單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 課件 項(xiàng)目5 籃球計(jì)分器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目5籃球計(jì)分器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)素質(zhì)目標(biāo)1.通過調(diào)研顯示裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀，樹立科技創(chuàng)新和民族品牌意識(shí)。2.培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，提高學(xué)生合作探究解決問題的能力。3.培養(yǎng)學(xué)生的代碼編寫規(guī)范、勇于實(shí)踐的勞動(dòng)精神和精益求精的工匠精神。知識(shí)目標(biāo)1.能說出數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式。2.能提供數(shù)碼管動(dòng)態(tài)電路設(shè)計(jì)。3.能說出全局變量的使用。能力目標(biāo)1.能分析電路原理圖和能使用常用元器件設(shè)計(jì)數(shù)碼管電路模塊；2.能夠基于C語言，熟練運(yùn)用數(shù)組和全局變量，學(xué)會(huì)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的程序編寫調(diào)試。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)籃球比賽計(jì)分器的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，即單片機(jī)的某個(gè)I/O口作輸入口，接5個(gè)獨(dú)立按鍵為功能按鈕；單片機(jī)的某些I/O口作輸出口，接兩個(gè)4位數(shù)碼管，通過編程實(shí)現(xiàn)A、B兩隊(duì)的比分顯示效果；單片機(jī)的某些I/O口作輸出口，接兩個(gè)LED發(fā)光二極管，作為A、B兩隊(duì)的加分指示燈。（1）用數(shù)碼管顯示A、B兩隊(duì)的分值；能顯示A、B兩個(gè)字母，這兩個(gè)字母后面顯示兩隊(duì)的得分；（2）有5個(gè)按鍵，按下1鍵是A、B兩隊(duì)加減分的切換鍵，按下2鍵數(shù)碼管顯示加1分，按下3鍵數(shù)碼管顯示加2分，按下4鍵數(shù)碼管顯示加3分，按下5鍵數(shù)碼管顯示復(fù)位0分；（3）用兩個(gè)LED發(fā)光二極管作為兩個(gè)隊(duì)的加分指示信號(hào)燈?；趩纹瑱C(jī)的籃球計(jì)分器籃球計(jì)分器的作用及原理一、計(jì)分器的作用計(jì)分器是一種可以用在不同工作、生活場(chǎng)合，在任意比賽中進(jìn)行計(jì)時(shí)、記分，比賽隊(duì)伍信息、犯規(guī)等的信息顯示裝置，對(duì)各項(xiàng)比賽的順利進(jìn)行和準(zhǔn)確記錄十分重要，對(duì)于提高比賽質(zhì)量有著非常至關(guān)重要的作用。計(jì)分器的功能完善、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，不僅應(yīng)用在籃球比賽中，也可以運(yùn)用在任何形式的比賽。二、籃球計(jì)分器的原理籃球比賽計(jì)分器利用單片機(jī)技術(shù)和按鍵、顯示器等組成系統(tǒng)，通過按鍵系統(tǒng)完成計(jì)分操作；通過顯示裝置如數(shù)碼管、LED顯示屏等將比賽內(nèi)容顯示出來，特別有的大型LED顯示屏根據(jù)球類比賽的特點(diǎn)精心設(shè)計(jì)，采用高亮度LED制作，可以保證其長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作，也具備了高亮度、可視性、小功耗、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示工作原理連接

數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的連接方式是將所有數(shù)碼管的段碼“a、b、c、d、e、f、g、dp”的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制特點(diǎn)節(jié)約I/O資源功耗低動(dòng)態(tài)顯示電路LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)位碼用三極管控制

三極管是日常應(yīng)用電路中經(jīng)常會(huì)用到的器件。它分為PNP型和NPN型。三極管的規(guī)格可以根據(jù)LED所需的驅(qū)動(dòng)電流大小進(jìn)行選擇，電流比較小的可以用9013、8550等小功率晶體管，電流比較大的則可以BU208等大功率三極管。三極管驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)三極管是我們的日常應(yīng)用電路中經(jīng)常會(huì)用到的一個(gè)器件。分為PNP和NPN型。三極管常用功能：1、開關(guān)控制2、信號(hào)放大3、電平轉(zhuǎn)換共陰數(shù)碼管共陽數(shù)碼管

8050(9014)8550(9015)LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)PNP型三極管NPN型三極管三極管的型號(hào)記憶方式：箭頭朝哪腿朝哪，導(dǎo)通電壓順箭頭過，電壓導(dǎo)通，電流控制b：基極e：發(fā)射極c：集電極LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)LED驅(qū)動(dòng)控制專用電路TM1618

TM1618是一種帶鍵盤掃描接口的LED（發(fā)光二極管顯示器）驅(qū)動(dòng)控制專用電路，如圖所示。內(nèi)部集成有MCU數(shù)字接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED高壓驅(qū)動(dòng)、鍵盤掃描等電路。主要應(yīng)用于VCR、VCD、DVD及家庭影院等產(chǎn)品的顯示屏驅(qū)動(dòng)。TM1618驅(qū)動(dòng)共陽數(shù)碼屏接LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)段碼驅(qū)動(dòng)采用總線驅(qū)動(dòng)集成電路74HC244/74HC24574HC245是一個(gè)集成緩沖、驅(qū)動(dòng)于一體的集成電路，可應(yīng)用于時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)、地址驅(qū)動(dòng)、PC機(jī)板的總線收發(fā)總線。74LS245是8路同相三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)芯片，具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。/G為低電平有效;DIR=“1”，信號(hào)由A向B傳輸。引出端符號(hào):A

總線端B

總線端/G

三態(tài)允許端(低電平有效)DIR

方向控制端74HC245LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)移位寄存器74HC59574HC595具有8位串入并出的移位寄存器和一個(gè)8位輸出鎖存器，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在輸出的同時(shí)，傳送下一組移位數(shù)據(jù)，而不影響以前的輸出狀態(tài)。74HC595局部變量和全局變量變量可以在程序中函數(shù)內(nèi)部或所有的函數(shù)外部?jī)蓚€(gè)地方說明。根據(jù)所定義變量值位置（作用域）的不同,

變量可分為局部變量和全局變量。從變量值存在的時(shí)間（生存期）來分的

可以有靜態(tài)存儲(chǔ)變量和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)變量之分。具體包括自動(dòng)的(auto)、靜態(tài)的(static)、寄存器的(register)、外部的(extern)4種C語言中的變量存儲(chǔ)分類指定auto變量

auto變量動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間，用完后釋放。auto稱為自動(dòng)變量

如果函數(shù)不做其他說明的話均為自動(dòng)變量。static變量

static變量，存儲(chǔ)單元固定，用完后不釋放extern變量

extern全局變量（在函數(shù)外部定義）的作用域?yàn)閺淖兞康穆暶魈庨_始，到本程序文件的結(jié)尾。有時(shí)還需要用extern來聲明外部變量，以擴(kuò)展外部變量的作用范圍。

如：一個(gè)文件中定義：intnum;另一個(gè)文件中聲明引用：externintnum;//注意，聲明時(shí)類型要與定義一致局部變量在函數(shù)內(nèi)部定義的變量稱為局部變量。局部變量?jī)H由被定義的函數(shù)內(nèi)部的語句所訪問。函數(shù)以“｛”開始，以“｝”結(jié)束，也就是說局部定義的變量只在｛｝內(nèi)有效，即只有在程序執(zhí)行到定義它的模塊時(shí)才能生成，一旦執(zhí)行退出該模塊則起變量消失。

例：func

(){

int

x;

//等價(jià)于autointx，局部變量x的作用域很明確

......}全局變量全局變量與局部變量不同，能貫穿整個(gè)程序，并且可被任何一個(gè)模塊使用。它們?cè)谡麄€(gè)程序執(zhí)行期間保持有效。全局變量定義在所有函數(shù)之外，它可以被函數(shù)內(nèi)的任何表達(dá)式訪問，在程序執(zhí)行的過程中一直有效。全局變量通常在程序頂部定義。全局變量一旦定義后就在程序的任何地方可知?？梢栽诔绦蛑虚g的任何地方定義全局變量，但要在任何函數(shù)之外。全局變量例如：/******************************************************/……

unsignedcharh,m；

//定義全局變量/******************顯示函數(shù)************************/voiddisplay(ucharh,ucharm){dat[0]=h/10; //1位dat[1]=h%10;

//2位dat[2]=m/10; //3位dat[3]=m%10; //4位……}/******************主函數(shù)***************************/voidmain(){

h=12,m=30;display(h,m); //初始時(shí)間位12:30}

本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調(diào)完成，硬件部分主要完成信息的顯示；軟件主要完成信號(hào)的處理及控制。本系統(tǒng)的硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，以AT89C52單片機(jī)為核心，與時(shí)鐘電路、復(fù)位電路及數(shù)碼管顯示組成控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個(gè)模塊：AT89C52主控模塊、數(shù)碼管顯示模塊、按鍵電路模塊、加分LED顯示電路等。本系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)籃球計(jì)數(shù)器加分、減分等顯示功能?；@球計(jì)分器方案設(shè)計(jì)單片機(jī)數(shù)碼管顯示電路復(fù)位電路時(shí)鐘電路電源電路按鍵電路加分LED顯示電路硬件方案確定最小系統(tǒng)單片機(jī)兩隊(duì)加分顯示設(shè)計(jì)硬件方案按鍵電路設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留（20ms）作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示要點(diǎn)提示1.若干個(gè)數(shù)碼管的段端接一起，通過單片機(jī)的I/O口控制數(shù)碼管的位選端，實(shí)現(xiàn)若干個(gè)數(shù)碼管輪流顯示2.單片機(jī)的1個(gè)I/O口帶著若干個(gè)數(shù)碼管，電流小，所以數(shù)碼管亮度低。所以要加驅(qū)動(dòng)（加三極管、驅(qū)動(dòng)器），增加亮度。共陽數(shù)碼管：需要高電平，加PNP三極管(8550)共陰數(shù)碼管：需要低電平，加NPN三極管(8050)3.延時(shí)時(shí)間合理設(shè)置；過長(zhǎng)或過慢都不行。硬件電路設(shè)計(jì)籃球比賽計(jì)分器包括最小系統(tǒng)、得分按鍵電路及數(shù)碼管顯示電路?；@球比賽計(jì)分器的得分由按鍵電路完成，利用P1口的P1.0~P1.4端口分別實(shí)現(xiàn)AB隊(duì)切換、加1分、加2分、加3分、AB兩隊(duì)比分清零的功能。采用兩個(gè)4位共陽極數(shù)碼管為顯示器。它們的段選端連接到P0口，位選端分別連接到P2口，P0口的上拉電阻可以使用8個(gè)1K電阻。兩隊(duì)的加分指示燈連接到P3口的P3.0和P3.1端口籃球計(jì)分器的硬件原理圖算法分析

4位數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,Dp"的同名端是連在一起的，當(dāng)程序從P0口輸出字形碼時(shí)，在同一個(gè)時(shí)間所有數(shù)碼管都會(huì)接收到相同的字形碼。

如何顯示出4個(gè)不同的字符呢？因此，就要使用動(dòng)態(tài)掃描了，在程序中，首先顯示一個(gè)數(shù)，然后關(guān)掉；然后顯示第二個(gè)數(shù)，又關(guān)掉，顯示第三個(gè)數(shù)，又關(guān)掉……直到所有要顯示的4個(gè)數(shù)完成，再從頭開始掃描。輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms），由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)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(huì)有閃爍感?；@球計(jì)分器系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)籃球計(jì)分器系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)開始數(shù)碼管1置位查表取數(shù)顯示延時(shí)熄滅（關(guān)斷顯示）數(shù)碼管2置位查表取數(shù)顯示延時(shí)熄滅（關(guān)斷顯示）數(shù)碼管3置位查表取數(shù)顯示延時(shí)熄滅（關(guān)斷顯示）動(dòng)態(tài)顯示算法分析繪制程序流程圖

（1）主程序流程圖繪制

主程序包括鍵盤掃描與鍵位功能處理子程序、十進(jìn)制數(shù)分離子程序和數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序的調(diào)用。鍵盤掃描與鍵位功能處理子程序是查詢判斷哪個(gè)功能鍵被按下，確認(rèn)某個(gè)鍵被按下后再轉(zhuǎn)到該鍵的功能處理程序。十進(jìn)制數(shù)分離子程序是將A、B兩隊(duì)積分?jǐn)?shù)據(jù)的百位、十位和個(gè)位上的數(shù)字分離出來并送數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序是在數(shù)碼管上動(dòng)態(tài)顯示A、B隊(duì)和它們的比分情況。籃球計(jì)分器系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)繪制程序流程圖

（2）數(shù)據(jù)分離子程序設(shè)計(jì)

十進(jìn)制數(shù)分離子程序的編寫思路是：表示A隊(duì)在數(shù)碼管的最高位顯示“A”，則引用數(shù)組中字符A的編碼位置下標(biāo)10，接著將積分對(duì)100取整即得到百位數(shù)字送數(shù)碼管，然后將積分對(duì)100求余數(shù)運(yùn)算，用余數(shù)對(duì)10取整即得到十位數(shù)字，最后將積分對(duì)10求余運(yùn)算，得到的余數(shù)即個(gè)位數(shù)字?；@球計(jì)分器系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)繪制程序流程圖

（3）數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序

數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的具體編程思路是：第一位數(shù)碼管顯示“A”→延時(shí)1ms→關(guān)閉所有數(shù)碼管顯示→第二位數(shù)碼管顯示“百位數(shù)”→延時(shí)1ms→關(guān)閉所有數(shù)碼管顯示→第三位數(shù)碼管顯示“十位數(shù)”→延時(shí)1ms→關(guān)閉所有數(shù)碼管顯示→第四位數(shù)碼管顯示“個(gè)位數(shù)”→延時(shí)1ms→關(guān)閉所有數(shù)碼管顯示→返回到第一步重新進(jìn)行新一輪掃描過程。籃球計(jì)分器系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)送段碼送位碼延時(shí)關(guān)數(shù)碼最后一位？移位N動(dòng)態(tài)顯示掃描流程圖開始結(jié)束繪制程序流程圖

（3）數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序

voiddisplay(){

unsignedchartmp,i;//定義局部變量tmp=0x01;for(i=0;i<4;i++){

P3=tmp;//送位碼P2=tab[i];//送段碼delay(2);//延時(shí)P2=0XFF;//關(guān)斷數(shù)碼管

tmp=tmp<<1;//左移到下一位數(shù)碼管}}

程序說明：延時(shí)時(shí)間合理設(shè)置；過長(zhǎng)或過