模擬乒乓球游戲機(jī)控制電路課程設(shè)計

1、目錄 一、基本設(shè)計要求 二、STC89C52芯片介紹三、程序流程圖四、“乒乓球”比賽系統(tǒng)數(shù)碼管部分五、“乒乓球”比賽系統(tǒng)模擬“兵乓球”部分六、“乒乓球”比賽系統(tǒng)控制開關(guān)部分七、程序設(shè)計八、參考文獻(xiàn)一、基本設(shè)計要求：1、設(shè)計一個由甲、乙雙方參賽。2、用8個LED排成一條直線，以中點(diǎn)為界，兩邊各代表參賽雙方的位置，其中一只點(diǎn)亮的LED指示球的當(dāng)前位置，點(diǎn)亮的LED依此從左到右，或從右到左，其啟動的方向可以由任意一方開始。3、當(dāng)“球”(點(diǎn)亮的那只LED)運(yùn)動到某方的最后一位時，參賽者應(yīng)能果斷地按下位于自己一方的按鈕開關(guān)，即表示啟動球拍擊球。若擊中，則球向相反方向移動；若未擊中，則對方得1分。由失分的

2、一方開球。 4.設(shè)置自動記分電路，甲、乙雙方各用2位數(shù)碼管進(jìn)行記分顯示，每計滿21分為1局，一局到的時候蜂鳴器響起，并顯示局?jǐn)?shù)之比。5、隨時可以復(fù)位比賽，比賽的比分和狀態(tài)可以復(fù)位。摘要：為了實(shí)現(xiàn)模擬乒乓球比賽的過程和規(guī)則，我們采用了STC89C52單片機(jī)來控制模擬，采用用8個LED排成一條直線，以中點(diǎn)為界，兩邊各代表參賽雙方的位置，其中一只點(diǎn)亮的LED指示球的當(dāng)前位置，用蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)響鈴，比賽雙方用按鈕開關(guān)來模擬啟動球拍擊球，用數(shù)碼管來顯示比賽分?jǐn)?shù)，和局?jǐn)?shù)之比。關(guān)鍵詞：AT89C51 LED 蜂鳴器。二、芯片介紹2.1、 89C52芯片介紹STC89C52是51系列單片機(jī)的一個型號，它是ATM

3、EL公司生產(chǎn)的。STC89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。STC89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，STC89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在

4、一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。兼容MCS51指令系統(tǒng) · 8k可反復(fù)擦寫(>1000次）Flash ROM · 32個雙向I/O口 · 256x8bit內(nèi)部RAM · 3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷 · 時鐘頻率0-24MHz · 2個串行中斷 · 可編程UART串行通道 · 2個外部中斷源 · 共5個中斷源 · 2個讀寫中斷口線 · 3級加密位 · 低功耗空閑和掉電模式 · 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 STC89c52為40腳雙

5、列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計

6、中，P0 端口（3239 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。P0 口P0口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8 個TTL邏輯門電路，對端口P0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8

7、位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求外接上拉電阻。P1 口P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。P2 口P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻

8、把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。Flash 編程或校驗(yàn)時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉

9、低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。對Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG

10、）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無效。PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)STC89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。XTAL1振蕩

11、器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。特殊功能寄存器在STC89C52 片內(nèi)存儲器中，80H-FFH 共128 個單元為特殊功能寄存器（SFE），SFR 的地址空間映象如表2 所示。并非所有的地址都被定義，從80HFFH 共128 個字節(jié)只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒有定義。對沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。不應(yīng)將數(shù)據(jù)“1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是“0”。STC89C52除了與STC89C51所有的定時/計數(shù)器0 和定時/計數(shù)器1 外，還增

12、加了一個定時/計數(shù)器2。定時/計數(shù)器2。STC89C52 有256 個字節(jié)的內(nèi)部RAM，80H-FFH 高128 個字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。當(dāng)一條指令訪問7FH 以上的內(nèi)部地址單元時，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高128 字節(jié)RAM 還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。定時器0和定時器1：STC89C52的定時器0和定時器1 的工作方式與STC89C51 相同。定時器2定時器2 是一個16 位定時/計數(shù)器。定時器2 由兩個8 位寄存器T

13、H2 和TL2 組成，在定時器工作方式中，每個機(jī)器周期TL2 寄存器的值加1，由于一個機(jī)器周期由12 個振蕩時鐘構(gòu)成，因此，計數(shù)速率為振蕩頻率的1/12。在計數(shù)工作方式時，當(dāng)T2 引腳上外部輸入信號產(chǎn)生由1 至0 的下降沿時，寄存器的值加1，在這種工作方式下，每個機(jī)器周期的5SP2 期間，對外部輸入進(jìn)行采樣。若在第一個機(jī)器周期中采到的值為1，而在下一個機(jī)器周期中采到的值為0，則在緊跟著的下一個周期的S3P1 期間寄存器加1。由于識別1 至0 的跳變需要2 個機(jī)器周期（24 個振蕩周期），因此，最高計數(shù)速率為振蕩頻率的1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個完整周期的時間

14、，以保證輸入信號至少被采樣一次。管腳圖如下： 三、程序流程圖：右拍先發(fā)球開始： 按SB4開始 右向左移動 右向左移動SHU2是否等于21SB1是否等于0 SHU2加1 NO SHU1=0、SHU2=0、d+、蜂鳴器響起 YES YES 左向右移動SB2是否等于0 SHU1加1 NO YESSHU1是否等于21 YESSHU1=0、SHU2=0、c+、蜂鳴器響起左拍先發(fā)球開始：按SB4開始 右向左移 左向右移動SHU1是否等于21SB2是否等于0 SHU1加1 NO SHU1=0、SHU2=0、c+、蜂鳴器響起 YES YES 右向左移動SB1是否等于0 SHU2加1 NO YESSHU2是否等

15、于21 YESSHU1=0、SHU2=0、d+、蜂鳴器響起四、 乒乓球比賽系統(tǒng)數(shù)碼管部分整個過程由STC89C52單片機(jī)控制，對分?jǐn)?shù)的顯示我們用數(shù)碼管，數(shù)碼管有發(fā)光亮度強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足我們的要求通過控制數(shù)碼管的段，就可以控制數(shù)碼管的數(shù)學(xué)的顯示，我們采用了動態(tài)方式來控制數(shù)碼，該方式是通過讓數(shù)碼管快速切換顯示，人眼分辨不出來，不僅節(jié)約電能，而且還能夠節(jié)約單片機(jī)的端口，從而減少程序的復(fù)雜性。用P0口來控制數(shù)碼管段顯，用P2口的低三位控制數(shù)碼管的位選，采用74LS138譯碼器，可以節(jié)省單片機(jī)得端口。數(shù)碼管電路圖如下圖所示： 五、 乒乓球比賽系統(tǒng)模擬“兵乓球”部分 STC89C52單片機(jī)有價格低，抗干

16、擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，所以完成能夠滿足我們的要求，我們用單片機(jī)的P1控制8個LED的開關(guān)，通過對P1口的控制就能控制LED，由于P1口內(nèi)部沒有上拉電阻，不能良好的驅(qū)動LED，LED顯示亮度會很暗，所以我們在外部添加了上拉電阻。依次對P0口給值0X01、0X02、0X04、0x08、0x10、0X20、0X40、0X80便可以控制燈得流水。 P2.5控制蜂鳴器，如下圖所示：六、“乒乓球”比賽系統(tǒng)控制開關(guān)部分P3.0來控制LED由左到右的開關(guān)（即左拍）、P3.1來控制LED由左到右的開關(guān)（即右拍），P3.2來控制左向右的開始發(fā)球，P3.3來控制右向左的開始發(fā)球。整體圖如下所示：（實(shí)際中只用到S1、S2、

17、S3、S4）七、程序設(shè)計#include<reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit SB1=P30; /按鍵定義 sbit SB2=P31; /按鍵定義 sbit SB3=P32; /按鍵定義sbit SB4=P33; /按鍵定義sbit Mic=P25; /蜂鳴器定義uchar count=0;uchar i,j,shu1,shu2,a,b,c,d,shi,shi1,ge ,ge1;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x

18、07,0x7f,0x6f;/數(shù)碼管顯示dengcode=0x7f,0xbf,0xdf,0xef, 0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;/流水燈顯示void delay(uint x) /延時程序 uchar y; while(x-) for(y=0;y<125;y+); void timer0() /計數(shù)器程序 TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; /開總中斷 ET0=1; TR0=1;/數(shù)碼管顯示程序void desplay(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d) P0=tablec; /局比分?jǐn)?shù) P2=0; delay(5); P0=tabled; P2=1; delay(5); shi1=a/10; /左拍得分?jǐn)?shù) P0=tableshi1; P2=3; delay(5); ge1=a%10; P0=tablege1; P2=4; elay(5); shi=b/10; /右拍得分?jǐn)?shù) P0=tableshi; P2=6; delay(5); ge=b%10; P0=tablege; P2=7; delay(5);void yidong(uchar f