籃球競賽30秒計(jì)時(shí)器畢業(yè)設(shè)計(jì),,.docVIP

哈爾濱學(xué)院工學(xué)院電子信息工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 籃球競賽30秒計(jì)時(shí)器 系 別 ： 工學(xué)院1專 業(yè) ： 電子信息工程 1班 級 ： 電子三班姓 名 ： 付瑩學(xué) 號 ： 12043326 指導(dǎo)教師： 林澤鴻 2014. 12. 29摘 要 本課程設(shè)計(jì)是脈沖數(shù)字電路的簡單應(yīng)用，設(shè)計(jì)了籃球競賽30秒計(jì)時(shí)器。此計(jì)時(shí)器功能齊全，可以直接清零、啟動、暫停和連續(xù)以及具有光電報(bào)警功能，同時(shí)應(yīng)用了七段數(shù)碼管來顯示時(shí)間。此計(jì)時(shí)器有了啟動、暫停和連續(xù)功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)計(jì)時(shí)功能，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，會發(fā)出光電報(bào)警信號。本設(shè)計(jì)完成的中途計(jì)時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)了在許多的特定場合進(jìn)行時(shí)間追蹤的功能，在社會生活中也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。此計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下3個(gè)組成，即計(jì)時(shí)模塊、控制模塊、以及譯碼顯示模塊。在設(shè)計(jì)此計(jì)時(shí)器時(shí)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)起來更加簡單、方便、快捷。此電路是以時(shí)鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，譯碼顯示為主要功能，在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個(gè)部分。關(guān)鍵詞 計(jì)時(shí)器 ； 光電報(bào)警 ； 模塊化. 第一章 計(jì) 時(shí) 器 概 述1.1 計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)及應(yīng)用 隨著社會文明的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的電子技術(shù)在各個(gè)學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域占有不可或缺地位。在我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程中，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。而計(jì)時(shí)器恰恰是數(shù)字電子技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，計(jì)時(shí)器是一個(gè)用來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它不僅可以用來計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，還常用來做數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻，執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算，以及其他特定的邏輯功能等等。 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.2.1基本要求：(1) 具有顯示30秒計(jì)時(shí)功能；(2) 系統(tǒng)設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)功能；(3) 在直接清零時(shí)，要求數(shù)碼管顯示器滅燈；(4) 計(jì)時(shí)器為30秒遞減計(jì)時(shí)，其計(jì)時(shí)間隔為1秒； (5) 計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不能滅燈，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號。1.2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)： （1） 根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能； （2） 熟悉電路中所用到的各集成塊的管腳及其功能； （3） 進(jìn)行電路的裝接、調(diào)試，直到電路能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求； 2.1、設(shè)計(jì)任務(wù)目的 1.根據(jù)單片機(jī)課程所學(xué)內(nèi)容，結(jié)合其他相關(guān)課程知識，設(shè)計(jì)電子秒表，以加深對單片機(jī)知識的理解，鍛煉實(shí)踐動手能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；2.熟悉匯編語言或C語言的程序設(shè)計(jì)方法，熟悉51系列單片機(jī)的使用；3.掌握單片機(jī)的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、I/O口、串行口通訊等功能；4.掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程、方法及實(shí)現(xiàn)22 設(shè)計(jì)方案使用STC89C51單片機(jī)作為核心控制部件，采用12M晶體振蕩器及30PF微小電容構(gòu)成振蕩電路；用1個(gè)四位一體共陰極數(shù)碼顯示管作為顯示部分，構(gòu)成數(shù)字式秒表的主體結(jié)構(gòu)，配合獨(dú)立式鍵盤和復(fù)位電路完成此秒表的計(jì)時(shí)、清零、停止、增減初始時(shí)間等各項(xiàng)功能2.3.1 8421BCD碼遞減計(jì)數(shù)器模塊計(jì)數(shù)器選用匯總規(guī)模集成電路74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)較為簡便，74LS192是十進(jìn)制可編程同步加鎖計(jì)數(shù)器，它采用8421碼二-十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、加鎖計(jì)數(shù)功能。圖2-3是74LS192外引腳及時(shí)序波形圖。圖中、分別是加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)的時(shí)鐘脈沖輸入端（上升沿有效）。是異步并行置數(shù)控制端（低電平有效）， 、分別是進(jìn)位、借位輸出端（低電平有效），CR是異步清零端，D3-D0是并行數(shù)據(jù)輸入殿，Q3-Q0是輸出端。74192的功能表見下表2-1所示。其工作原理是：當(dāng)=1，CR=0時(shí)，若時(shí)鐘脈沖加到端，且=1 2.4電路設(shè)計(jì)2.41單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.時(shí)鐘電路在XTAL1、XTAL2的引腳上外接定時(shí)元件（一個(gè)石英晶體和兩個(gè)電容），內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。在本設(shè)計(jì)中采用的12M的石英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個(gè)電容的大小對振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調(diào)作用。當(dāng)采用石英晶振時(shí)，電容可以在2040pF之間選擇。2.復(fù)位電路復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電自動復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。上電瞬間，電容兩端電壓不能突變，此時(shí)電容的負(fù)極和RESET相連，電壓全部加在了電阻上，RESET的輸入為高，芯片被復(fù)位。隨之+5V電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于0，芯片正常工作。并聯(lián)在電容的兩端為復(fù)位按鍵，當(dāng)復(fù)位按鍵沒有被按下的時(shí)候電路實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，在芯片正常工作后，通過按下按鍵使RST管腳出現(xiàn)高電平達(dá)到手動復(fù)位的效果。3.EA/VPP（31腳）的功能和接法51單片機(jī)的EA/VPP（31腳）是內(nèi)部和外部程序存儲器的選擇管腳。當(dāng)EA保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲器；對于現(xiàn)今的絕大部分單片機(jī)來說，其內(nèi)部的程序存儲器（一般為flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲器，而是直接使用內(nèi)部的存儲器。4.P0口外接上拉電阻51單片機(jī)的P0端口為開漏輸出，內(nèi)部無上拉電阻。所以在當(dāng)做普通I/O輸出數(shù)據(jù)時(shí)，由于V2截止，輸出級是漏極開路電路，要使“1”信號（即高電平）正常輸出，必須外接上拉電阻。2.4.1程序如下unsigned char Tab1 =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; / 段碼表 unsigned char Tab2 =0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; / 個(gè)位段碼表 unsigned int x; unsigned char k; sbit int0=P32; sbit int1=P33; sbit SUB60=P11; sbit S60=P12; sbit K5=P13; sbit K6=P14; sbit K7=P15; sbit K8=P16; /* 延 時(shí) 1ms 基 準(zhǔn) */ void delay1ms(unsigned int i) unsigned char j; while(i-) for(j=0;j125;j+) /1ms 基準(zhǔn)延時(shí)程序 12MHZ 晶振 ; /* * * 數(shù) 碼 管 顯 示 程 序 */ void Display(unsigned int x) P2=0xfe; /P2.0 引腳輸出低電平，DS6 點(diǎn)亮 P0=Tab1x/1000; /顯示百位 delay1ms(6); P2=0xfd; /P2.1 引腳輸出低電平，DS6 點(diǎn)亮 P0=Tab1x%1000/100; /顯示十位delay1ms(6); P2=0xfb; /P2.2 引腳輸出低電平，DS6 點(diǎn)亮 P0=Tab2x%100/10; /顯示個(gè)位 delay1ms(6); P2=0xf7; /P2.3 引腳輸出低電平，DS7 點(diǎn)亮 P0=Tab1x%10; /顯示 0.1 位 delay1ms(6); P2=0xff; /* 函數(shù)功能：主函數(shù) */ void main(void) x=0; TMOD=0x01; / TMOD=0000 0001B,使用計(jì)數(shù)器 T0 的工作方式 1 EA=1; /開起總中斷 ET0=1; /允許定時(shí)器 T0 的中斷 EX0=1; /允許外中斷 INT0 IT0=1; /INT0 為下負(fù)脈沖觸發(fā)方式TH0=(65536-50000)/256; /計(jì)數(shù)器 T0 高 8 位賦初值 TL0=(65536-50000)%256; /計(jì)數(shù)器 T0 低 8 位賦初值 TF0=0; /溢出標(biāo)志位清零 while(1) /* *K5 P1.3 按一次加 1 開關(guān) S1*/ if(K5=0) delay1ms(20); if(K5=0) x=x+10; while(!K5); /摁鍵關(guān)斷 摁一次觸發(fā)一次 /*K6 P1.4 按一次減 1 開關(guān) S2*/ if(K6=0) delay1ms(20); if(K6=0) if(x=0) x=10; /在 00.0 的時(shí)候停止 x=x-10; while(!K6); /摁鍵關(guān)斷 摁一次觸發(fā)一次 /* * *K7 P1.5 初 始 值 賦 值 為 60.0 秒 開 關(guān) S5*/ if(K7=0) delay1ms(20); if(K7=0) x=600; /賦初值 60.0 秒 while(!K7); /摁鍵關(guān)斷 摁一次觸發(fā)一次 /* * *S60 控 制 60S 停 止 開 關(guān) P1.2*/ if(x=600) if(S60=0) /如果 P1.2 口是低電平，秒表變化范圍 00.060.0 TR0=0; /* *K8 P1.6 清零 clear0 摁鍵開關(guān) S3*/ if(K8=0) delay1ms(20); /延時(shí)消震 if(K8=0) x=0; TR0=0; /數(shù)據(jù)清 0 數(shù)碼管顯示 000.0 /溢出標(biāo)志位清 0 /*數(shù)碼管顯示*/ Display(x); /*INT0 中斷函數(shù) 用于開始或暫停開關(guān) S4* */ void begin_stop() interrupt 0 if(int0=0) delay1ms(30); /延時(shí)消震 if(int0=0) TR0=TR0; /按鍵摁一次 讀秒開始或暫停 if(x=0&SUB60=0) TR0=0; /* *T0 計(jì)數(shù)器中斷 控制每隔加 0.1 秒*/ void add_one0() interrupt 1 k+; if(k=2) k=0; TF0=0; if(SUB60=1) /當(dāng) P1.1 口是高電平時(shí)秒表加 0.1s /當(dāng) P1.1 口是低電平時(shí)秒表減 0.1s x=x+1; /秒表加 0.1s else x=x-1; /秒表減 0.1s if(x=0) TR0=0; if(x=9999) TR0=0; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; /計(jì)數(shù)器 T0 高 8 位賦初值 /計(jì)數(shù)器 T0 低 8 位賦初值2.4.2數(shù)碼管顯示模塊設(shè)計(jì)顯示部分采用動態(tài)顯示。數(shù)碼管動態(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，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(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)碼管的共陰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)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的位選通端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。動態(tài)顯示是利用人眼視覺暫留特性來實(shí)現(xiàn)顯示的。事實(shí)上，顯示器上任何時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管有顯示。由于各數(shù)碼管輪流顯示的時(shí)間間隔短、節(jié)奏快，人的眼睛反應(yīng)不過來，因此看到的是連續(xù)顯示的現(xiàn)象。為防止閃爍延時(shí)的時(shí)間在1ms左右，不能太長，也不能太短。2.3.3 輔助時(shí)序控制模塊為了保證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 , 在設(shè)計(jì)控制電路時(shí) , 應(yīng)正確處理各個(gè)信號之間的時(shí)序關(guān)系。從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可知 , 控制電路要完成以下四項(xiàng)功能 : 操作 “直接清零”開關(guān)時(shí) , 要求計(jì)數(shù)器滅燈。 閉合 “啟動” 開關(guān)時(shí) , 計(jì)數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能 , 顯示器顯示 30 秒字樣 ; 斷開“啟動”開關(guān)時(shí) , 計(jì)數(shù)器開始進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)。 當(dāng) “暫停 / 連續(xù)”開關(guān)處于 “暫?！蔽恢脮r(shí) , 控制電路封鎖時(shí)鐘脈沖信號 CP , 計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù) , 顯示器上保持原來的數(shù)不變 ，“暫停 / 連續(xù)” 開關(guān)處于“連續(xù)”位置時(shí) , 計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)。 當(dāng)計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)到零 ( 即定時(shí)時(shí)間到 ) 時(shí) , 控制電路應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號 , 使計(jì)數(shù)器保持零狀態(tài)不變 , 同時(shí)報(bào)警電路工作。如圖2-7所示. 當(dāng)計(jì)數(shù)到零時(shí),兩計(jì)數(shù)器借位端輸出多為低（0）,故本設(shè)計(jì)將高位片借位反饋到二極管負(fù)極性端,此時(shí)+5V電源經(jīng)1k電阻使發(fā)光二極管發(fā)出光電報(bào)警信號,完成報(bào)警功能,而在遞減計(jì)數(shù)時(shí),端輸出為高（1）,二極管不報(bào)警. 圖2-9 74LS48管腳圖2.共陰極七段LED顯示器是較常用的顯示數(shù)碼管，但在使用時(shí)要注意的是：1.看清楚自己用的數(shù)碼管是共陰極還是共陽極的，最好在焊之前用萬電用表測一下它的極性，其管腳圖如下圖2-10所示，如果為共陰極的，其管腳COM端接地；如果為共陽極的，起管腳COM段要接高電平。2.還要注意在數(shù)碼管電路上加上一保護(hù)電阻，起限電流的作用。圖2-10 共陰極七段LED顯示器管腳圖 第三章 安裝與測試 3.1 電路的安裝電路安裝要注意幾個(gè)原則：1.先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊的等；2. 布線盡量使電源線和地線靠近實(shí)驗(yàn)電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用；3. 最好分模塊安裝等等。此外焊接時(shí)不能出現(xiàn)虛焊、假焊、漏焊，更不能出現(xiàn)過焊，因?yàn)橛行┢骷?，不能耐高溫，比如焊接三極管時(shí)，電烙鐵絕對不能停留太久。3.2 電路的調(diào)試 調(diào)試時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，電路安裝完畢后，首先應(yīng)檢查電路各部分的接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件的引腳之間有無短路，器件有無接錯。再接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。 第四章 設(shè)計(jì)體會 這次的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，是我感受最深收獲最大的一次。最為一個(gè)電子系的學(xué)生，設(shè)計(jì)肯定是我們以后的發(fā)展方向。這正好是一次最好的理論結(jié)合實(shí)踐。從通過理論設(shè)計(jì)，到仿真軟件仿真，