/點亮第4位數(shù)碼管下半部分j=12;else if(count_1=count_2)/顯示等號j=13;else j=10;/顯示“-”else if(i=4)if(light=1)if(count_1>count_2)j=12;else if(count_1<count_2)j=11;else

11、if(count_1=count_2)j=13;else j=10;else if(i=5)/數(shù)碼管6-8顯示count_2j=count_2%10;else if(i=6)j=(count_2%100)/10;else if(i=7)j=count_2/100;P2=weixuani;/選擇數(shù)碼管的位數(shù)P0=duanxuanj;/顯示對應的數(shù)值delay_ms(1);/延時200ms單人模式：void display_2()/單人模式的數(shù)碼管顯示led_sel=0;/數(shù)碼管顯示，led_sel置為0for(i=0;i<8;i+)if(i=0)/數(shù)碼管1-3、6-8都顯示KEY1的按鍵結(jié)

12、果count_1j=count_1%10;else if(i=1)j=(count_1%100)/10;else if(i=2)j=count_1/100;else if(i=3)j=14;else if(i=4)j=14;else if(i=5)j=count_1%10;else if(i=6)j=(count_1%100)/10;else if(i=7)j=count_1/100;P2=weixuani;/選擇數(shù)碼管的位數(shù)P0=duanxuanj;/顯示對應的數(shù)值delay_ms(1);4、 LED顯示函數(shù)LED顯示函數(shù)是由一個if循環(huán)組成，count參數(shù)的作用是延時，由于LED掃描頻率較

13、快，利用延時函數(shù)能更好的觀察實驗現(xiàn)象；連續(xù)掃描50次即當count加到50時，表示兩次掃描之間相隔1s；設置LED標志位light，當所有的LED燈全部點亮，即信號led=0xff時，標志位light反轉(zhuǎn)，此時led重新設置為0x00，而同時按鍵掃描停止，在數(shù)碼管顯示函數(shù)中，根據(jù)light標志位，可以開始比較并顯示最終比賽結(jié)果；當LED并沒有全部點亮時，每當count累加到50時，led向右移一位并且加1；這樣就能實現(xiàn)實驗LED的定時點亮以及游戲的定時；void display_led()/led顯示電路if(count=50)&&(light=0)/延時1s并且led標志位位

14、0if(led = 0xff) /led等于0xff時，重新賦值0x00，led燈全部熄滅，標志位反轉(zhuǎn)led = 0x00;light=1;elseled = (led << 1) + 1;/led值逐個左移并且補1，led依次點亮，直至所有全亮count=0;/重置count的值5、 蜂鳴器定時函數(shù)設置定時器工作模式為方式1，初始化TMOD為0x01，工作模式為16位定時器，并且設置定時器的初值TH0=0xfc，TL0=0x18，打開中斷總開關EA=1，設置定時參數(shù)pp=0；在中斷函數(shù)中pp累加，當pp累加到1000（相當于定時1s）時，蜂鳴器標志位反轉(zhuǎn)，并且此時關閉中斷總開關，

15、不接受其他的中斷信號；當蜂鳴器標志位反轉(zhuǎn)的時候，蜂鳴器停止鳴叫；void timer0() interrupt 1 /定時中斷TH0=0xfc;TL0=0x18;pp+;if(flag)beep=beep;elsebeep=0;if(pp=1000)/定時器flag=!flag;/蜂鳴器標志位反轉(zhuǎn)EA=0;/關閉中斷總開關6、 切換模式函數(shù)在程序開始運行時，直接進入雙人模式，首先蜂鳴器鳴叫，然后led開始點亮；當掃描到KEY2時，退出雙人模式的while循環(huán)，此時再次初始化，進入單人模式，但當掃描KEY2按下時，又切換回雙人模式；切換模式之后都會重新調(diào)用初始化函數(shù)，然后經(jīng)過相同的時間控制函數(shù)，

16、顯示模式稍微不同，實現(xiàn)了在單雙人模式之間的轉(zhuǎn)換，切換模式在程序的主函數(shù)中；void main()while(1)Init();/初始化，進入雙人模式while(1)if(pp=1000)/定時器flag=!flag;/蜂鳴器標志位反轉(zhuǎn)EA=0;/關閉中斷總開關display_1();/數(shù)碼管顯示speed();if(KEY2=0)/掃描到KEY2鍵，則切換你while(!KEY2);break;Init();/初始化，進入單人模式while(1)if(pp=1000)flag=0;EA=0;display_2();speed();if(KEY2=0)/掃描到KEY2鍵則切換回雙人模式while

17、(!KEY2);break;7、 實驗現(xiàn)象1、 雙人模式開始掃描按鍵，LED正在逐步點亮2、 掃描按鍵，右側(cè)數(shù)碼管顯示KEY1按鍵按下的次數(shù)3、 結(jié)果顯示左右按鍵次數(shù)相等，中間兩位顯示等號4、 結(jié)果顯示右側(cè)按鍵次數(shù)比左側(cè)多，4號數(shù)碼管上部點亮；5、 結(jié)果顯示左側(cè)按鍵次數(shù)比右側(cè)多，5號數(shù)碼管上部點亮；6、 單人模式開始，右側(cè)三位數(shù)碼管與左側(cè)三位數(shù)碼管都點亮，LED正在依次點亮；7、 單人模式中按鍵掃描開始，左右兩側(cè)數(shù)碼管都顯示KEY1按鍵的次數(shù)；8、 實驗結(jié)論與心得通過這次程序設計，我對單片機的理論知識有了進一步的掌握，對單片機的原理和實際應用有了更多的理解和掌握。我對單片機C語言編程有了更深刻

18、的認識和更扎實的掌握，通過不斷的修改、不斷嘗試，對源代碼各個模塊的函數(shù)都有了一個非常深入的掌握。在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟。在此過程中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手制作的能力，在各種其他能力上也都有了提高。更重要的是，在課程設計中，我們學會了很多學習的方法，真的是受益匪淺。要面對挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐。9、 源程序程序頭文件STC15F2K60S2.H#include"STC15F2K60S2.H"#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar duanxuan=0x3f,0x06,0x5b

19、,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x63,0x5c,0x48,0x00; /顯示0-9、輸贏情況uchar weixuan=0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x01,0x00; /數(shù)碼管7-0/引腳別名設置sbit KEY1 = P32;/K1按鍵sbit KEY2 = P33;/K2按鍵sbit KEY3 = P17;/K3按鍵sbit led_sel = P23;/數(shù)碼管、LED引腳sbit beep = P34;/蜂鳴器引腳uint led=0x01;/LED初始化點亮第一個燈uint count_1;/KEY

20、1計數(shù)參數(shù)uint count_2;/KEY3計數(shù)參數(shù)uint i,j;uint k1,k2,k3;/三按鍵的控制參數(shù)uint flag;/flag控制蜂鳴器開啟關閉情況uint light;/light控制LED參數(shù)uint pp;/參數(shù)pp控制蜂鳴器定時uint count=0;/控制延時的參數(shù)void Init() /推挽輸出P0M0 = 0XFF;P0M1 = 0X00;P2M0 = 0X08;/設置P23為推挽模式P2M1 = 0X00;P3M1 = 0x00;P3M0 = 0x10; /設置P34為推挽模式TMOD=0x01; /設置定時器0，工作方式0，16位自動重裝定時器TH0

21、=0xfc; /設定定時器0的初值TL0=0x18;EA=1; /打開總中斷ET0=1; /打開定時器0中斷允許位TR0=1;flag=1; /標志位置初始化light=0;pp=0;count_1=0;count_2=0;led=0x01;count=0;i=0,j=0;k1=0,k2=0,k3=0;beep=0; /蜂鳴器引腳置0，以保護蜂鳴器led_sel = 0;/選擇讓數(shù)碼管發(fā)光P0 = 0;/初始化P0，讓LED燈全部熄滅void delay_ms(uint n)/延時函數(shù)，一次延時200mswhile(n)uchar i, j;i = 11;j = 190;dowhile (-j

22、); while (-i);n-;void key_scan()/按鍵掃描函數(shù)，設置按鍵消抖if(KEY1=0)&&(k1=0)/在KEY1掃描到的時候，k1改變count_1+;k1=1;/掃描到KEY1時，count_1計數(shù)累加else if(KEY1=1)/掃描到高電平時，使參數(shù)變回初始值k1=0;if(k3=0)&&(KEY3=0)count_2+;k3=1;/掃描到KEY3時，count_2計數(shù)累加else if(KEY3=1)k3=0;void display_1()/雙人模式的數(shù)碼管顯示led_sel=0;/數(shù)碼管顯示，led_sel置為0for(

23、i=0;i<8;i+)/循環(huán)掃描8位數(shù)碼管if(i=0)/數(shù)碼管第1-3位顯示count_1j=count_1%10;else if(i=1)j=(count_1%100)/10;else if(i=2)j=count_1/100;else if(i=3)/數(shù)碼管4-5位顯示勝負結(jié)果，以及游戲運行狀態(tài)if(light=1)if(count_1>count_2)/點亮第4位數(shù)碼管上半部分j=11;else if(count_1<count_2)/點亮第4位數(shù)碼管下半部分j=12;else if(count_1=count_2)/顯示等號j=13;else j=10;/顯示“-”

24、else if(i=4)if(light=1)if(count_1>count_2)j=12;else if(count_1<count_2)j=11;else if(count_1=count_2)j=13;else j=10;else if(i=5)/數(shù)碼管6-8顯示count_2j=count_2%10;else if(i=6)j=(count_2%100)/10;else if(i=7)j=count_2/100;P2=weixuani;/選擇數(shù)碼管的位數(shù)P0=duanxuanj;/顯示對應的數(shù)值delay_ms(1);/延時200msvoid display_2()/單人模式的數(shù)碼管顯示led_sel=0;/數(shù)碼管顯示，led_sel置為0for(i=0;i<8;i+)if(i=0)/數(shù)碼管1-3、6-8都顯示KEY1的按鍵結(jié)果count_1j=count_1%10;else if(i=1)j=(count_1%100)/10;else if(i=2)j=count_1/100;else if(i=3)j=14;else if(i=4)j=14;else if(i=5)j=count_1%10;else