單片機(jī)拔河器實訓(xùn)報告

1、 單片機(jī)綜合設(shè)計報告設(shè)計課題：拔河游戲模擬機(jī) 學(xué) 院：桂林電子科技大學(xué)北海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)：電子信息工程技術(shù) 作 者：陸業(yè)曉 學(xué) 號：1012220705 日 期：2011年12月16日 目錄摘要. 1、課題背景.31、 設(shè)計任務(wù)分析.42、 實驗設(shè)計思路.43、 實驗設(shè)計方案.5 1、方案一.5 2、方案二.7 3、方案對比與選擇.94、 元器件選用與電路圖.95、 實驗程序.116、 總結(jié).137、 參考文獻(xiàn).13課題背景 隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已有越來越多的人從普遍使用匯編語言逐漸過過度到使用高級語言開發(fā)，其中又以C語言為主，市場上集中常見的單片機(jī)均有其c語言開發(fā)壞境，應(yīng)

2、用于51系列單片機(jī)開發(fā)的c語言，通常簡稱為c51語言?，F(xiàn)在忠實開發(fā)工具與仿真工具的使用，既便于多媒體教學(xué)，有方便學(xué)生學(xué)習(xí)，例題豐富詳實，可操作性強(qiáng)，每章均配有實訓(xùn)，內(nèi)涵思考與練習(xí)，內(nèi)容選擇難易適中，符合高職高專的教學(xué)要求。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件系統(tǒng)是指單片機(jī)以及擴(kuò)展的存儲器、IO接口、外圍擴(kuò)展的功能芯片以及接口電路。軟件系統(tǒng)包括監(jiān)控程序和各種應(yīng)用程序。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)是整個系統(tǒng)的核心，對整個系統(tǒng)的信息輸入、處理、信息輸出進(jìn)行控制。與單片機(jī)配套的有相應(yīng)的復(fù)位電路、時鐘電路以及擴(kuò)展的存儲器和IO接口，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能夠運(yùn)行 一、設(shè)計任務(wù)分析：單片機(jī)課程設(shè)計是

3、單片機(jī)電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是為了理論結(jié)合實際的電子基礎(chǔ)知識，驗證，鞏固和消化電子技術(shù)基本知識，綜合應(yīng)用單片機(jī)電子技術(shù)解決生產(chǎn)第一線的實際問題，提高基本的專業(yè)動手能力，進(jìn)一步培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，以后更好的為社會服務(wù)。設(shè)計主要內(nèi)容及要求 ：1、設(shè)計一個模擬拔河游戲比賽的邏輯電路。2、電路使用7個發(fā)光二極管，開機(jī)后只有中間的一個發(fā)亮，此亮點表示拔河的中心。3、比賽雙方各持一個按鈕，快速不斷地按動按鈕，產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一位。4、亮點移到任一方終端發(fā)光二極管時，勝利信號燈就會亮，這一方就獲勝，此時，雙方的按鈕都應(yīng)無作用，輸出狀

4、態(tài)保持，只有復(fù)位后，在拔河繩子中間的發(fā)光二極管重新亮。 二、實驗設(shè)計思路基本要求如下： （1）比賽開始時，由裁判下達(dá)命令后，甲乙雙方才能輸入信號。（2）“電子繩”由7個LED管構(gòu)成， 裁判下達(dá)“開始比賽”的命令后，位于“電子繩”中點的LED點亮。甲乙雙方通過按鍵輸入信號，使發(fā)亮的LED管向自己一方移動，并阻止其向?qū)Ψ窖由?。?dāng)自己一方終點的LED管點亮?xí)r，表示比賽結(jié)束。由裁判按復(fù)位鍵使電路復(fù)位。三、總體設(shè)計方案：3、1電路設(shè)計原理拔河游戲機(jī)需用7個發(fā)光二極管排列成一行，開機(jī)后只有中間一個點亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向

5、移動，每按一次，亮點移動一次。移到任一方終端二極管點亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心線。3、2電路設(shè)計方案：方案一:1、1 電路原理圖： 復(fù)位 晶振起振電路單片機(jī)控制電路亮點顯示復(fù)位 上圖一（電路框圖）圖二（原理圖） 1、2電路工作原理本實驗方案采用單片機(jī)電路，有晶振電路為單片機(jī)提供脈沖輸出，單片機(jī)芯片通過程序的燒錄將其信號通過按鍵S2，S3控制單片機(jī)的P2的I/O口的高低電平，使其按鍵對7個輸出端控制LED的亮暗。單片機(jī)原始狀態(tài)輸出低電位。當(dāng)按動S2、S3兩個按鍵時，單片機(jī)輸出驅(qū)動電平指示燈點亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮點移到任何一方終端后，這一狀態(tài)被鎖

6、定。如按動復(fù)位鍵，亮點又回到中點位置，比賽又可重新開始。1、3各單元電路設(shè)計：1、 電源及復(fù)位電路電路： 電源電路為整個拔河器電路提供電壓輸入，使其運(yùn)行，開關(guān)S1每當(dāng)按下幾位比賽復(fù)位，當(dāng)勝利一方獲勝時，則通過復(fù)位電路使其重新開始比賽2、晶振電路： 單片機(jī)晶振電路為單片機(jī)提供工作信號，12M晶振的工作速度為每秒12M，連接晶振電路是，必須先經(jīng)過晶振再經(jīng)過電容，不然影響單片機(jī)程序的燒錄下圖為晶振電路：晶振電路通過單片機(jī)XTAL1，XTAL2兩I/0口為單片機(jī)輸入脈沖 3、單片機(jī)控制電路： 晶振電路為單片機(jī)提供時序，使單片機(jī)開始工作，按動按鈕S2、S3使輸入信號，單片機(jī)對輸入的信號進(jìn)行處理，輸出信號

7、到譯碼器。電路如圖：按鍵S2接單片機(jī)的P2.0口，S3接單片機(jī)的P2.1口，通過這兩個口控制拔河雙方4、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路： 1、如果P0不用，那J34上拉電阻也不需要，用到哪個IO就在哪個IO上加上 拉電阻。如果是一個P口的8個IO都要用，就統(tǒng)一用排阻（SIP9封裝）。 2、有一個電源指示燈。 3、下載線只要把P3.0 P3.1引出來接實驗箱或下載線即可。 4、有一個晶振12M或11.0592M，兩個小電容20p。 5、復(fù)位電路的手動復(fù)位按鍵（S54）可要，可不要。 方案二：1、1 電路原理圖：圖一， 圖二分別為拔河游戲機(jī)的電路框圖、整機(jī)邏輯圖。2、2 電路工作原理：可逆計數(shù)器CC40193

8、原始狀態(tài)輸出4位二進(jìn)制數(shù)0000，經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈Q0點亮。當(dāng)按動A、B兩個按鍵時，分別產(chǎn)生兩個脈沖信號，經(jīng)整形后分別加到可逆計數(shù)器上，可逆計數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動電平指示燈點亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮點移到任何一方終端后，由于控制電路的作用，使這一狀態(tài)被鎖定，而對輸入脈沖不起作用。如按動復(fù)位鍵，亮點又回到中點位置，比賽又可重新開始。將雙方終端指示燈的正端分別經(jīng)兩個與非門后接到2個十進(jìn)制計數(shù)器CC4518的使能端EN，當(dāng)任一方取勝，該方終端指示燈點亮，產(chǎn)生1個下降沿使其對應(yīng)的計數(shù)器計數(shù)。這樣，計數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數(shù)。2、3各單元電路的設(shè)計：1.編碼電路的設(shè)計：由

9、雙時鐘二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器CC40193構(gòu)成，它有2個輸入端，4個輸出端，能進(jìn)行加減計數(shù)。通過編碼器來控制電平指示燈的顯示，加計數(shù)時向右移動，進(jìn)行減計數(shù)時，向相反方向移動。3.譯碼電路：由4線16線譯碼器CC4514構(gòu)成。譯碼器的輸出Q0Q15中選9個接電平指示燈，電平指示燈的負(fù)端接地，而正端接譯碼器；這樣，當(dāng)輸出為高電平時電平指示燈點亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，Y0輸出為1，中心處指示燈首先點亮，當(dāng)編碼器進(jìn)行加法計數(shù)時，亮點向右移，進(jìn)行減法計數(shù)時，亮點向左移。電路圖如下圖所示：4.控制電路：LD由異或門CC4030和與非門CC4011構(gòu)成，其作用是指示出誰勝誰負(fù)。當(dāng)亮點移到任何一方的

10、終端時，判該方為勝，此時雙方的按鍵均宣告無效。將雙方終端指示燈的正接至異或門的2個輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門輸 出為“1”，經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平“0”，再送到CC40193計數(shù)器的置數(shù)端,于是計數(shù)器 停止計數(shù)，處于預(yù)置狀態(tài)，由于計數(shù)器數(shù)據(jù)端D0、D1、D2、D3和輸出Q0、Q1、Q2、Q3對應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對脈沖不起作用。電路圖如下圖所示：5.勝負(fù)顯示：由計數(shù)器CC4518和譯碼顯示器構(gòu)成。將雙方終端指示燈正極經(jīng)與非門輸出后分別接到2個CC4518計數(shù)器的EN端，CC4518的兩組4位BCD碼分別接到實驗箱中的兩組譯碼顯示器的8、4、2、1插孔上。

11、當(dāng)一方取勝時，該方終端指示燈發(fā)亮，產(chǎn)生一個上升沿，使相應(yīng)的計數(shù)器進(jìn)行加一計數(shù)，于是就得到了雙方取勝次數(shù)的顯示，若1位數(shù)不夠，則進(jìn)行2位數(shù)的級連。電路圖如下：6.復(fù)位控制：CC40193的清零端CR接一個電平開關(guān)，作為一個開關(guān)控制，進(jìn)行多次比賽而需要的復(fù)位操作，使亮點返回中心點。CC4518的清零端RD也接一個電平開關(guān)，作為勝負(fù)顯示器的復(fù)位來控制勝負(fù)計數(shù)器使其重新計數(shù)。3、2方案比較與選擇 方案一與方案二對比，在學(xué)了并會使用單片機(jī)的前提基礎(chǔ)下，方案一顯得更加簡單，所用的芯片也較少，方案二所用芯片多，焊接較為復(fù)雜，同時方案是通過單片機(jī)實現(xiàn)數(shù)電芯片的功能，使其更加簡單快捷，而且成本相對來比較低，也更

12、加能加深對單片機(jī)程序?qū)W習(xí)和理解，相比之下方案一的電路做起來也比較輕松，不容易出錯。但方案一沒有顯示電路，這是方案一的缺點。最后還是選擇了方案一，因為方案一的電路所用器件較少，焊接也較為容易。四、元器件的選用及電路圖4、1元件的選用51單片機(jī) 1片電阻： 1K/ 10K/300 1個/1個/1個晶振 12M 1片 開關(guān) 4個 電容 30pF /10pF 2個/1個 LED 9個 PCB板 計算機(jī)一臺 PC機(jī)一臺4、2電路仿真圖 4、3拔河器電路原理圖4、4電路PCB圖4、5拔河器實物圖5、 實驗程序：#include <AT89X51.H>#define Leds P0#define

13、 off 1#define on 0sbit key1=P20; sbit key2=P21;sbit led=P07;unsigned char counter;unsigned char code numtab10=0x7e,0x18,0xb6,0xba,0xd8,0xea,0xee,0x38,0xfe,0xfa;unsigned char state;void delay(unsigned char delay_time)unsigned char a,b,c;for(a=0;a<delay_time;a+)for(b=0;b<3;b+)for(c=0;c<220;c+

14、);void main()unsigned char a=0;state=0xf7;Leds=0xf7;counter=1;while(counter)if(key1=on)if(key1=on)a=a+1;if(key2=on)if(key2=on)a=a+2;if(a=1)state=state<<1; state=state|0x01; Leds=state;a=0;if(a=2)state=state>>1;state=state|0x80;Leds=state;a=0;if(state=0xfe)led=0;counter=0;if(state=0xdf)le

15、d=0;counter=0;六、調(diào)試電路板與程序聯(lián)調(diào)過程中遇到的問題及解決方案： 1、PCB圖中因為按鍵管腳尺寸錯誤，使其按鍵不能插入，通過對按鍵封裝的重新布置才能使其正常工作 2、電路板按鍵部分的GND連接錯誤，通過對導(dǎo)線進(jìn)行拆除，重新焊接，使其按鍵兩個相對距離較短的管腳進(jìn)行連接才能使用 3、晶振電路連接錯誤，應(yīng)先通過晶振再經(jīng)過電容，不然不能使其程序燒錄 4、電路其中有個開關(guān)無作用。本開關(guān)不影響實驗電路六、總結(jié)：6、1實驗結(jié)果： 按方案一制作完成電路板后,經(jīng)調(diào)試,電路工作正常,基本符合本實驗任務(wù)要求.由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號,經(jīng)單片機(jī)電路后,甲乙均能有效計數(shù),當(dāng)信號燈移到任一方終端指示燈點亮，則這一方就獲勝，按復(fù)位鍵后，亮點重新回到中點，又可以重新開始游戲。6、2實驗評價： 本實驗采用單片機(jī)實驗電路，電路雖然比較簡單，并能實現(xiàn)大部分的功能，但編寫的51單片機(jī)的程序還不完美，存在一些缺陷，與最終的要求還是有一定的差距。還有就是沒有加上顯示電路，不能顯示每一方獲勝的次數(shù)，這是本實驗還需繼續(xù)改進(jìn)的地方。6、3實驗心得：這次的設(shè)計，我還接觸到了很多新的東西，學(xué)會了怎樣畫原理圖、使用PCB軟件，怎么仿真，怎樣轉(zhuǎn)印電路圖，怎么做PCB板等。