籃球記分牌單片機實訓報告

.z.-----總結(jié)資料編號：設(shè)計說明書題目：籃球計分牌學院：**電子科技大學職業(yè)技術(shù)學院專業(yè)：電子信息工程技術(shù)學生**：學號：指導教師：職稱：講師題目類型：理論研究實驗研究√工程設(shè)計工程技術(shù)研究軟件開發(fā)2014年12月日-.z.摘要伴隨著信息傳播技術(shù)的開展，NBA在年輕人中越來越流行。在我們校園的每一個角落都能發(fā)現(xiàn)籃球比賽的身影。籃球賽計分器是為了解決籃球比賽時計分與計時準確的問題。此裝置利用單片機AT89C51完成了計時和計分的功能。本文詳細地介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計過程，設(shè)計由AT89C51編程控制四位數(shù)碼管作顯示的球賽計時計分系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有賽程定時設(shè)置，賽程時間暫停,及時刷新甲、乙雙方的成績等功能。它具有價格低廉，性能穩(wěn)定，操作方便并且易于攜帶等特點。廣泛適合各類學?；蛘咝⌒蛨F體作為賽程計時計分。關(guān)鍵詞:AT89C51；籃球賽計分牌；四位數(shù)碼管；動態(tài)顯示；-.z.目錄引言11系統(tǒng)概述21.1選題背景21.2設(shè)計要求22設(shè)計原理22.1硬件局部22.2軟件局部23硬件電路設(shè)計與分析33.1硬件框架圖33.2單片機最小系統(tǒng)33.2.1STC89C52芯片介紹33.2.2時鐘電路43.2.3復位電路53.3四位數(shù)碼管53.3.1數(shù)碼管的介紹53.3.2四位數(shù)碼管共陽和共陰的區(qū)分6數(shù)碼管的驅(qū)動方式73.474HC573芯片介紹74軟件設(shè)計與分析84.1程序主流程圖：84.2初始化定時器程序94.3四位共陰數(shù)碼管的動態(tài)顯示程序95系統(tǒng)調(diào)試105.1硬件調(diào)試105.1.1最小系統(tǒng)調(diào)試105.1.2四位數(shù)碼管調(diào)試105.2軟件調(diào)試105.3脫機運行調(diào)試116總結(jié)12辭13參考文獻14附錄1：籃球計分牌原理圖15附錄2：籃球計分牌PCB圖16附錄3：籃球計分牌仿真圖17附錄4：程序18-.z.引言隨著社會的開展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的電子產(chǎn)品開場進入人們的生活。同時伴隨著信息傳播技術(shù)的開展，NBA在年輕人中越來越流行。在我們校園的每一個角落都能發(fā)現(xiàn)籃球比賽的身影，由于體育競賽的不可重復性，決定了籃球計分牌是一個實用性很強、可靠性要求極高的以計算機技術(shù)為核心的電子效勞系統(tǒng)。因此，籃球計分牌自身組成獨立的采集、分配、評判、顯示發(fā)布系統(tǒng)，做到所以信息的實時、準確、快捷、權(quán)威。電子計時計分設(shè)備是各類體育競賽中不可缺少的電子設(shè)備，籃球計分牌設(shè)計是否合理，關(guān)系到整個體育比賽系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和可靠，并直接影響到整個體育比賽的順利進展?；@球計分牌可取代傳統(tǒng)記分員手動翻動記分牌的工作模式，比照賽的比分和時間進展快速采集記錄，加工處理。本次設(shè)計的籃球計時計分器，電路簡單，而且易懂，使操作使用者使用非常方便，本錢較低，靈敏可靠，計錄準確，連接簡單，具有非常高的實用價值。1系統(tǒng)概述1.1選題背景體育比賽計分系統(tǒng)是對體育比賽過程中所產(chǎn)生的比分等數(shù)據(jù)進展快速采集記錄，籃球比賽是根據(jù)運動隊在規(guī)定的比賽時間里得分多少來決定勝負的?；@球比賽中一個重要的環(huán)節(jié)就是計分工作，但人工計分耗時耗力，所以針對這種情況設(shè)計一個電路簡單，易懂、易操作的籃球比賽計分板，來及時的記錄比賽比分。1.2設(shè)計要求〔1〕使用四位數(shù)碼管其中3位數(shù)碼管顯示籃球分數(shù)；〔2〕通過4個按鍵進展AB兩隊分別加1分或減1分；〔3〕發(fā)揮局部：可以計時。2設(shè)計原理2.1硬件局部主控芯片采用AT89C52；顯示局部采用四位共陰數(shù)碼管；時鐘電路采用12MHZ的石英晶體振蕩器，將其和單片機對應的引腳正確連接，將晶振產(chǎn)生的時鐘信號作為定時信號；復位電路采用傳統(tǒng)RC復位電路?；@球計分牌分為兩個局部：開關(guān)控制、數(shù)碼管顯示。P1口接4個按鍵，分別作為給AB兩隊加減1分功能；P3口接2個按鍵，1個用于設(shè)置長按切換籃球比分顯示或秒表計時顯示，1個用于秒表的開場或暫停；P0口和P2口分別接數(shù)碼管的段選和位選。2.2軟件局部程序采用C語言進展編程，編程后利用KeiluVision4來進展編譯，再生成的HE*文件通過下載口導入芯片中。然后根據(jù)按鍵功能查看是否實現(xiàn)功能。3硬件電路設(shè)計與分析3.1硬件框架圖STC89C52STC89C52數(shù)碼管顯示按鍵電路時鐘電路復位電路圖13.2單片機最小系統(tǒng)芯片介紹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，但做了很多的改良使得芯片具有傳統(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，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。工作電壓：3.3V～5.5V；工作頻率范圍：0～40MHz；用戶應用程序空間為8K字節(jié)；片上集成512字節(jié)RAM；通用I/O口〔32個〕，上電復位后為：P0/P1/P2/P3是準雙向口/弱上拉，P0作為I/O口用時，需加上拉電阻；外部中斷2個，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路；共2個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1；可通過可直接使用串口下載，串口〔R*D/P3.0，T*D/P3.1〕直接下載用戶程序；具有EEPROM〔掉電儲存〕功能，內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲空間。 圖2圖23.2.2時鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳R*D和T*D分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生在R*D和T*D引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。單片機最小系統(tǒng)起振電容C1、C2一般采用15~33pF，晶振一般采用12MHZ，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機越近越好。時鐘電路原理圖：圖33.2.3復位電路一般情況下，電容的大小是10uF，電阻的大小是10k，復位電路的原理是單片機RST引腳接收到2US以上的電平信號，只要保證電容的充放電時間大于2US，即可實現(xiàn)復位。在單片機系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動的時候復位一次，當按鍵按下的時候系統(tǒng)再次復位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會復位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復位，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開場執(zhí)行。復位電路原理圖：圖43.3四位數(shù)碼管3.3.1數(shù)碼管的介紹四位數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其根本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示，能顯示4個數(shù)碼管叫四位數(shù)碼管。 圖5四位數(shù)碼管的引腳圖：圖6四位數(shù)碼管共陽和共陰的區(qū)分市面上的四位一體的數(shù)碼管一般都沒有數(shù)據(jù)表，所以掌握他們管腳的分布是很重要的一個環(huán)節(jié)。共陽數(shù)碼管是指，將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極()的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極接到+5V，當*一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當*一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指，將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極()的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極接到地線GND上，當*一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當*一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。區(qū)別他們的方法是：假設(shè)公共端接地，其他端接電源，假設(shè)各段測試能亮，說明是共陰的，反之共陽的；假設(shè)公共端接電源，其他端分別接的，測得各端亮，則說明是共陽的，反之為共陰的。此次籃球計分牌的四位數(shù)碼管采用共陰數(shù)碼管。數(shù)碼管的驅(qū)動方式〔1〕靜態(tài)顯示：靜態(tài)顯示也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進展驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進展驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I/O端口來驅(qū)動，但一個STC89S51單片機可用的I/O端口才32個，實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進展驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。 〔2〕動態(tài)顯示：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應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，另外為每個數(shù)碼管的公共極增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到一樣的字形碼，但終究是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制翻開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，卻能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。3.474HC573芯片介紹此次籃球計分牌的設(shè)計利用74HC573來驅(qū)動兩個四位共陰數(shù)碼管。74HC573的八個鎖存器都是透明的D型鎖存器，當使能〔G〕為高時，Q輸出將隨數(shù)據(jù)〔D〕輸入而變。當使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖.器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當輸出被關(guān)閉時，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖存放器，I/O通道，雙向總線驅(qū)動器和工作存放器74HC573芯片引腳圖： 圖74軟件設(shè)計與分析本系統(tǒng)的編程局部工作采用Keil_C51語言完成，KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、構(gòu)造性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境〔μVision〕將這些局部組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WIN*P等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，則Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。4.1程序主流程圖：顯示調(diào)用段代碼開場初始化顯示調(diào)用段代碼開場初始化有鍵按下有鍵按下否判斷按鍵是判斷按鍵4.2初始化定時器程序voidinit() //初始化定時器{ TMOD=0*11; TH0=0*FE;TL0=0*36; TH1=0*FC;TL1=0*18; TR0=1; EA=1; ET0=1; ET1=1;}4.3四位共陰數(shù)碼管的動態(tài)顯示程序/*定時器0效勞程序*/voidtime0()interrupt1{ TH0=0*FE;TL0=0*36; counter++; if(counter>=time) { counter=0; select++; if(select>8)select=0; } switch(select) { case0:smg_wm=wm[0];smg_sm=sm[0];break; case1:smg_wm=wm[1];smg_sm=sm[b2];break; case2:smg_wm=wm[2];smg_sm=sm[s2];break; case3:smg_wm=wm[3];smg_sm=sm[g2];break; case4:smg_wm=wm[4];smg_sm=sm[0];break; case5:smg_wm=wm[5];smg_sm=sm[b1];break; case6:smg_wm=wm[6];smg_sm=sm[s1];break; case7:smg_wm=wm[7];smg_sm=sm[g1];break; default:break; }//動態(tài)顯示}5系統(tǒng)調(diào)試單片機應用系統(tǒng)的調(diào)試是系統(tǒng)開發(fā)的重要環(huán)節(jié)。當完成了單片機應用系統(tǒng)的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和硬件組裝后，便可進入應用系統(tǒng)調(diào)試階段。系統(tǒng)調(diào)試的目的是查出系統(tǒng)中硬件設(shè)計與軟件設(shè)計中存在的錯誤以及可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)問題，以便修改設(shè)計，最終使系統(tǒng)能正確地工作。單片機應用系統(tǒng)的調(diào)試分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和脫機運行調(diào)試三個局部。5.1硬件調(diào)試5.1.1最小系統(tǒng)調(diào)試〔1〕上電復位后，用萬用表測量單片機VCC和GND為5V；〔2〕上電復位后，晶振起振，晶振兩端電壓約為1.5V~2V；〔3〕上電復位后，萬用表測量9腳為低電平；〔4〕沒燒錄程序時，萬用表測量各I/O口輸出高電平，約5V；〔5〕30腳，產(chǎn)生頻率，萬用表測量為高電平，約5V；〔6〕31腳，接VCC，萬用表測量為高電平，約5V；四位數(shù)碼管調(diào)試將公共端接電源，其他端分別接GND，測得各端亮，說明數(shù)碼管屬于共陰數(shù)碼管，且數(shù)碼管各端LED發(fā)光管正常。5.2軟件調(diào)試程序按照流程圖編程，采用的是最保險的方法，計分模塊變量，個位變量經(jīng)按鍵自加1，逢9向百位進1，百位變量逢9向千位進1，千位變量逢9則計分全部變量值零，程序瑣長但邏輯嚴密。數(shù)碼管采用動態(tài)顯示的方法，利用定時器0的工作方式1，在中斷函數(shù)中對數(shù)碼管的公共端進展位選控制。因為防止PCB連接數(shù)碼管時有很多跳線，原理圖上將數(shù)碼管個引腳的連接方式進展了修改，而程序的0~9段代碼為：{0*3f,0*06,0*5b,0*4f,0*66,0*6d,0*7d,0*07,0*7f,0*6f}；導致電路板上電時數(shù)碼管顯示亂碼；經(jīng)過修改段代碼為：{0*5f,0*44,0*9d,0*d5,0*c6,0*d3,0*db,0*45,0*df,0*d7}后，測試數(shù)碼管顯示正常。5.3脫機運行調(diào)試圖8在焊完成后，程序燒錄進去，上電后四位數(shù)碼管都亮，說明P2口已開場進展位選工作，但其中一個數(shù)碼管上電默認顯示的數(shù)字0，顯示不全；查看程序仿真合理，單片機最小系統(tǒng)正常工作，但是顯示模塊沒有到達預期要求；用萬用表檢測數(shù)碼管的各引腳電壓，發(fā)現(xiàn)有兩個引腳電壓與單片機P0口段選輸出電壓不同，說明有斷線；用萬用表，黑表筆接GND，紅表筆從數(shù)碼管引腳出發(fā)，沿其與單片機對應線路，檢測到單片機I/O口，終于發(fā)現(xiàn)如圖8框局部線路斷路了；隨后將焊錫熔到斷電處，數(shù)碼管顯