籃球記分牌單片機(jī)實(shí)訓(xùn)報(bào)告

.z.-----總結(jié)資料編號(hào)：設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目：籃球計(jì)分牌學(xué)院：**電子科技大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)：電子信息工程技術(shù)學(xué)生**：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職稱：講師題目類型：理論研究實(shí)驗(yàn)研究√工程設(shè)計(jì)工程技術(shù)研究軟件開發(fā)2014年12月日-.z.摘要伴隨著信息傳播技術(shù)的開展，NBA在年輕人中越來(lái)越流行。在我們校園的每一個(gè)角落都能發(fā)現(xiàn)籃球比賽的身影?；@球賽計(jì)分器是為了解決籃球比賽時(shí)計(jì)分與計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的問(wèn)題。此裝置利用單片機(jī)AT89C51完成了計(jì)時(shí)和計(jì)分的功能。本文詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)由AT89C51編程控制四位數(shù)碼管作顯示的球賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有賽程定時(shí)設(shè)置，賽程時(shí)間暫停,及時(shí)刷新甲、乙雙方的成績(jī)等功能。它具有價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，操作方便并且易于攜帶等特點(diǎn)。廣泛適合各類學(xué)?；蛘咝⌒蛨F(tuán)體作為賽程計(jì)時(shí)計(jì)分。關(guān)鍵詞:AT89C51；籃球賽計(jì)分牌；四位數(shù)碼管；動(dòng)態(tài)顯示；-.z.目錄引言11系統(tǒng)概述21.1選題背景21.2設(shè)計(jì)要求22設(shè)計(jì)原理22.1硬件局部22.2軟件局部23硬件電路設(shè)計(jì)與分析33.1硬件框架圖33.2單片機(jī)最小系統(tǒng)33.2.1STC89C52芯片介紹33.2.2時(shí)鐘電路43.2.3復(fù)位電路53.3四位數(shù)碼管53.3.1數(shù)碼管的介紹53.3.2四位數(shù)碼管共陽(yáng)和共陰的區(qū)分6數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式73.474HC573芯片介紹74軟件設(shè)計(jì)與分析84.1程序主流程圖：84.2初始化定時(shí)器程序94.3四位共陰數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示程序95系統(tǒng)調(diào)試105.1硬件調(diào)試105.1.1最小系統(tǒng)調(diào)試105.1.2四位數(shù)碼管調(diào)試105.2軟件調(diào)試105.3脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試116總結(jié)12辭13參考文獻(xiàn)14附錄1：籃球計(jì)分牌原理圖15附錄2：籃球計(jì)分牌PCB圖16附錄3：籃球計(jì)分牌仿真圖17附錄4：程序18-.z.引言隨著社會(huì)的開展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的電子產(chǎn)品開場(chǎng)進(jìn)入人們的生活。同時(shí)伴隨著信息傳播技術(shù)的開展，NBA在年輕人中越來(lái)越流行。在我們校園的每一個(gè)角落都能發(fā)現(xiàn)籃球比賽的身影，由于體育競(jìng)賽的不可重復(fù)性，決定了籃球計(jì)分牌是一個(gè)實(shí)用性很強(qiáng)、可靠性要求極高的以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的電子效勞系統(tǒng)。因此，籃球計(jì)分牌自身組成獨(dú)立的采集、分配、評(píng)判、顯示發(fā)布系統(tǒng)，做到所以信息的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快捷、權(quán)威。電子計(jì)時(shí)計(jì)分設(shè)備是各類體育競(jìng)賽中不可缺少的電子設(shè)備，籃球計(jì)分牌設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到整個(gè)體育比賽系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠，并直接影響到整個(gè)體育比賽的順利進(jìn)展?；@球計(jì)分牌可取代傳統(tǒng)記分員手動(dòng)翻動(dòng)記分牌的工作模式，比照賽的比分和時(shí)間進(jìn)展快速采集記錄，加工處理。本次設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器，電路簡(jiǎn)單，而且易懂，使操作使用者使用非常方便，本錢較低，靈敏可靠，計(jì)錄準(zhǔn)確，連接簡(jiǎn)單，具有非常高的實(shí)用價(jià)值。1系統(tǒng)概述1.1選題背景體育比賽計(jì)分系統(tǒng)是對(duì)體育比賽過(guò)程中所產(chǎn)生的比分等數(shù)據(jù)進(jìn)展快速采集記錄，籃球比賽是根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來(lái)決定勝負(fù)的?；@球比賽中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是計(jì)分工作，但人工計(jì)分耗時(shí)耗力，所以針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)一個(gè)電路簡(jiǎn)單，易懂、易操作的籃球比賽計(jì)分板，來(lái)及時(shí)的記錄比賽比分。1.2設(shè)計(jì)要求〔1〕使用四位數(shù)碼管其中3位數(shù)碼管顯示籃球分?jǐn)?shù)；〔2〕通過(guò)4個(gè)按鍵進(jìn)展AB兩隊(duì)分別加1分或減1分；〔3〕發(fā)揮局部：可以計(jì)時(shí)。2設(shè)計(jì)原理2.1硬件局部主控芯片采用AT89C52；顯示局部采用四位共陰數(shù)碼管；時(shí)鐘電路采用12MHZ的石英晶體振蕩器，將其和單片機(jī)對(duì)應(yīng)的引腳正確連接，將晶振產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)作為定時(shí)信號(hào)；復(fù)位電路采用傳統(tǒng)RC復(fù)位電路。籃球計(jì)分牌分為兩個(gè)局部：開關(guān)控制、數(shù)碼管顯示。P1口接4個(gè)按鍵，分別作為給AB兩隊(duì)加減1分功能；P3口接2個(gè)按鍵，1個(gè)用于設(shè)置長(zhǎng)按切換籃球比分顯示或秒表計(jì)時(shí)顯示，1個(gè)用于秒表的開場(chǎng)或暫停；P0口和P2口分別接數(shù)碼管的段選和位選。2.2軟件局部程序采用C語(yǔ)言進(jìn)展編程，編程后利用KeiluVision4來(lái)進(jìn)展編譯，再生成的HE*文件通過(guò)下載口導(dǎo)入芯片中。然后根據(jù)按鍵功能查看是否實(shí)現(xiàn)功能。3硬件電路設(shè)計(jì)與分析3.1硬件框架圖STC89C52STC89C52數(shù)碼管顯示按鍵電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路圖13.2單片機(jī)最小系統(tǒng)芯片介紹STC89C52是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(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改良使得芯片具有傳統(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，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051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。工作電壓：3.3V～5.5V；工作頻率范圍：0～40MHz；用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)；片上集成512字節(jié)RAM；通用I/O口〔32個(gè)〕，上電復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻；外部中斷2個(gè)，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路；共2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1；可通過(guò)可直接使用串口下載，串口〔R*D/P3.0，T*D/P3.1〕直接下載用戶程序；具有EEPROM〔掉電儲(chǔ)存〕功能，內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間。 圖2圖23.2.2時(shí)鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳R*D和T*D分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生在R*D和T*D引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容C1、C2一般采用15~33pF，晶振一般采用12MHZ，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好。時(shí)鐘電路原理圖：圖33.2.3復(fù)位電路一般情況下，電容的大小是10uF，電阻的大小是10k，復(fù)位電路的原理是單片機(jī)RST引腳接收到2US以上的電平信號(hào)，只要保證電容的充放電時(shí)間大于2US，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在單片機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動(dòng)的時(shí)候復(fù)位一次，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會(huì)復(fù)位。所以可以通過(guò)按鍵的斷開和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開場(chǎng)執(zhí)行。復(fù)位電路原理圖：圖43.3四位數(shù)碼管3.3.1數(shù)碼管的介紹四位數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其根本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示，能顯示4個(gè)數(shù)碼管叫四位數(shù)碼管。 圖5四位數(shù)碼管的引腳圖：圖6四位數(shù)碼管共陽(yáng)和共陰的區(qū)分市面上的四位一體的數(shù)碼管一般都沒(méi)有數(shù)據(jù)表，所以掌握他們管腳的分布是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。共陽(yáng)數(shù)碼管是指，將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極()的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極接到+5V，當(dāng)*一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)*一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指，將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極()的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極接到地線GND上，當(dāng)*一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)*一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。區(qū)別他們的方法是：假設(shè)公共端接地，其他端接電源，假設(shè)各段測(cè)試能亮，說(shuō)明是共陰的，反之共陽(yáng)的；假設(shè)公共端接電源，其他端分別接的，測(cè)得各端亮，則說(shuō)明是共陽(yáng)的，反之為共陰的。此次籃球計(jì)分牌的四位數(shù)碼管采用共陰數(shù)碼管。數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式〔1〕靜態(tài)顯示：靜態(tài)顯示也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)展驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)展驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，但一個(gè)STC89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)展驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 〔2〕動(dòng)態(tài)顯示：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到一樣的字形碼，但終究是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制翻開，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，卻能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。3.474HC573芯片介紹此次籃球計(jì)分牌的設(shè)計(jì)利用74HC573來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)四位共陰數(shù)碼管。74HC573的八個(gè)鎖存器都是透明的D型鎖存器，當(dāng)使能〔G〕為高時(shí)，Q輸出將隨數(shù)據(jù)〔D〕輸入而變。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖.器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖存放器，I/O通道，雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作存放器74HC573芯片引腳圖： 圖74軟件設(shè)計(jì)與分析本系統(tǒng)的編程局部工作采用Keil_C51語(yǔ)言完成，KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、構(gòu)造性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境〔μVision〕將這些局部組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WIN*P等操作系統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，則Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。4.1程序主流程圖：顯示調(diào)用段代碼開場(chǎng)初始化顯示調(diào)用段代碼開場(chǎng)初始化有鍵按下有鍵按下否判斷按鍵是判斷按鍵4.2初始化定時(shí)器程序voidinit() //初始化定時(shí)器{ TMOD=0*11; TH0=0*FE;TL0=0*36; TH1=0*FC;TL1=0*18; TR0=1; EA=1; ET0=1; ET1=1;}4.3四位共陰數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示程序/*定時(shí)器0效勞程序*/voidtime0()interrupt1{ TH0=0*FE;TL0=0*36; counter++; if(counter>=time) { counter=0; select++; if(select>8)select=0; } switch(select) { case0:smg_wm=wm[0];smg_sm=sm[0];break; case1:smg_wm=wm[1];smg_sm=sm[b2];break; case2:smg_wm=wm[2];smg_sm=sm[s2];break; case3:smg_wm=wm[3];smg_sm=sm[g2];break; case4:smg_wm=wm[4];smg_sm=sm[0];break; case5:smg_wm=wm[5];smg_sm=sm[b1];break; case6:smg_wm=wm[6];smg_sm=sm[s1];break; case7:smg_wm=wm[7];smg_sm=sm[g1];break; default:break; }//動(dòng)態(tài)顯示}5系統(tǒng)調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試是系統(tǒng)開發(fā)的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)完成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和硬件組裝后，便可進(jìn)入應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試階段。系統(tǒng)調(diào)試的目的是查出系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)誤以及可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)問(wèn)題，以便修改設(shè)計(jì)，最終使系統(tǒng)能正確地工作。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試三個(gè)局部。5.1硬件調(diào)試5.1.1最小系統(tǒng)調(diào)試〔1〕上電復(fù)位后，用萬(wàn)用表測(cè)量單片機(jī)VCC和GND為5V；〔2〕上電復(fù)位后，晶振起振，晶振兩端電壓約為1.5V~2V；〔3〕上電復(fù)位后，萬(wàn)用表測(cè)量9腳為低電平；〔4〕沒(méi)燒錄程序時(shí)，萬(wàn)用表測(cè)量各I/O口輸出高電平，約5V；〔5〕30腳，產(chǎn)生頻率，萬(wàn)用表測(cè)量為高電平，約5V；〔6〕31腳，接VCC，萬(wàn)用表測(cè)量為高電平，約5V；四位數(shù)碼管調(diào)試將公共端接電源，其他端分別接GND，測(cè)得各端亮，說(shuō)明數(shù)碼管屬于共陰數(shù)碼管，且數(shù)碼管各端LED發(fā)光管正常。5.2軟件調(diào)試程序按照流程圖編程，采用的是最保險(xiǎn)的方法，計(jì)分模塊變量，個(gè)位變量經(jīng)按鍵自加1，逢9向百位進(jìn)1，百位變量逢9向千位進(jìn)1，千位變量逢9則計(jì)分全部變量值零，程序瑣長(zhǎng)但邏輯嚴(yán)密。數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示的方法，利用定時(shí)器0的工作方式1，在中斷函數(shù)中對(duì)數(shù)碼管的公共端進(jìn)展位選控制。因?yàn)榉乐筆CB連接數(shù)碼管時(shí)有很多跳線，原理圖上將數(shù)碼管個(gè)引腳的連接方式進(jìn)展了修改，而程序的0~9段代碼為：{0*3f,0*06,0*5b,0*4f,0*66,0*6d,0*7d,0*07,0*7f,0*6f}；導(dǎo)致電路板上電時(shí)數(shù)碼管顯示亂碼；經(jīng)過(guò)修改段代碼為：{0*5f,0*44,0*9d,0*d5,0*c6,0*d3,0*db,0*45,0*df,0*d7}后，測(cè)試數(shù)碼管顯示正常。5.3脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試圖8在焊完成后，程序燒錄進(jìn)去，上電后四位數(shù)碼管都亮，說(shuō)明P2口已開場(chǎng)進(jìn)展位選工作，但其中一個(gè)數(shù)碼管上電默認(rèn)顯示的數(shù)字0，顯示不全；查看程序仿真合理，單片機(jī)最小系統(tǒng)正常工作，但是顯示模塊沒(méi)有到達(dá)預(yù)期要求；用萬(wàn)用表檢測(cè)數(shù)碼管的各引腳電壓，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)引腳電壓與單片機(jī)P0口段選輸出電壓不同，說(shuō)明有斷線；用萬(wàn)用表，黑表筆接GND，紅表筆從數(shù)碼管引腳出發(fā)，沿其與單片機(jī)對(duì)應(yīng)線路，檢測(cè)到單片機(jī)I/O口，終于發(fā)現(xiàn)如圖8框局部線路斷路了；隨后將焊錫熔到斷電處，數(shù)碼管顯