電子系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

1、電子系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計項目設(shè)計書項目名稱打地鼠小組成員 1小組成員 2小組成員 3專業(yè)任課教師成都理工大學(xué)信科院電子系2013年 6月1 項目名稱，并簡要說明應(yīng)用背景。項目名稱：打地鼠應(yīng)用背景：打地鼠游戲是人們生活中常見的一種休閑小游戲。 此游戲玩法簡單，考驗人們的反應(yīng)速度。 開發(fā)者可以根據(jù)人們興趣開發(fā)出具有多功能的打地鼠游戲，比如升級、道具、過關(guān)等，增加游戲的趣味性。2 項目設(shè)計需求（包括功能描述和性能設(shè)計指標(biāo)）功能描述：1.啟動系統(tǒng)，液晶屏第一排隨機(jī)顯示一個1-9 的數(shù)字，顯示地鼠（ ? ）或地雷（ * ），中間顯示剩余時間，右邊顯示分?jǐn)?shù)；液晶屏第二排顯示游戲的英文名稱打地鼠。2.開始游戲后

2、，在背景音樂伴隨下顯示“ Ready Go! ”，之后正式進(jìn)入游戲游戲歷時 2min,隨著時間的增加，數(shù)字顯示速度加快，游戲中課隨時按 K10 鍵暫停，再次按則恢復(fù)游戲。3.進(jìn)入游戲界面后，隨機(jī)產(chǎn)生地鼠和地雷（地雷產(chǎn)生的概率為 10%），但隨著時間的增加，地雷出現(xiàn)的概率會增加， 數(shù)字更新的速度也越快。按鍵分別對應(yīng)獨(dú)立鍵盤的 9 個按鍵，按下某個鍵即代表擊打相應(yīng)位置。4.若擊中地鼠：正常情況下分?jǐn)?shù)加 1，若在較短時間（實際為地鼠產(chǎn)生到消失的前一半時間內(nèi)）擊中，則“快速反應(yīng)，雙倍加分” ，即分?jǐn)?shù)加 2。若擊中地雷，則分?jǐn)?shù)減 1，若未按下相應(yīng)鍵，則分?jǐn)?shù)加 1。5.游戲結(jié)束，背景音樂停止，保留最高分，

3、分?jǐn)?shù)和時間在按復(fù)位后刷新。性能設(shè)計指標(biāo)：能通過復(fù)位，玩家可以持續(xù)玩游戲。自動保存和人為清除游戲數(shù)據(jù)。3 設(shè)計方案3.1系統(tǒng)設(shè)計框圖及原理闡述設(shè)計框圖：液晶 LCD1602控制器存儲蜂鳴器AT89C52器24c02鍵盤原理闡述：1) 復(fù)位電路復(fù)位條件： 89C52 單片機(jī)復(fù)位需要一個長達(dá)24 個時鐘周期的高電平才能復(fù)位，復(fù)位的作用就是使程序的指針指向地址0，每個程序都是從地址 0 開始執(zhí)行，所以復(fù)位的概念就是讓程序從頭開始執(zhí)行。復(fù)位原理：該復(fù)位電路具有上電復(fù)位的功能，此功能是由 C3 實現(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)上電時C3 有一個充電放電的過程，放電過程會產(chǎn)生一個高電平，放電的時間根據(jù)公式（ t RC ）計算

4、。 R 為電阻 R1 的阻值， C 為極性電容 C3 的大小。 系統(tǒng)正常運(yùn)行時，按下按鍵 K1 時，RST 端的電平為 VCC*10/11，也是一個高電平， 此時芯片也會產(chǎn)生一個高電平復(fù)位信號。2) 蜂鳴器聲音的產(chǎn)生是一種音頻效果，振動的頻率高，則為高音，頻率低，則為低音，人耳比較容易辨認(rèn)的聲音頻率大概是020 kHz。在數(shù)字電路中，以脈沖信號驅(qū)動蜂鳴器，以產(chǎn)生聲音，在同樣頻率下，人類的耳朵是很難區(qū)別正弦信號或脈沖信號所產(chǎn)生的音效。當(dāng) P0.0 口輸出 1 時，內(nèi)部的 MOSFET 不導(dǎo)通，晶體管的 BE 之間不會有輸入電流， 所以蜂鳴器上也不會有輸出電流， 蜂鳴器就不會激磁。當(dāng) P0.0 口

5、輸出為 0 時，蜂鳴器就會激磁。VCCQ1PNPBUZ1BUZZER3) 按鍵獨(dú)立式按鍵接口設(shè)計：獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每根 I/O 口線的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他 I/O 口線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。優(yōu)點(diǎn)：電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)：每個按鍵需占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口浪費(fèi)大，電路結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜。因此，此鍵盤是用于按鍵較少或操作速度較高的場合。矩陣式鍵盤接口設(shè)計：矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合，由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上。節(jié)省I/O 口。矩陣鍵盤工

6、作原理：行線通過上拉電阻接到 +5V 上。無按鍵，行線處于高電平狀態(tài)， 有鍵按下，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平為低，則行線電平為低；列線電平為高，則行線電平為高。4) 存儲器24C02 特性：1. 與 400KHz I2C 總線兼容2. 1.8 到 6.0 伏工作電壓范圍3. 低功耗 CMOS 技術(shù)4. 寫保護(hù)功能當(dāng) WP 為高電平時進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài)5. 頁寫緩沖器6. 自定時擦寫周期7. 1,000,000 編程 /擦除周期8. 可保存數(shù)據(jù) 100 年9. 8 腳 DIPSOIC 或 TSSOP封裝10. 溫度范圍商業(yè)級工業(yè)級和汽車級串行 E2PROM 是基于 I2C-

7、BUS 的存儲器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動化控制中得到大量的應(yīng)用。管腳名稱功能A0、A1、A2器件地址選擇SDA串行數(shù)據(jù) /地址SCL串行時鐘WP寫保護(hù)Vcc+1.8V6.0V 工作電壓Vss地5）液晶1602 液晶也叫1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個 5X7或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成， 每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM ，顯示效果也不好）。

8、1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字） 。管腳功能LCD1602 引腳圖1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中：第 1 腳： VSS 為電源地第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極第 3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端， 接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度） 。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0 時選擇指令寄存器。第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時進(jìn)行寫操

9、作。第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端,高電平（ 1）時讀取信息，負(fù)跳變時執(zhí)行指令。第 714 腳： D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。第 1516 腳：空腳或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。特征：13.3V 或 5V 工作電壓，對比度可調(diào)2內(nèi)含復(fù)位電路3提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能4有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM5內(nèi)建有 192 個 5X7 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM68 個可由用戶自定義的5X7 的字符發(fā)生器CGRAM6）穩(wěn)壓電源電路1. 7805 概述7805 是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，它的使用

10、方便，用很簡單的電路即可以輸入一個直流穩(wěn)壓電源,它的輸出電壓為5v。它有很多的系列如ka7805，ads7805，cw7805 等，性能有微小的差別 ,最常用是lm7805,下圖為其結(jié)構(gòu)見圖：<7805 引腳圖 >其中 1 接整流器輸出的 +電壓， 2 為公共地 (也就是負(fù)極 )，3 就是我們需要的正 5V 輸出電壓。2. 基本參數(shù)：輸出電壓： 4.75-5.25V；靜態(tài)電流： 4.2-8mA；輸出噪音電壓： 40uV；紋波抑制比： 78dB；輸出電阻： 17m；輸出電壓溫度系數(shù) -1.1mV/°C；3基本特征：輸出電流可達(dá) 1.5A不需外接補(bǔ)償元件內(nèi)含限流保護(hù)電流，防止

11、負(fù)載短路燒毀元件內(nèi)含結(jié)溫過熱保護(hù)電路，防止結(jié)溫過熱燒毀器件內(nèi)含功耗限制電路，防止燒毀輸出驅(qū)動器晶體管4. 7805 典型應(yīng)用電路 :U378051VIVO3VCCDNG2B1R49V10k3.2 技術(shù)方案分析在正式進(jìn)入游戲后，一般情況下，機(jī)器每個地鼠出現(xiàn)的時間都已經(jīng)系統(tǒng)的設(shè)置好了。 至此，可以用循環(huán)的方式讓地鼠在間隔一段時間就出現(xiàn)，同時，為滿足不同反映能力的使用者，時間也是遞增的，隨著時間的推移，地鼠出現(xiàn)的速度越來越快，地雷的頻率越來越高，增加游戲的挑戰(zhàn)性。 在虛擬軟件上， 由于鼠標(biāo)點(diǎn)擊可能會同時點(diǎn)擊幾個控件，那個時候?qū)⒉荒茌^好的反映游戲本質(zhì)，所以，可以用一些提示來說明。以此來使游戲者可以能更

12、方便地進(jìn)行游戲，感受到實物中的一些樂趣。3.3 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)或難點(diǎn)采用 AT89C52 單片機(jī)，電路設(shè)計簡單，按鍵使用獨(dú)立按鍵，接9個按鍵，主要的設(shè)計關(guān)鍵在于c 語言編程，其中游戲的流程的設(shè)計和數(shù)據(jù)的存儲是作品的難點(diǎn)和關(guān)鍵，在設(shè)計過程中還考慮到游戲的耐玩性，在程序編程上也有比較高的水平。3.4 技術(shù)路線接通電源后，會自動開啟游戲，游戲進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，按下開始鍵（ 1 鍵），游戲開始。迅速按下相應(yīng)的鍵，在游戲設(shè)定的時間內(nèi)未按動按鍵，則游戲結(jié)束。當(dāng)游戲結(jié)束或重玩則按下復(fù)位鍵，如果中途停止則按下停止鍵（ 1 鍵）。打地鼠游戲機(jī)增加了等級燈和停止鍵，在電路上設(shè)計簡單，可以減少成本，在編程上盡可能多的做到人

13、性化。3.5 試驗或測試方案說明系統(tǒng)測試采用獨(dú)立模塊測試和整合模塊測試結(jié)合的方法，各模塊整合并接上電源后，通過遙控打開游戲系統(tǒng)。隨后，單片機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動游戲系統(tǒng)進(jìn)入初始化模式，同時蜂鳴器系統(tǒng)被驅(qū)動開始播放背景音樂。游戲開始后，液晶上隨機(jī)出現(xiàn)數(shù)字，驅(qū)動二極管，當(dāng)正確按鍵，則二極管閃亮一次，否則就不亮。此過程中，系統(tǒng)不斷計時，不斷刷新分?jǐn)?shù)。接著是單片機(jī)系統(tǒng)電路和LCD 顯示屏電路，連接后插上電源，檢測 LCD 能否工作，若不能的話，主要檢查LCD 與單片機(jī)的接線是否對位。再接著是蜂鳴器電路，連接好后，接通電源看蜂鳴器能否鳴叫，若能，則連接正常；若不能，先檢查元件參數(shù)是否正確，再通過萬用表檢查該模塊是否

14、出現(xiàn)短路或斷路。最后是紅外接收電路，此部分較為簡單，一般不會出現(xiàn)問題，若有問題，只要參照上面方法檢查即可解決。所以模塊都整合在一塊電路板上后，開始進(jìn)行聯(lián)調(diào)。就是啟動整個電路系統(tǒng)看工作是否能按照期望進(jìn)行，若不能正常工作，主要檢查代碼的正確性，這個在C 語言的編譯器中進(jìn)行。3.6 試驗記錄及結(jié)果分析（留待報告寫）3.7 結(jié)論（留待報告寫）附件：系統(tǒng)電氣原理圖及元器件清單(1)原理圖U3780513VCCVIVODNG2B1R49V10kC130pFU1X119XTAL1C2CRYSTAL18XTAL2GND30pFK0R1C9GNDRSTCV1kR2C310k29PSEN30ALE10uF31EA

15、1P1.0/T22P1.1/T2EX3P1.24P1.35P1.46P1.57P1.68P1.7AT89C52K10LCD11VSS2VDD3VEERS45RW6ED078D19D210D311D412D513D614D7LM016LP0.0/AD03938P0.1/AD137P0.2/AD236P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533P0.6/AD632P0.7/AD7P2.0/A82122P2.1/A923P2.2/A1024P2.3/A1125P2.4/A1226P2.5/A1327P2.6/A1428P2.7/A15P3.0/RXD1011P3.1/TXD12P3.2/INT013P3.3/INT114P3.4/T015P3.5/T116P3.6/WR17P3.7/RDRV11kCCVD1LEDR31kVCCVCCQ1PNPBUZ1BUZZERGNDK1K2K3K4K5K6K7K8K9G