小燈定時亮滅課程設(shè)計及乒乓球比賽游戲機的設(shè)計

小燈定時亮滅課程設(shè)計一.設(shè)計目的（1）對照原理圖和電路板，將元器件管腳插入到電路板對應(yīng)的位置上，然后用電烙鐵和焊錫將元器件焊接到電路板上，最終設(shè)計成一個可以實現(xiàn)測溫，時鐘設(shè)計，時間繼電器設(shè)計，RS-232串口通信的STC89C52的電路板。（2）然后根據(jù)所選題目進行程序設(shè)計，設(shè)計出可以實現(xiàn)所需功能的程序，然后將程序燒到STC89C52單片機上，最后實現(xiàn)能夠在電路板上實現(xiàn)小燈亮滅延時控制。（3）加深對單片機原理，模擬電路，數(shù)字電路的理解（4）考察大學四年來的軟硬件實際動手操作能力二.課程設(shè)計要求及任務(wù)2.1課程設(shè)計要求（1）能正確認識元器件（2）能讀懂電路原理圖（3）能正確掌握PCB圖和原理圖的關(guān)系（4）掌握基本焊接技巧，保證不能出現(xiàn)斷路、短路、極性元件焊反等情況，以便保證下一步調(diào)試程序的正常進行。2.2課程設(shè)計任務(wù)單片機采用STC89C52芯片，使用8個發(fā)光二極管，開始時接在P.2、P.3、P.4、P.5端口的小燈亮，設(shè)置大約1s小燈滅，然后又1s小燈亮，如此循環(huán)，實現(xiàn)小燈的定時亮滅延時。2.3課程設(shè)計內(nèi)容系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計，自己焊接STC89C52電路板，然后根據(jù)原理圖實現(xiàn)硬件的設(shè)計，然后利用會變語言實現(xiàn)小燈定時亮滅延時的程序設(shè)計，最后將程序燒到單片機上，在Keil軟件上進行仿真三.STC89C52單片機介紹3.1單片機基本介紹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存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。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。具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個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、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。圖3-1C52單片機引腳圖3.2C52單片機特性（1）增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.（2）工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機）/3.8V～2.0V（3V單片機）（3）工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz（4）用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)（5）片上集成512字節(jié)RAM（6）通用I/O口（32個）復(fù)位后為：，P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。（7）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片（8）具有EEPROM功能和看門狗功能（9）共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2（10）外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒（11）通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART（12）工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）4.設(shè)計框圖整個設(shè)計以STC89C52單片機為核心，LED燈顯示,復(fù)位電路，晶振電路組成。4.1硬件模塊復(fù)位電路晶振電路復(fù)位電路晶振電路圖4-1.硬件方框圖4.2軟件模塊開始設(shè)置P開始設(shè)置P口初始延時10ms判斷n是否等于10NYn清n清0LED燈循環(huán)亮滅等待圖4-2.程序流程圖4.3LED燈顯示模塊圖4-3.LED顯示電路圖從LED顯示電路圖中可以看出，LED采用的是共陽極，電阻阻值為220R如果要讓接在P1.7口的D8亮起來那么只要把P1.7口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?相反如果要接在P1.7口的D8熄滅就要把P1.7口的電平變?yōu)楦唠娖?同理接在P1.0-P1.6口的其他7個LED的點亮和熄滅的方法同D8。因此要實現(xiàn)燈亮小燈定時亮滅延遲，只需設(shè)置P口的高低電平即可。五.電路板的生成將一個STC89C52芯片，11個二極管，蜂鳴器，數(shù)碼管，電阻，三極管，溫度傳感器，晶振，串口接口等器件，然后根據(jù)電路原理圖，將各個器件按照正確的方式用電烙鐵和焊錫焊接在C52電路板上，需要注意的是不要虛焊和不要將兩個元器件的管腳相連，焊接完成后檢查電路是否是通的，如果電路板焊接正確，則可將所編成序燒到電路板上。六.程序代碼晶振：11.0592MHZ名稱:小燈定時亮滅延時方式實現(xiàn) 現(xiàn)象：4個led定時亮滅#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitgate1=P1^2;sbitgate2=P1^3;sbitgate3=P1^4;sbitgate4=P1^5;delay(uchartime)//time=1時延時10ms{uchari,j,k,q;for(q=time;q>0;q--)//10*timemsfor(i=10;i>0;i--)//10ms{for(j=2;j>0;j--)//1ms{for(k=154;k>0;k--);}//154*3.255=500us}} //定義P2-7口voidmain(void){//unsignedchari,j;while(1){delay(100); //延時約1秒gate1=!gate1; //對P-1口取反，控制小燈的亮滅gate2=!gate2;gate3=!gate3;gate4=!gate4;}}七.課程設(shè)計總結(jié)通過這次課程設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。本次課程設(shè)計的過程是艱辛的，不過收獲卻是很大的。在設(shè)計過程中，會出現(xiàn)了一些問題，但都是常見的小問題，如：寫程序時經(jīng)常出現(xiàn)少符號，輸入字母出錯等，在調(diào)試時出現(xiàn)異常，不過這些都是經(jīng)常性錯誤，經(jīng)過調(diào)試修改都一一解決，程序順利完成，并實現(xiàn)了其功能。綜合課程設(shè)計讓我把以前學習到的知識得到鞏固和進一步的提高認識，對已有知識有了更進一步的理解和認識。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計中碰到了很多的問題，我通過查閱相關(guān)書籍、資料以及和周圍同學交流，以及向老師請教，解決了所有的問題，體會到了在解決問題時的所有樂趣，增加了自己的學習樂趣。當然，通過這次課程設(shè)計，我也發(fā)現(xiàn)了自身的很多不足之處，也鍛煉了自己的動手操作能力，增加了自己的實踐能力，在以后的學習中，我會不斷的完善自我。八.參考文獻[1]蔡美琴.MCS-52系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2010[2]郭天祥.52單片機C語言教程.北京：電子工業(yè)出版社，2009[3]李全利遲容強.單片機原理及接口技術(shù).北京高等教育出版社2011[4]何力民.單片機高級教程.北京航空航天大學出版社2013[5]李朝青.單片機原理及接口技術(shù).北京航空航天大學出版社2012[6]張毅剛.MCS-52單片機應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱哈爾濱工業(yè)大學出版社1997[7]王福瑞.單片機測控系統(tǒng)設(shè)計大全.北京航空航天大學出版社1998[8]陳光東.單片微型計算機原理與接口技術(shù).武漢華中理工大學出版社1999信息工程學院課程設(shè)計報告設(shè)計題目:名稱:微機原理與接口技術(shù)班級:姓名:學號:設(shè)計時間:至指導教師:評語:評閱成績:評閱教師:目錄緒論第一章第二章第三章1緒論1.1:背景1.1.1課題目的及意義本次課程設(shè)計的內(nèi)容是獨立完成一個乒乓球比賽游戲機的設(shè)計，采用EWB電路仿真設(shè)計軟件完成乒乓球比賽游戲機電路的設(shè)計及仿真調(diào)試，在微機上仿真實現(xiàn)乒乓球比賽游戲機的設(shè)計。通過這次課程設(shè)計讓我們了解和熟悉了乒乓球游戲機的原理和Multisim仿真設(shè)計軟件的操作，也讓我們加深了解了對雙向移位寄存器、雙D觸發(fā)器及、加法器及邏輯門電路的一些實際用途，并將理論與實踐相結(jié)合。1.1.2課題的內(nèi)容和要求獨立完成一個乒乓球比賽游戲機的設(shè)計，采用EWB電路仿真設(shè)計軟件完成乒乓球比賽游戲機電路的設(shè)計及仿真調(diào)試，在微機上仿真實現(xiàn)乒乓球比賽游戲機的設(shè)計。乙方記分顯示發(fā)球次數(shù)顯示乙方記分顯示發(fā)球次數(shù)顯示音響電路甲方乙方裁判發(fā)光二極管排組控制電路雙向移位寄存器乒乓球比賽模擬機框圖 設(shè)計要求：基本部分(1)至少用8個LED排成直線，以中點為界，兩邊各代表參賽雙方的位置，其中一個點亮的LED（乒乓球）依次從左到右，或從由到左移動，“球”的移動速度能由時鐘電路調(diào)節(jié)。(2)當球（被點亮的那只LED）移動到某方的最后一位時，參賽者應(yīng)該果斷按下自己的按扭使“球”轉(zhuǎn)向，即表示啟動球拍擊中，若行動遲緩或超前，表示未擊中或違規(guī)，則對方得一分。(3)設(shè)計自動記分電路，甲乙雙方各用一位數(shù)碼管顯示得分，每記滿9分為一局。課題任務(wù)要求1、畫出總體設(shè)計框圖，以說明乒乓球比賽游戲機由哪些相對獨立的功能模塊組成，標出各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對原理作輔助說明。2、設(shè)計各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。3、選擇合適的元器件，在EWB上連接驗證、仿真、調(diào)試各個功能模塊的電路。在連接驗證時設(shè)計、選擇合適的輸入信號和輸出方式，在充分電路正確性同時，輸入信號和輸出方式要便于電路的仿真、調(diào)試和故障排除。4、在驗證各個功能模塊基礎(chǔ)上，對整個電路的元器件和連接，進行合理布局，進行整個數(shù)字鐘電路的連接驗證、仿真、調(diào)試。

5、自行接線驗證、仿真、調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和仿真結(jié)果分析問題所在，加以解決。學生要解決的問題包括元器件選擇、連接和整體設(shè)計引起的問題。1.2方案選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)，對照圖乒乓球比賽模擬及1.1，可以分為三個模塊進行設(shè)計：1.球臺電路：球跡移動電路可采用雙向移位寄存器方法實現(xiàn)，由發(fā)光二極管作光點模擬乒乓球移動的軌跡。2.驅(qū)動控制電路：由雙D觸發(fā)器及邏輯門電路構(gòu)成，通過此電路來控制并且實現(xiàn)球臺燈的左右移位即實現(xiàn)乒乓球的運動。3.計分電路：使用十進制的計數(shù)器、邏輯門和集成的4管腳的數(shù)碼管來組成計分電路。通過多次設(shè)計、畫圖及仿真實驗，我們發(fā)現(xiàn)方案電路最簡潔，原理簡單易懂，操作也很方便，且實用性較強。故采用此方案進行設(shè)計。2電路組成和工作原理（1）分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖如下時鐘信號源時鐘信號源發(fā)光二極管球臺驅(qū)動電路控制電路LED數(shù)碼管1顯示譯碼器1計數(shù)器2計數(shù)器1顯示譯碼器2LED數(shù)碼管2按鍵電路圖1乒乓球比賽游戲機的原理框圖如上圖2.1所示，該電路主要由時鐘信號源、按鍵電路、球臺驅(qū)動電路，控制電路，計數(shù)器，顯示譯碼器和LED數(shù)碼管等組成。途中標出的各種信號的含義分別為：CP表示球臺驅(qū)動電路和計數(shù)器的時鐘信號；S表示燈（乒乓球）移動的信號；L表示發(fā)光二極管驅(qū)動信號，由L1~L8組成；CNT表示計數(shù)器的計數(shù)脈沖信號，由CNT1,CNT2組成；KA,KB表示開關(guān)控制的外輸入發(fā)球、擊球信號。（2）總體思路描述如下：1.用兩個74LS194四位雙向移位寄存器來模擬乒乓球臺，其中第一個74LS194的DL輸出端QD接第二個的右移串行輸入端SR，這樣當乒乓球往右準備移出第一個寄存器的時候就會在時鐘脈沖的作用下被移入第二個寄存器。同樣道理，第二個74LS194的AR輸出端接第一個的左移串行輸入端。2.用雙D觸發(fā)器74LS74及邏輯門電路構(gòu)成驅(qū)動控制電路3.用十進制計數(shù)器74LS160D、邏輯門電路和集成的4管腳的數(shù)碼管組成計分電路3單元電路的設(shè)計3.1球臺電路的設(shè)計.球臺電路如下圖2設(shè)計所示：圖2球臺電路上圖中，兩片4位74LS194雙向移位寄存器接成8位雙向移位寄存器。74LS194功能表如表1所示：表174LS194功能表DS1S0工作狀態(tài)01111××00011011置零保持右移左移并行輸入功能說明：(1)當S1=S0=1時，不管各輸入端原來是什么狀態(tài)，在下一個時脈沖到來時，其輸出分別是預(yù)先輸入到并行輸入端的abcd，這種方式叫送數(shù)。(2)當S1=0，S0=1時，其工作方式叫右移，這時，每來一個時鐘脈沖，輸出端的數(shù)各向右移一位，而QA端的輸出則由加到R端的數(shù)來補充。(3)當S1=1，S0=0時，其工作方式叫左移，情況正好與右移相反；QD端的輸出由加到L端的數(shù)來補充。(4)當S1=S0=0時，不管是否有CP脈沖作用，輸出保持不變，這叫保持方式。CP=0時也是保持方式。3.2驅(qū)動控制電路的設(shè)計驅(qū)動控制電路設(shè)計如下圖3所示圖3驅(qū)動控制電路圖中74LS74為上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，~PR為置1端（低有效），~CLR為置0端（低有效）。當J1=0時，兩片D觸發(fā)器輸出端均為1即S1=S0=1，通過接入74LS194，此時實現(xiàn)的是并行輸入功能。當J1=1時，L1=J2=1，J3=L8=0,通過各門電路可知U2A,U4A,U2B輸出端分別為0，1，1，則D觸發(fā)器輸出端分別為0，1即S1=0,S0=1。相反情況時，當J1=1時，L1=J2=0，J3=L8=1，D觸發(fā)器輸出端分別為1，0即S1=1,S0=0。通過此電路來控制并且實現(xiàn)球臺燈的左右移位即實現(xiàn)乒乓球的運動。3.3計分電路的設(shè)計計分電路的設(shè)計如下圖4所示：圖4計分電路如上圖所示，計分電路由一個7404非門，7409與門和十進制的74LS160計數(shù)器構(gòu)成。得分真值表二如下表二所示：表2得分真值表L1J2(A)L8J3Y(A)Y(B)100001001010由上表可得上圖中非門和與門的接法。同步十進制計數(shù)器74LS160的功能表如下表三所示：表374LS160的功能表DEPET工作狀態(tài)×××01111×0111××××01×011置零預(yù)置數(shù)保持保持（但C=0）計數(shù)由74LS160的功能表可知，當~RD=~LD=EP=ET=1時工作狀態(tài)為計數(shù)，即圖4中的~CLR=~LOAD=ENT=ENP=1時。選用ENP、ENT作為74LS160的計數(shù)控制端，當ENT=ENP=1時計數(shù)，當ENT=ENP=0時計分電路處于保持狀態(tài)。RCO為進位輸出端，即當選手計滿9分時給出報警信號。4總體電路的設(shè)計通過前面的單元電路的設(shè)計，將他們合理的組合連接起來，就可以得到總體設(shè)計電路圖，其圖如下圖五所示:圖五總體電路5結(jié)果分析在進行仿真運行的過程中，先將開關(guān)PlayC往上打，即打到“1”的位置。然后選著發(fā)球方A或B，若A先發(fā)球，就將開關(guān)PlayA往上打，即打到“1”的位置。球?qū)蛴乙苿?，當點亮的球移動到B方的最后一位時，將B的開關(guān)往下打，B就會得一分，反之，若行動遲緩或超前，表示未擊中或違規(guī)，則對方得一分。若B先