單片機(jī)課程設(shè)計籃球比賽計分牌的設(shè)計

1、精品文檔西安文理學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院課程設(shè)計報告專業(yè)班級課 程單片機(jī)課程設(shè)計題目單片機(jī)課程設(shè)計籃球比賽計分牌的設(shè)計學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2016年11月西安文理學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職 稱 講師 教研室課 程單片機(jī)課程設(shè)計題目籃球比賽計分牌的設(shè)計 任務(wù)與要求? 設(shè)計任務(wù):riOLinn n開始 暫停 暫停A隊 B隊倒計時成績 成績im I rm i fnrn fnrn fnrn 開始暫停清除 A隊 B隊 加分加分以AT89S51單片機(jī)為核心，設(shè)計一個籃球比賽計分 牌。裁判控制開始、暫停、清除和兩隊的加分按鍵。比賽 每節(jié)10分鐘，允許暫停，且使用

2、不同LEDg示比賽狀態(tài)。 比賽開始，按下可開始按鍵，綠色 LED亮，進(jìn)入10分鐘 倒計時。比賽期間，若暫停鍵按下，倒計時暫停，黃色 LED亮；當(dāng)再次按下暫停按鍵，比賽繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)?shù)褂嫊r為0,比賽結(jié)束，紅色LED亮，蜂鳴器響5秒。比賽期間，裁判可通過加分按鍵分別給 A隊或B隊加分，每按下一次加2分。當(dāng)清除按鍵按下，時間與分?jǐn)?shù)全部清零? 設(shè)計要求：1 .完成系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計與軟件設(shè)計；2 .米用C51語言編程；3 .采用Proteus、Keil C等軟件實現(xiàn)系統(tǒng)的仿真調(diào)試；4 .設(shè)計報告要求思路清晰，結(jié)構(gòu)合理，語言流暢，書寫格式符合要求開始日期 2016.11.7 完成日期 2016.11.22

3、2016年11月3日2歡迎下載精品文檔摘要單片機(jī)，亦稱單片微電腦或單片微型計算機(jī)。它是把中央處理器（CPU、隨機(jī)存取存儲器（RAM、只讀存儲器（ROM、本入/輸出端口（ I/0 ）等主要計算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機(jī)。本設(shè)計是基于AT89S51單片機(jī)的籃球計時計分器，利用7段共陰LED作為顯示器件。在此設(shè)計中共接入了 3個兩位一體7段共陰LED顯示器，一個用來記錄賽程時間，其中 2 位用于顯示A 隊成績， 2 位用于顯示B隊成績，每隊2個LED顯示器顯示范圍可達(dá)到 099分。賽程計時采用倒計時方式，比賽開始時啟動計時，直至計時到零為止。其次，為了配合計時器和計分器校正調(diào)整

4、時間和比分，我們特定在本設(shè)計中設(shè)立了 5個按鍵，用于設(shè)置調(diào)整時間啟動，調(diào)整分?jǐn)?shù)和暫停等功能。采用單片機(jī)控制是這個系統(tǒng)按鍵操作使用簡潔，LED顯示，安裝方便。主控芯片采用 AT89S51 單片機(jī)，采用 C 語言進(jìn)行編程，編程后利用Keil uVision3來進(jìn)行編譯，再生成的HE雙件裝入芯片中，采用proteus軟件來仿真， 檢驗功能是否能夠正常實現(xiàn)。 仿真成功后， 焊接硬件電路，通過 ISP 下載器將 hex 文件燒制到單片機(jī)。關(guān)鍵詞 ： 計時；計分；LED； AT89S515歡迎下載 。目錄一、設(shè)計目的 1二、設(shè)計要求和任務(wù) 1三、設(shè)計環(huán)境 1四、設(shè)計方案 1五、硬件電路的設(shè)計 3六、軟件設(shè)

5、計 6七、調(diào)試分析 7八、心得體會 19（點擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“更新域”，只更改頁碼）精品文檔4歡在下載一、設(shè)計目的1 .加深學(xué)生對51單片機(jī)的理解和開發(fā)應(yīng)用能力。2 .培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力和工程設(shè)計的能力。3 .熟練掌握單片機(jī)開發(fā)的相關(guān)軟件。4 .熟悉應(yīng)用開發(fā)基本流程，學(xué)會查詢相關(guān)芯片資料并自主學(xué)習(xí)應(yīng)用、設(shè)計要求和任務(wù)? 設(shè)計任務(wù):n ri 匚n匚n n 開始 暫停 暫停AAA隊 B隊倒計時成績 成績m-n mo mo mo mo 開始暫停清除A隊 B隊 加分加分以AT89S51單片機(jī)為核心，設(shè)計一個籃球 比賽計分牌。裁判控制開始、暫停、清除和兩 隊的加分按鍵。比賽每節(jié)10分鐘，允許暫停

6、， 且使用不同LED表示比賽狀態(tài)。比賽開始，按 下可開始按鍵，綠色LED亮，進(jìn)入10分鐘倒計 時。比賽期間，若暫停鍵按下，倒計時暫停，0,比賽結(jié)束,黃色LED亮；當(dāng)再次按下暫停按鍵，比賽繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)?shù)褂嫊r為 紅色LED亮，蜂鳴器響5秒。比賽期間，裁判可通過加分按鍵分別給 A隊或B 隊加分，每按下一次加2分。當(dāng)清除按鍵按下，時間與分?jǐn)?shù)全部清零。? 設(shè)計要求：1 .完成系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計與軟件設(shè)計；2 .米用C51語言編程；3 .采用Proteus、Keil C等軟件實現(xiàn)系統(tǒng)的仿真調(diào)試；4 .設(shè)計報告要求思路清晰，結(jié)構(gòu)合理，語言流暢，書寫格式符合要求。三、設(shè)計環(huán)境1 . C51編程軟件：Keil

7、;2 .原理圖設(shè)計及聯(lián)調(diào)軟件：Proteus。四、設(shè)計方案4.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計籃球計時記分器主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、計時顯示模塊、計分顯示模塊、定時報警模塊、按鍵控制模塊、LED燈模塊。通過這幾個模塊的協(xié)調(diào)工作就可以完成相應(yīng)的計時計分控 制和顯示功能?？傮w模塊組成框圖如下圖4.1所示：本設(shè)計是基于AT89S51單片機(jī)的籃球計時計分器，利用7段共陰LED作為顯示器件。此 設(shè)計中共接入了 3個兩位一體的7段共陰LED顯示器，一個用來記錄賽程時間， 兩個用來分 別記錄A、B兩隊比賽分?jǐn)?shù)，每隊每贏一次加 2分且LED顯示器顯示范圍可達(dá) 099分，賽程 計時采用倒計時方式，比賽開始啟動計時，直至計時

8、到零為止。4.2 單片機(jī)AT89S51的簡介AT89S51是一個低功耗，高性能 CMOS眩單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP 的可反復(fù)擦寫 1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用 ATME公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造， 兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的 AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提高性價 比的解決方案。AT89S51具有如下特點：40個弓I腳、4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器、128 Bytes的隨 機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM、32個外部雙向輸入/輸出（

9、I/O ） 口、5個中斷優(yōu)先級、2層中 斷嵌套中斷、2個16位可編程定時計數(shù)器、2個全雙工串行通信口、 看門狗電路、片內(nèi)時鐘 振蕩器。本系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89S51為控制核心，系統(tǒng)主要由五大模塊組成及單片機(jī)最小系統(tǒng)模 塊、數(shù)碼管顯示模塊、蜂鳴器報警模塊、LED等顯示模塊、按鍵控制模塊。單片機(jī)最小系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的控制核心，按鍵模塊的5個按鍵對分?jǐn)?shù)和時間進(jìn)行控制然后顯示在數(shù)碼管上，蜂鳴器報警模塊則根據(jù)程序設(shè)定的時間進(jìn)行報警。下面對各模塊設(shè)計進(jìn)行論證比較。4.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊對51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電 路。4.4 按鍵控制模塊本設(shè)計采用獨(dú)立按鍵。每

10、個獨(dú)立按鍵與單片機(jī)每個I/O 口連接，雖然不能節(jié)省I/O 口，但電路簡單且編程容易。4.5 顯示模塊本設(shè)計采用共陰極數(shù)碼顯示器，一般共陰極接低電平，其他管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，改端所連接的字符導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出不同數(shù)字或字符。同樣，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。本次設(shè)計顯示模塊用到的是 3個兩位一體的共陰極數(shù)碼管， 采用排阻提供上拉電流數(shù)碼管，以保證有足夠大的電流點亮數(shù)碼管， 采用動態(tài)驅(qū)動，使各位數(shù)碼管逐個輪流受控顯示。4.6 報警模塊報警模塊中，信號由單片機(jī)輸出經(jīng) PNP型

11、三極管放大后進(jìn)入蜂鳴器發(fā)出聲響進(jìn)行比賽時 間的提示功能。4.7 LED燈顯示模塊此模塊中用不同顏色 LED燈表示進(jìn)程的不同狀態(tài)， 按鍵開始綠色燈亮， 暫停黃燈亮，倒計時 為零紅燈亮。五、硬件電路的設(shè)計5.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可 以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、晶振 電路、復(fù)位電路。各個電路的作用如下：復(fù)位電路：由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)， 可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會出現(xiàn)高電平，并且，這個高電平持續(xù)的時 間由電路的RC值來決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RS

12、T腳的高電平持續(xù)兩個機(jī)器周期 以上就將復(fù)位，所以，適當(dāng)組合 RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位，一般教科書 推薦C取10u, R取10K。當(dāng)然也有其他取法，原則就是要讓RC組合可以在RST 腳上產(chǎn)生不少于2個機(jī)周期的高電平。根據(jù)電路分析，可以算出電容充電到電源 電壓的0.7倍（單片機(jī)的電源是5V,所以充電到0.7倍即為3.5V）,需要的時 問是10k*10UF=0.1S,大于兩個機(jī)器周期2us （ （1個機(jī)器周期等于12個振蕩周 期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的1/12） o所以單片機(jī)就能復(fù)位。晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz（因為可以準(zhǔn)確地得到9600波特率和 19200波特率，用于有串口通

13、訊的場合）/12MHz（產(chǎn)生精確的uS級時歇，方便定時 操作）如圖5.1最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計：圖5.15.2 顯示模塊的硬件設(shè)計本設(shè)計采用七段數(shù)碼管顯示。設(shè)計方便，易于操作，通過對不同 管腳輸入相對的電流，使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字且能夠顯示出所有 可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。如圖5.2數(shù)碼管顯示電路：圖5.25.3 按鍵控制模塊的硬件設(shè)計按鍵控制模塊采用5個獨(dú)立按鍵分別為：開始、暫停、復(fù)位、 A 隊加分、B隊加分，他們與單片機(jī)的 P13、P14、P15、P16、P17連接，每個按鍵的另一端則與地連接。圖5.3精品文檔5.4 蜂鳴器報警模塊的硬件設(shè)計蜂鳴器報警模塊是由一個蜂鳴器和一個 PN理三極管組

14、成，接在 單片機(jī)的P37 口，蜂鳴器為5V驅(qū)動。5.5 LED燈顯示模塊的硬件設(shè)計此模塊設(shè)計了三個LED燈，分別用亮綠色表示開始，亮黃色燈表 示暫停，亮紅色燈表示倒計時為零。如圖5.5LED燈模塊電路圖:六、軟件設(shè)計6.1 主程序設(shè)計本系統(tǒng)中單片機(jī)的主要功能就是利用內(nèi)部的定時器計時，并隨時接受控制模塊的信息，將比賽得分和剩余時間顯示在數(shù)碼管上。其主程序流程圖如圖6.1所示：圖6.16.2 按鍵控制程序設(shè)計當(dāng)keyl鍵按下，程序開始運(yùn)行；當(dāng)key2鍵按下，程序暫停；當(dāng)key3鍵按下, 復(fù)位；當(dāng)key4鍵按下，A隊加2分；當(dāng)key5鍵按下，B隊加2分。程序流程圖 如圖6.2所示：圖6.26.3 蜂

15、鳴器報警程序設(shè)計在程序里設(shè)定一個變量，用if語句判斷，當(dāng)變量等于設(shè)定的時間段時即為倒計時為零時蜂鳴器響五秒。流程圖如圖6.3所7歡在下載精品文檔圖 6.36.4 籃球記分牌源程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit LED_GREEN=P3八2; /綠色才旨示燈sbit LED_YELLOW=P3八3; / 黃色指示燈sbit LED_RAD=P3八4; / 紅色才旨示燈sbit BELL=P3八7; /揚(yáng)聲器控制腳unsigned char Sum1=0,Sum2=0;unsigned char F

16、lagStart=0;/開始標(biāo)志 =1 開始 =2 暫停 =3停止unsigned char CountSeg=8;/ 數(shù)碼管位掃描寄存器unsigned char Miao=0; /秒顯示計數(shù)器unsigned char Fen=0; /分顯示計數(shù)器9歡迎下載 。數(shù)碼管數(shù)碼管SEGDAT2,3,4,5,計分2碼管unsigned int CountT1=0;unsigned char SegDat8=10,10,10,10,0,0,0,0; /顯示緩存，/ 計 時 數(shù) 碼 管 ( SEGDAT0,1) 計 分codeSEGDAT6,7,8,9 unsignedTable1=0xc0,0xf9

17、,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80code,0x90,0xFF;/ 字模 09 -unsignedTable2=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;void ArmBell(void);void EndBell(void);void key_scan(void);/*T1 1MS 定時中斷 */void InitTimer1(void)TMOD = 0x10;TH1 = 0x0F8;TL1 = 0x30;EA = 1;ET1 = 1;/*msTR1 = 1;延時子程序*/void delayms(unsigned

18、int ms)unsigned char k;while (ms-)精品文檔for (k = 0; k 0)CountT1-;if(CountT1=0)CountT1=500;if(Miao0)Miao-;elseif(Fen0)Miao=59;Fen-;elseFlagStart=3;LED_GREEN=1;LED_YELLOW=1;LED_RAD=0;CountT1=2500;SegDat0=Fen/10;SegDat1=Fen%10;SegDat2=Miao/10;SegDat3=Miao%10;if(FlagStart=3)if(CountT10)CountT1-;BELL=BELL;

19、elseBELL=1;七、調(diào)試分析7.1 硬件調(diào)試接通電源， 計時顯示及開始倒計時工作， 每節(jié)比賽 10 分鐘， 按下開始鍵倒計精品文檔時，LEW綠燈亮，并給 A B兩隊分別每贏一次加2分。如圖7.1 (a)所示:圖 7.1 (a)按下暫停和啟動可實現(xiàn)對籃球計分計時的相應(yīng)控制，與此同時暫停時LED燈黃燈亮，恢復(fù)開始綠燈亮。如圖7.1(b)所示：圖 7.1 (b)每節(jié)十分鐘結(jié)束后，即倒計時為 0,比賽結(jié)束，LED燈紅燈亮，蜂鳴器響5 秒。如圖7.1 (c)所示：圖 7.1 (c)當(dāng)復(fù)位鍵按下時，時間與分?jǐn)?shù)全部清零。如圖 7.1(d)所示:圖 7.1 (d)7.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試采用Keil軟件完成。在寫好源程序后，新建工程，選擇 AT89S51 處理器；接著新建文檔編輯程序，編輯完存為.C,把保存的.C文件加入到工程 里，檢查無語法錯誤后生成.HEX文件。7.3 硬件軟件聯(lián)調(diào)軟硬件聯(lián)合調(diào)試主要是運(yùn)用 Proteus完成。將系統(tǒng)原理圖在 Proteus環(huán)境下 畫好之后，將軟件調(diào)試階段Keil生成的.HEX文件下載到單片機(jī)里在電腦上進(jìn)行 軟件仿真。18欠0迎下載精品文檔八、心得體會通過這次的課程設(shè)計作品的制作讓我對單片機(jī)的理論有了更加深入的了解，同時在具體的制作過程中我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在書本上的知識與實際的應(yīng)用存在著不小的差距， 書本上的知識很多都是理想化后的結(jié)論， 忽略了