《单片机原理及接口技术》课程设计篮球记分器的设计报告.doc

单片机原理及接口技术课程设计报告课题名称篮球记分器的设计学院自动控制与机械工程学院专业电气工程及其自动化班级姓名 (学号)时间2011年12月27日星期二目 录一. 内容提要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. 设计任务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. 设计要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2二. 设计的基本步骤及方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31AT89C51简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32数码管显示原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33总体方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5三. 硬件电路设计及描述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. 硬件原理电路图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2. 硬件电路设计及描述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7四. 软件设计思想及流程图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 .主流程图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82.记分流程图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93.时间中断流程图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104.源程序代码见附录一. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13五硬软件的调试过程及调试方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13六课程设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15七参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15附录一 源程序代码. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16一.内容提要本设计是采用单片机AT89C52作为本设计的核心元件。利用7段共阴LED作为显示器件。在此设计中共接入了8个7段共阴LED显示器，其中4个用于记录AB队的分数，每队2个LED显示器显示范围可达到099分，足够满足赛程需要，另外4个LED显示器则用来记录赛程时间，其中2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟。赛程计时采用倒计时方式。即比赛前将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。计时范围可达到099分钟，也完全满足实际赛程的需要。当比赛队A对得1分时，按下A+1键；得2分时，按下A+2键；得3分时，按下A+3键；当加分出现错误时，可以按A-1键减1分，可以达到调整分数的作用；依照同样的方法可以记录B对的得分。采用单片机控制使这个系统按键操作使用简洁，LED显示，安装方便。解决了篮球比赛计分器的安装问题，节约了线材，适合在各种规模的体育场馆使用，完全可以代替传统的用钟表进行计时的方法，当然稍加改动也可以用于其他球类比赛，是体育器材向智能化发展的一个实例。1设计任务基于MCS-51单片机AT89C51,设计一款显示篮球比分的记分牌。2设计要求1）设计一款显示篮球比分的记分牌； 2）通过加分按钮可以给A队，或B队加分； 3）设计对调功能，更换场地后，AB队分数互换； 4）计时：能实现099分和059秒任意调整，具有启动、暂停、复位功能； 5）秒计时：能实现099秒任意调整，具有启动、暂停、复位功能； 6）自定义按键个数和功能； 7）增加局数比分功能； 8）增加比赛时间倒计时功能； 9）报警：099秒违例自动声、光报警：099分终场自动声响； 10）可实现A、B两队暂停次数和犯规的显示和任意加减； 11）其他功能。二设计的基本步骤及方案1AT89C51简介单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本部件的大规模集成电路。其以体积小、功能全、性价比高等诸多优点而独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。如果说C语言程序设计课程设计软件设计的基础课，那么单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计基础课。2数码管显示原理数码管实际上是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。我们分别把他命名为A,B,C,D,E,F,G,H。 图1 数码管内部结构图假设我们要显示一个数字2, 那么 A、B、G、E、D这5个段的发光管亮就可以了，C、F、H不亮，同时由于接法为共阴接法，那么为高电平是亮，低电平是灭。从高往低排列， P1.7-P1.0写成二进制为01011011， 把他转化为16进制则为5BH。我们可以根据硬件的接线把数码管显示数字编制成一个表格，见下表，以后直接调用就行了。数码管的接口有静态接口和动态接口两种。静态接口为固定显示方式，无闪烁，其电路可采用一个并行口接一个数码管，数码管的公共端按共阴接GND，本次课程设计由于所需数码管不多，故可用些种方法接线。这种接法占用接口多，仅能接少量数码管。动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示的频率较高时，利用人眼的暂留特性，看不出闪烁显示现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出，另一接口完成各数码管的轮流点亮。多位一体的数码管原理和单个的差不多。表2 共阴极数码管显示显示 P1.7 小数点 P1.6 G P1.5小FP1.4 EP1.3 DP1.2 CP1.1 BP1.0 A HE代码 0 00111 11 13FH1 0 0 0 0 0 11 0 06H 2 0 1 0 1 1 01 1 5BH 3 0 1 0 01 1 11 4FH 4 0 11 00 1 1 0 66H5 01 1 0 1 1 0 16DH 6 01 1 1 1 1 0 1 7DH 7 00 00 0 1 11 07H 8 0 1 1 11 1 1 1 7FH 9 0 1 10 1 1 1 1 6FH 3总体方案：基于单片机系统的篮球赛计时计分器的系统构成图如下图所示： 图3 系统结构图本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件。利用7段共阴LED作为显示器件。在此设计中共接入了8个7段共阴LED显示器，其中4个用于记录AB队的分数，每队2个LED显示器显示范围可达到099分，足够满足赛程需要，另外4个LED显示器则用来记录赛程时间，其中2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟。赛程计时采用到计时方式。即比赛前将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。计时范围可达到099分钟，也完全满足实际赛程的需要。其次，为了配合计时器和计分器校正调整时间和比分，我们特定在本设计中设立了11个按键，其中8个用于设置，交换场地，启动和暂停等功能。三. 硬件电路设计及描述1.硬件原理电路系统硬件图如下图4所示：记分图如下图5所示:计时图如下图6所示:2.硬件电路设计及描述硬件部分的设计是整个设计中的一个重要部分。在进行硬件部分设计时，首先要确定元器件，并且知道这些器件的工作原理和功能。然后才可以进行设计。本设计的硬件电路包括两部分：计时电路、计分电路。硬件电部分的设计除了硬件电路的设计，还包括PCB板的绘制。 图7 AT89C51引脚图四. 软件思想及流程1 主流程图8：开始定时清零两队分数设置定时开始按键是否按下定时时间是否到倒计时开始计时暂停键是否按下计分键是否按下对应甲乙队加减的分数交换键是否按下甲乙两队交换分数显示YNYYYYNNNN2. 记分流程图9:比分显示程序：DISPF:MOV R0,#34H MOV R3,#7FH MOV A,R3PLAYF:MOV P2,A MOV A,R0 MOV DPTR,#DSEG1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DL1 MOV P2,#0FFH MOV A,R3 RR A JNB ACC.3,LD1 INC R0 MOV R3,A LJMP PLAYF AJMP LD1键盘扫描子程序调用判断有无按下子程序有键按下吗?调用确定键值子程序执行所按键的相应功能子程序返回NY3. 时间中断流程图10时间中断程序：TIME: PUSH ACC PUSH PSW MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H DJNZ R2,RET0 MOV R2,#64H MOV A,20H CLR C DEC A MOV 20H,A MOV A,21H CJNE A,#00H,PFF ;非0分跳转; MOV A,20H CJNE A,#00H,PFF ;非0分0秒情况跳转; CLR TR0 ;比赛结束停止计时; MOV 20H,#00H MOV 21H,#00H MOV 32H,#00H MOV 33H,#00H LCALL MINGYIN MOV 21H,26H MOV 30H,#00H MOV 31H,#00H MOV 32H,24H MOV 33H,25H LJMP RET0PFF: MOV A,20H CJNE A,#0FFH,OUT MOV 20H,#59 ; MOV 30H,#09H MOV 31H,#05H MOV A,21H DEC A MOV 21H,AOUT: MOV A,20H MOV B,#0AH DIV AB MOV 30H,B MOV 31H,A MOV A,21H MOV B,#0AH DIV AB MOV 32H,B MOV 33H,ARET0: POP PSW POP ACC RETIYANSHI:PUSH ACC ;定时器1中断 PUSH PSW MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H DJNZ R2,RET1 MOV R2,#64HDJNZ 39H,RET1MOV 39H,#03H ;TIAN HEIHEIMOV R2,#64H CLR TR1CLR P3.6RET1: POP PSW POP ACC RETI时间显示程序：DISPT: MOV R0,#30H MOV R3,#0F7H MOV A,R3PLAYT:MOV P2,A MOV A,R0 MOV DPTR,#DSEG1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DL1 MOV P2,#0FFH MOV A,R3 RR A JNB ACC.7,LD1 INC R0 MOV R3,A LJMP PLAYTLD1: RET开始退出循环停止记时A=0时间中断程序流程图：A=A-1YNY4. 源程序代码见附录一五. 硬软件的调试过程及调试方法1.进入比赛，先设置时间为一节或者半场。默认是12分钟（按下“A+1”进行分钟加1，按下“A-1”进行分钟减1），如图11 图112.按下“K1”开始比赛或者暂停，如图123.上面的液晶显示为计时显示。下面的液晶显示为分数显示“左侧为攻左半场的队的分数，右侧为攻右半场的对的分数。”换场后依然如此。4按下“K2”交换场地，重新计时。5A+1，A+2，A+3，A-1，B+1，B+2，B+3，B-1进行两队分数调整六课程设计心得体会俗话说：好的开始是成功的一半。说起课程设计，最重要的就是做好设计的预习，认真的研究老师给的题目，选一个自己感兴趣的题目。其次，老师对课程设计的讲解要一丝不苟的去听去想，因为只有都明白了，做起设计就会事半功倍。最后，要重视程序的模块化，修改的方便，也要注重程序的调试，掌握其方法。本次实训我们三个人为一组，并进行分工合作，我们查阅了相关书籍，做好各项准备后才开始进行设计，设计过程中遇到很多问题，我们都是相互帮助，一起解答。本次设计测试结果以及不足之处：计时电路可完成倒计时、暂停、继续等功能，在比赛时间到后可进行报警。记分电路工作正常，可完成对比分的刷新与暂存。但在测试过程中发现，在比赛上半场时间到后，不能进行比分的交换。进行分析后得出结论如下：系统电路部分设计没有原则性的错误，在制版的过程中注意了走线，因此硬件部分功能完好。但因为软件系统编写方面的疏忽，在比分交换及计时部分没有能很好的实现。除此之外，软件达到了系统的要求。通过这两个星期的课程设计，发现了我们的很多不足，我们知识的很多漏洞，看到了我们的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。在这个过程中，我们也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。通过单片机课程设计，我们加深了对单片机理论的理解，学回了怎样将理论很好地应用到实际当中去，而且我们还学会了如何去培养我们的不畏困难的挑战精神，从而不断地战胜自己，超越自己，我们在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。此次课程设计充分锻炼了我们的设计能力和团队合作能力，给我们注入了一些全新的认识，为我们以后的设计和实验奠定了基础，也为引导我们以理论结合实践起到重要意义。七参考文献1.单片机原理与接口技术吴亦锋、陈德为主编 电子工业出版社2.单片机典型系统设计 实例精讲彭为、黄科、雷道仲编著 电子工业出版社附录一：源程序代码ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP CHANGEORG 000BHLJMP TIMEORG 0013HLJMP TIAOSHIORG 001BHLJMP YANSHIMAIN: MOV SP,#50H MOV TCON,#04H MOV 20H,#00H ;秒 MOV 21H,#0CH ;分 MOV 22H,#00H ;A队分数; MOV 23H,#00H ;B队分数; MOV 24H,#02H ; MOV 25H,#01H MOV 26H,#0CH ;分钟定时区; MOV 30H,#00H ; MOV 31H,#00H ;时间缓冲区; MOV 32H,#02H ; MOV 33H,#01H ; MOV 34H,#00H ; MOV 35H,#00H ;分数显示缓冲区; MOV 36H,#00H ; MOV 37H,#00H ; MOV 39H,#03H ;TIAN HEIHEI MOV TMOD,#11H MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0HMOV TH1,#0D8HMOV TL1,#0F0H MOV IE,#10001111B MOV IP,#05H MOV R2,#64HCLR P3.6START:LCALL DISPT LCALL DISPF JNB P1.0,PP1 ;A队加一分 JNB P1.1,PP2 ;A队加两分 JNB P1.2,PP3 ;A队加三分 JNB P1.3,PP4 ;A队减一分 JNB P1.4,PP55 ;B队加一分 JNB P1.5,PP66 ;B队加两分 JNB P1.6,PP77 ;B队加三分 JNB P1.7,PP88 ;B队减一分 JB P3.0,START LCALL DELAY JB P3.0,STARTSTOP1:JNB P3.0,STOP1 LCALL DELAY JNB P3.0,STOP1 CPL TR0 ;按键奇数次开始，偶数次暂停 LJMP STARTPP55: LJMP PP5PP66: LJMP PP6PP77: LJMP PP7PP88: LJMP PP8PP1: LCALL DELAY JB P1.0,PPBSTOP11:JNB P1.0,STOP11 LCALL DELAY JNB P1.0,STOP11 INC 22H MOV A,22H LJMP STOREAPP2: LCALL DELAY JB P1.1,PPBSTOP22:JNB P1.1,STOP22 LCALL DELAY JNB P1.1,STOP22 MOV A,22H ADD A,#02 MOV 22H,A LJMP STOREAPP3: LCALL DELAY JB P1.2,PPBSTOP33:JNB P1.2,STOP33 LCALL DELAY JNB P1.2,STOP33 MOV A,22H ADD A,#03 MOV 22H,A LJMP STOREAPP4: LCALL DELAY JB P1.3,PPBSTOP44:JNB P1.3,STOP44 LCALL DELAY JNB P1.3,STOP44 DEC 22H MOV A,22HSTOREA:MOV B,#0AH DIV AB MOV 34H,B MOV 35H,APPB: LJMP STARTPP5: LCALL DELAY JB P1.4,PPCSTOP55:JNB P1.4,STOP55 LCALL DELAY JNB P1.4,STOP55 INC 23H MOV A,23H LJMP STOREBPP6: LCALL DELAY JB P1.5,PPCSTOP66:JNB P1.5,STOP66 LCALL DELAY JNB P1.5,STOP66 MOV A,23H ADD A,#02 MOV 23H,A LJMP STOREBPP7: LCALL DELAY JB P1.6,PPCSTOP77:JNB P1.6,STOP77 LCALL DELAY JNB P1.6,STOP77 MOV A,23H ADD A,#03 MOV 23H,A LJMP STOREBPP8: LCALL DELAY JB P1.7,PPCSTOP88:JNB P1.7,STOP88 LCALL DELAY JNB P1.7,STOP88 DEC 23H MOV A,23HSTOREB:MOV B,#0AH DIV AB MOV 36H,B MOV 37H,APPC: LJMP STARTDELAY:MOV R4,#5HDL00: MOV R5,#0FFHDL11: DJNZ R5,DL11 DJNZ R4,DL00 RET;时间中断程序;TIME: PUSH ACC PUSH PSW MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H DJNZ R2,RET0 MOV R2,#64H MOV A,20H CLR C DEC A MOV 20H,A MOV A,21H CJNE A,#00H,PFF ;非0分跳转; MOV A,20H CJNE A,#00H,PFF ;非0分0秒情况跳转; CLR TR0 ;比赛结束停止计时; MOV 20H,#00H MOV 21H,#00H MOV 32H,#00H MOV 33H,#00H LCALL MINGYIN MOV 21H,26H MOV 30H,#00H MOV 31H,#00H MOV 32H,24H MOV 33H,25H LJMP RET0PFF: MOV A,20H CJNE A,#0FFH,OUT MOV 20H,#59 ; MOV 30H,#09H MOV 31H,#05H MOV A,21H DEC A MOV 21H,AOUT: MOV A,20H MOV B,#0AH DIV AB MOV 30H,B MOV 31H,A MOV A,21H MOV B,#0AH DIV AB MOV 32H,B MOV 33H,ARET0: POP PSW POP ACC RETIYANSHI:PUSH ACC ;定时器1中断 PUSH PSW MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H DJNZ R2,RET1 MOV R2,#64HDJNZ 39H,RET1MOV 39H,#03H ;TIAN HEIHEIMOV R2,#64H CLR TR1CLR P3.6RET1: POP PSW POP ACC RETI;鸣音子程序;MINGYIN: SETB P3.6SETB TR1 RETI;时间显示程序;DISPT: MOV R0,#30H MOV R3,#0F7H MOV A,R3PLAYT:MOV P2,A MOV A,R0 MOV DPTR,#DSEG1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DL1 MOV P2,#0FFH MOV A,R3 RR A JNB ACC.7,LD1 INC R0 MOV R3,A LJMP PLAYTLD1: RET;比分显示程序;DISPF:MOV R0,#34H MOV R3,#7FH MOV A,R3PLAYF:MOV P2,A MOV A,R0 MOV DPTR,#DSEG1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DL1 MOV P2,#0FFH MOV A,R3 RR A JNB ACC.3,LD1 INC R0 MOV R3,A LJMP PLAYF AJMP LD1;调时时间显示程序;DISPW: MOV R0,#24H MOV R3,#0F7H MOV A,R3PLAYW:MOV P2,A MOV A,R0 MOV DPTR,#DSEG1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DL1 MOV P2,#0FFH MOV A,R3 RR A JNB ACC.1,LD1 INC R0 MOV R3,A LJMP PLAYWDL1: MOV R7,#05HDL: MOV R6,#0FFHDL6: DJNZ R6,DL6 DJNZ R7,DL RETDSEG1:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH;调时子程序;TIAOSHI:PUSH ACC PUSH PSW JB P3.3,CHU LCALL DELAY JB P3.3,CHU STOPQ:JNB P3.3,STOPQ LCALL DELAY JNB P3.3,STOPQIF10: LCALL DISPW LCALL DISPF JNB P1.3,DECT JB P1.0,WHAIT2 LCALL DELAY JB P1.0,WHAIT2STOPE:MOV C,P1.0 JNC STOPE LCALL DELAY MOV C,P1.0 JNC STOPE INC 26H LJMP STOREDECT: MOV C,P1.3 LCALL DELAY JC WHAIT2STOPY:MOV C,P1.3 JNC STOPY LCALL DELAY MOV C,P1.3 JNC STOPY DEC 26HSTORE: MOV 21H,26H MOV 20H,#00H MOV A,26H MOV B,#0AH DIV AB MOV 24H,B MOV 25H,A MOV 30H,#00H MOV 31H,#00H MOV 32H,24H MOV 33H,25H LJMP IF10WHAIT2:JB P3.3,IF10 LCALL DELAY JB P3.3,IF10 STOPG:JNB P3.3,STOPG LCALL DELAY JNB P3.3