單片機(jī)課程設(shè)計(jì)-籃球計(jì)時(shí)器

1、信息工程學(xué)院?單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)?緒論 籃球比賽中除了有總時(shí)間倒計(jì)時(shí)外，為了加快比賽的節(jié)奏，規(guī)那么還要求進(jìn)攻方在24秒內(nèi)有一次投籃動(dòng)作，否那么視為違例。以下為一個(gè)籃球比賽計(jì)時(shí)器，該計(jì)時(shí)器采用按鍵操作、數(shù)碼管顯示，非常實(shí)用。此計(jì)時(shí)器也可作為其他球類比賽的計(jì)時(shí)器。 本課程設(shè)計(jì)介紹了一個(gè)基于單片機(jī)的籃球比賽計(jì)時(shí)器硬件設(shè)計(jì)，包括STC89C51, 2個(gè)八段共陽(yáng)數(shù)碼管顯示、上電復(fù)位電路、時(shí)鐘發(fā)生電路等根本模塊的設(shè)計(jì)。其功能土要有:一場(chǎng)籃球比賽共分四節(jié)，每節(jié)12分:每次進(jìn)攻為24秒，計(jì)時(shí)器的顯示均為倒計(jì)時(shí)方式，24秒計(jì)時(shí)用兩位數(shù)碼管顯示;所有的計(jì)時(shí)都要具有暫停、繼續(xù)、復(fù)位;當(dāng)球員的持球時(shí)間超過(guò)2

2、4秒時(shí)，24秒倒計(jì)時(shí)減為零且有蜂鳴器報(bào)警提示。本次課程設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)24秒籃球比賽計(jì)時(shí)器。1系統(tǒng)工作原理1.1 功能說(shuō)明隨著信息時(shí)代的到來(lái)，電子技術(shù)在社會(huì)生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，運(yùn)用模電和數(shù)電知識(shí)設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品成為社會(huì)生活中不可缺少的一局部。在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時(shí)間不能超過(guò)24秒，否那么就犯規(guī)了。大多數(shù)籃球計(jì)時(shí)器的主控芯片為AT89C51，采用12MHz晶振，P0.0-P0.7作數(shù)碼顯示端。24秒計(jì)時(shí)開(kāi)始，A3為24秒復(fù)位開(kāi)啟鍵(投籃或交換控球時(shí)按下此鍵);A4為24秒計(jì)時(shí)停止鍵(有違例時(shí)按下此鍵); A5為24秒計(jì)時(shí)啟動(dòng)鍵;A6為總復(fù)位鍵。而此次我們?cè)O(shè)計(jì)的是

3、1個(gè)簡(jiǎn)易籃球比賽計(jì)時(shí)器。最簡(jiǎn)單的籃球球計(jì)時(shí)器是24秒倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器。也就是本次課程設(shè)計(jì)的課題。24秒籃球計(jì)時(shí)器要求設(shè)置外部操作開(kāi)關(guān)，控制計(jì)數(shù)器的直接復(fù)位、啟動(dòng)和暫停，并且計(jì)時(shí)電路遞減計(jì)時(shí)，每隔1秒鐘，計(jì)時(shí)器減1，當(dāng)計(jì)時(shí)器減0時(shí)，顯示器上顯示00，同時(shí)發(fā)出蜂鳴器報(bào)警信號(hào)。1.2根本原理AT89C51單片機(jī)顯示驅(qū)動(dòng)74LS57324秒計(jì)時(shí)器的總體參考方案框圖如圖1所示，它包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路和輔助時(shí)序控制電路等五個(gè)模塊組成。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計(jì)數(shù)器完成24秒倒計(jì)時(shí)功能，而控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接復(fù)位、啟動(dòng)技術(shù)、暫停以及連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈

4、、定時(shí)時(shí)間到報(bào)警等功能。數(shù)碼管顯示按鍵蜂鳴器報(bào)警圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2 設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單元主控機(jī)系統(tǒng)采用了AT89C51單片機(jī)，它含有128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)置4K 的電可擦除FLASH ROM，可重復(fù)編程，大小滿足主控機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以不必再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。復(fù)位電路和晶振電路是AT89C51 工作所需的最簡(jiǎn)外圍電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖2.1所示。在復(fù)位電路中，按一下復(fù)位開(kāi)關(guān)就使在RST端出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平，外接11.0592M 晶振和兩個(gè)30pF 電容組成系統(tǒng)的內(nèi)部時(shí)鐘電路。2.2 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能

5、力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)的存儲(chǔ)器ROM和RAM是嚴(yán)格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲(chǔ)器，只存放程序，用戶數(shù)據(jù)。固定常數(shù)，及數(shù)據(jù)表格。RAM那么為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，為滿足控制需要，單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯控制能力用作工作區(qū)及存放特別是單片機(jī)具有很強(qiáng)的位處理能力。2.2.1 AT89C51單片機(jī)引腳功能簡(jiǎn)介1AT89C51有40個(gè)引腳，各引腳功能如下所示: 圖2.1 AT89C51引腳圖電源引腳Vcc和VssVc

6、c(電源端):供電電壓，為+5V。VssGND:接地端。 (2)輸入/輸出端口P0. P1, P2和P3 PO口:P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。PO能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在Flash編程時(shí)，PO口作為原碼輸入口，當(dāng)Flash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，PO輸出原碼，此時(shí)PO外部必須被拉高。 P1口:P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故

7、。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。P2口:P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1'，時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口:P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入，"1'，后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。

8、此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3)振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的上下電平要求的寬度。2.3功能單元模塊1)常開(kāi)型按鈕開(kāi)關(guān) 控制模塊

9、是由鍵盤輸入，鍵盤是一組按鍵的集合，它是最常見(jiàn)的單片機(jī)輸入設(shè)備，是一種常開(kāi)型按鈕開(kāi)關(guān)。常態(tài)時(shí)，按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，如圖2.3所示，鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由一專門的硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編號(hào)或鍵值的稱為編碼鍵盤，如BCD碼鍵盤、ASCII碼鍵盤等;靠軟件識(shí)別的稱為非編碼鍵盤。圖2.2常開(kāi)型按鈕開(kāi)關(guān)2)七段數(shù)碼顯示管 單片機(jī)中通常用7段LED構(gòu)成字型“8，另外，還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)發(fā)光一極管，以顯示數(shù)字、符號(hào)及小數(shù)點(diǎn)。這種顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種，此課程設(shè)計(jì)采用的是共陽(yáng)極。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。一位顯示器由8個(gè)發(fā)

10、光二極管組成，其中，7個(gè)二極管構(gòu)成字型“8的各個(gè)筆畫a-g，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。將多個(gè)LED顯示塊組合在一起就構(gòu)成了多位LED顯示器。每個(gè)LED顯示器的段引腳稱為段選線，公共端稱為位選線。段選線控制顯示的字符，位選線控制該LED的亮和滅。3蜂鳴器由于蜂鳴器在使用時(shí)需要三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，這里我們使用的是PNP型三極管，蜂鳴器接e極，再接高電平。  在基極輸入高電平時(shí)，三極管不導(dǎo)通，蜂鳴器不響，在基極輸入低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器被驅(qū)動(dòng)并發(fā)聲。2.3硬件設(shè)計(jì)電路 設(shè)計(jì)思路:選用AT89C51作為主控芯片，晶振是12MHz，機(jī)械周期為1 ms，所以循環(huán)20次為l秒。PO口

11、作為段碼輸出，P3.3, P3.4作為位控，高電平有效。數(shù)碼管是液晶顯示，采用動(dòng)態(tài)顯示，兩個(gè)串行口作為中斷入口，高電平有效，啟動(dòng)TO定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，低電平有效。圖2.4是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖 圖2.4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖 時(shí)間設(shè)置完后，啟動(dòng)定時(shí)器TO開(kāi)始定時(shí)計(jì)數(shù)。計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)，比方:設(shè)置的時(shí)間為24秒鐘，那么在LED上顯示24兩位數(shù)。定時(shí)TO計(jì)數(shù)24秒后中斷返回，繼續(xù)定時(shí)計(jì)數(shù)下一個(gè)24秒;同時(shí)那么在2位LED顯示器上顯示，表示時(shí)間已經(jīng)過(guò)去1秒鐘，即為23要按下鍵，即可暫停計(jì)時(shí)秒。這樣一直持續(xù)下去。直到變?yōu)椤?0時(shí)表示賽程結(jié)束。如果比賽中裁判叫停，那么只要按下暫停按鍵，即可暫停計(jì)時(shí)。3 軟

12、件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)主程序 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可分析并設(shè)計(jì)圖程序流程圖，采用24秒倒計(jì)時(shí)，所以復(fù)位值為24秒，倒計(jì)時(shí)到0時(shí)，數(shù)碼管顯示為00，開(kāi)始判斷，并報(bào)警。開(kāi)關(guān)A1控制復(fù)位，A2控制暫停，A3控制啟動(dòng)。以下是籃球計(jì)時(shí)器24秒倒計(jì)時(shí)的程序流程圖：開(kāi)始結(jié)束蜂鳴器報(bào)警Y暫停鍵是否按下N定時(shí)時(shí)間到否倒計(jì)時(shí)開(kāi)始YY初始化 N啟動(dòng)鍵是否按下N 圖3.1 主程序流程圖3.2 中斷程序定時(shí)器定時(shí),每隔50毫秒進(jìn)入中斷一次。進(jìn)入20次，完成1秒計(jì)時(shí)。數(shù)碼管顯示數(shù)字減1。3.3鍵盤程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒(méi)有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán)主程序，一旦右按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。4

13、 結(jié)論 本次課程設(shè)計(jì)是我到目前為止覺(jué)得最有意義也是收獲最大的一次實(shí)習(xí)，可以說(shuō)是有苦也有甜。身為電子信息工程系的學(xué)生，設(shè)計(jì)是我們將來(lái)必須的技能口而這次課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的平臺(tái)。 從通過(guò)理論設(shè)計(jì)，到確定具體方案，再到仿真軟件仿真，最后到調(diào)試電路、顯示結(jié)果。整個(gè)過(guò)程都需要我充分利用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行思考、借鑒。可以說(shuō)，本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)前面所學(xué)知識(shí)進(jìn)行的一次比擬綜合的檢驗(yàn)。總的來(lái)說(shuō)，這次課程設(shè)計(jì)雖然很累，但非常充實(shí)。在這次實(shí)習(xí)中，正確的思路是很重要的，只要設(shè)計(jì)思路是正確的，那么才可能成功。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)前必須做好充分的準(zhǔn)備，認(rèn)真查找詳細(xì)的資料，為我們?cè)O(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的根底。

14、如果說(shuō)前面的電路的理論設(shè)計(jì)是多么令人頭痛的事，那么安裝、調(diào)試過(guò)程那么是一個(gè)考驗(yàn)人的耐心的過(guò)程，對(duì)電路的安裝、分析調(diào)試要一步一步來(lái)，不能急躁。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)以前學(xué)過(guò)的理論知識(shí)起到了很好的回憶作用，同時(shí)還彌補(bǔ)了之前對(duì)單片機(jī)知識(shí)的相關(guān)漏洞。剛開(kāi)始，我對(duì)課程設(shè)計(jì)是一無(wú)所知，就連按照硬件圖來(lái)寫匯編程序，都是一個(gè)很大的問(wèn)題。后來(lái)在實(shí)驗(yàn)室同學(xué)的耐心指導(dǎo)下，我終于知道了如何編寫程序，焊接實(shí)物。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了很多疑難點(diǎn)，通過(guò)同學(xué)間的討論，并在老師指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，最終完成基于單片機(jī)的籃球比賽計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)。是一個(gè)24秒計(jì)時(shí)電路，并具有時(shí)間顯示的功能。 當(dāng)然，要做好本次的課程設(shè)計(jì)，熟練地掌握課本上的理論

15、知識(shí)是前提。而且這次的課程設(shè)計(jì)老師在驗(yàn)收時(shí)還要求學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，辯論。這就更加促進(jìn)了我們?nèi)フJ(rèn)真的去完成這次課程設(shè)計(jì)，同時(shí)也只有這樣刁一能催促學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行一定的分析和調(diào)試。 雖然這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我們遇到了很多問(wèn)題，比方說(shuō)程序、流程圖的仿真，我們還不能如魚(yú)得水，還不是很熟練，經(jīng)常熬夜對(duì)程序進(jìn)行修改，但是我仍然非常感謝有這么一個(gè)時(shí)機(jī)，老師的耐心指導(dǎo)也讓我們懂得了不少知識(shí)。 總體來(lái)說(shuō)，這次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。在摸索改如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過(guò)程中培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了實(shí)際動(dòng)手能力，在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路的艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到了成功的喜悅。參考文獻(xiàn) 1樓然苗單片機(jī)課程設(shè)

16、計(jì)指導(dǎo)【M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，出版年:2ao年.2何立民.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程【M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，出版年:2004年，3童詩(shī)白模擬電子技術(shù)根底【M.北京:北京高等教育出版社，出版年:2001年.4李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)!M.北京;北京航空航天大學(xué)出版社，出版年:1999年.5張俊漠.單片機(jī)巾級(jí)教程【M北京:北京航空航天人學(xué)出版社，出版年:1999年.【6余永權(quán).Flash單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社，出版年:1997年.附錄A 源程序#include<reg52.h>#define uint unsigned int #define u

17、char unsigned char sbit w1=P33; /十位位選 sbit w2=P34; /個(gè)位位選 sbit key1=P35; sbit key2=P36; sbit key3=P37; sbit BEEP=P10; /報(bào)警器控制位 sbit LED=P11； sbit left=P26; sbit right=P27; unit num,num1,shi,ge;int num; uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, /數(shù)碼管相應(yīng)的段選碼0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x

18、86,0x8e ;void delay(unit z) unit x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);/*按鍵掃描函數(shù)*/ void keyscan() if(key1=0) /開(kāi)始計(jì)數(shù) delay(10); /延時(shí)消抖 if(key1=0) while(!key1); /松手檢測(cè)TR0=1;beep = 1;led = 1; if(key2=0) /暫停計(jì)數(shù) delay(10); /延時(shí)消抖 if(key2=0) while(!key2); /松手檢測(cè)TR0=0;beep = 1;led = 1; if(key3=0) /重新計(jì)時(shí) delay(10); /延時(shí)消抖 if(key3=0) TR0=0;while(!key3); /松手檢測(cè) num