單片機(jī)原理與外圍電路課程論文電子記分牌說(shuō)明書(shū)

1、塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院 單片機(jī)原理與外圍電路課程論 文 題目：題目： 電子記分牌電子記分牌 姓名：姓名： 王兵王兵 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 5011211423 班級(jí)：班級(jí)： 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 15-4 籃球賽電子記分牌籃球賽電子記分牌 摘要：摘要：籃球賽電子計(jì)時(shí)記分牌是根據(jù)籃球比賽特點(diǎn)設(shè)計(jì)的獨(dú)立的信息采集、分配、評(píng)判和 顯示的系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)比賽時(shí)間和分?jǐn)?shù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快捷處理和呈現(xiàn)。本設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單， 主要采用 at89c51 單片機(jī)作為微控制器，集合控制器、lcd 液晶顯示和報(bào)警，控制器控制 記分牌的工作狀態(tài)，通過(guò) lcd 液晶顯示和報(bào)警來(lái)反饋信息。本設(shè)計(jì)在充分考慮了籃球比賽 的實(shí)際情

2、況基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)，具有友好的人機(jī)交互接口，并且可以防止人為誤操作造成的不良 后果，具有一定的實(shí)用性。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字 單片機(jī) at89c51 lcd1 液晶顯示，籃球記分牌 inin thisthis paperpaper：asketball match electronic timing scoreboard is designed based on the characteristics of basketball game independent information collection, allocation, evaluation and display system, can rea

3、lize the game time and scores of real-time, accurate and fast processing and rendering. this simple design principle, mainly at89c51 single-chip microcomputer as the controller, set controller, lcd liquid crystal display and alarm, control the working state of the scoreboard, feedback information th

4、rough the lcd liquid crystal display and alarm. this design in fully considering the actual situation of the basketball match on the basis of design, with a friendly human-computer interaction interface, and can prevent the operating error caused by the adverse consequences, has a certain practicali

5、ty. thethe keywordkeyword single chip microcomputer at89c51 liquid crystal display (lcd) basketball scoreboard 目錄目錄 1 緒論 .2 1.1 課題背景及研究意義.2 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求.3 1.3 單片機(jī)在體育賽事計(jì)分的應(yīng)用.3 1.4 方案設(shè)計(jì)說(shuō)明.3 2 系統(tǒng)概述 .4 2.1 顯示模塊.4 2.2 按鍵控制模塊.4 2.3 報(bào)警模式.4 2.4 總體硬件組成框圖.4 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .5 3.1 主控電路設(shè)計(jì).5 3.2 lcd1602 顯示模塊的硬件設(shè)計(jì).6 3.2

6、按鍵控制模塊.6 3.3 蜂鳴器報(bào)警模塊的硬件設(shè)計(jì).7 4 軟件控制系統(tǒng) .8 4.1 主程序設(shè)計(jì).8 4.2 仿真結(jié)果.9 5 結(jié)論 .10 參考文獻(xiàn) .11 附錄 1： .11 附錄 2： .12 1 緒論緒論 1.1 課題背景及研究意義課題背景及研究意義 目前球場(chǎng)記分牌在傳統(tǒng)操作模式下，采用記分員手動(dòng)翻動(dòng)記分牌記分，工作方式單一。 由于種種弊端，電子記分板已經(jīng)開(kāi)始在一些大型的體育場(chǎng)流行起來(lái)，不僅發(fā)展速度迅猛并 會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)的電子記分牌。電子記分板根據(jù)籃球比賽的特點(diǎn)，采用單片機(jī)為核心控制 led 數(shù)碼管，具有亮度高、可視性好、功耗小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；具有性能穩(wěn)定，尺寸 適中，運(yùn)輸安裝方

7、式靈活，物美價(jià)廉等特點(diǎn)，特別適用于小型籃球體育館和露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)題目：籃球賽電子記分牌 設(shè)計(jì)要求： （1）分別設(shè)計(jì)籃球比賽甲乙兩個(gè)隊(duì)的記分牌； （2）能實(shí)現(xiàn)兩張記分牌的切換； （3）能按照籃球賽記分規(guī)則記分并顯示； （4）將原有的一個(gè)指示燈基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)為兩個(gè)指示燈，作分別指示。 1.3 單片機(jī)在體育賽事計(jì)分的應(yīng)用單片機(jī)在體育賽事計(jì)分的應(yīng)用 傳統(tǒng)的籃球比賽計(jì)分是由工作人員人工翻動(dòng)記分牌實(shí)現(xiàn)的，而比賽的時(shí)間則由工作人員計(jì) 表控制。由于人為因素，人工操作的比賽計(jì)分板難免會(huì)出現(xiàn)誤差。而作為微型控制系統(tǒng)的 單片機(jī)具有集成度高，功能強(qiáng)，通用性好，特別是它具有體

8、積小，重量輕，能耗低，價(jià)格 便宜，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使單片機(jī)迅速得到了推廣應(yīng)用， 目前已經(jīng)成為測(cè)量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的 優(yōu)選機(jī)種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位。 3因此單片機(jī)在體育比賽記分牌的應(yīng)用也成 為了一種不可避免的趨勢(shì)。 1.4 方案設(shè)計(jì)說(shuō)明方案設(shè)計(jì)說(shuō)明 設(shè)計(jì)方案之前，得先分解設(shè)計(jì)任務(wù)。本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是籃球記分牌，據(jù)常識(shí)，籃球記分牌 應(yīng)有分別給兩隊(duì)加分，暫停，顯示屏既要顯示時(shí)間又要顯示分?jǐn)?shù)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，應(yīng)自 己提出幾個(gè)問(wèn)題，待問(wèn)題回答之后?；竟?、的設(shè)計(jì)方案就出來(lái)了。在設(shè)計(jì)之前我提出了 一下幾個(gè)問(wèn)題： a：硬件部分如何控制給 a 對(duì) b 對(duì)加分，如何控制時(shí)間與分?jǐn)?shù)的顯

9、示？場(chǎng)地交換的時(shí)候又 是如何實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)顯示交換的？應(yīng)該如何連接硬件，在硬件上設(shè)置控制端，控制端與單片機(jī) 各引腳之間的連，如何選擇？ b：?jiǎn)纹瑱C(jī)只有一個(gè) cpu，如何實(shí)現(xiàn)即要掃描按鍵，又要顯示比分，顯示時(shí)間。數(shù)碼管工 作的本質(zhì)是將要顯示的數(shù)據(jù)的字型碼送給他，如何采集到變化的分?jǐn)?shù)和時(shí)間并送給數(shù)碼管。 用查表嗎？ c：分?jǐn)?shù)時(shí)間顯示都應(yīng)該有對(duì)應(yīng)的液晶顯示，如何控制液晶顯示，使時(shí)間和分?jǐn)?shù)都顯示在 相對(duì)應(yīng)的液晶顯示屏上？加分與倒計(jì)時(shí)在程序中最本質(zhì)的東西是什么，如何用程序來(lái)說(shuō)明 這樣的事件，各事件之間又是如何聯(lián)系的。 雖然這些問(wèn)題看似很普通，似乎在設(shè)計(jì)過(guò)程中都要面對(duì)這樣的問(wèn)題，何不事先就解決這些 問(wèn)題呢，在逐

10、一回答這些問(wèn)題的同時(shí)，該任務(wù)的設(shè)計(jì)方案已見(jiàn)雛形。以下就是該方案的詳 細(xì)內(nèi)容以及我問(wèn)題的答案。 2 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)采用單片機(jī) at89c51 為控制核心，系統(tǒng)主要包括顯示模塊、按鍵控制模塊、報(bào)警 模塊等； 2.1 顯示模塊顯示模塊 方案一：采用七段碼數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的一極接到一起形成公 共極，因此數(shù)碼管有共陰共陽(yáng)之分。以共陽(yáng)數(shù)碼管為例，共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 接到+5v，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰 極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。因此每個(gè)數(shù)碼管有 9 個(gè)接口。數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式有靜態(tài) 掃描和動(dòng)態(tài)掃描兩種形式。靜態(tài)掃描編程

11、簡(jiǎn)單，但電路復(fù)雜；動(dòng)態(tài)掃描變成復(fù)雜，而且還 需要使用其他芯片。 方案二：采用 1602 液晶顯示。液晶的物理特性是：當(dāng)通電時(shí)導(dǎo)通，排列變得有秩序，是 光線容易通過(guò)，不通電時(shí)排列混亂，阻止光線通過(guò)。相比于數(shù)碼管，lcd1602 不僅可以顯 示的圖形符號(hào)更豐富，而且具有輕薄、無(wú)輻射等優(yōu)點(diǎn)。 比較以上兩種方案，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用方案二。 2.2 按鍵控制模塊按鍵控制模塊 方案一：采用矩陣鍵盤。矩陣鍵盤的長(zhǎng)各分接口分別于單片機(jī)的 i/o 口連接，可以通過(guò)連 接數(shù)量較少的 i/o 口，擴(kuò)展出多個(gè)按鍵。但其缺點(diǎn)是電路更復(fù)雜，編程更麻煩。 方案二：采用獨(dú)立按鍵。每個(gè)獨(dú)立按鍵與單片機(jī) i/o 連接，雖然不能節(jié)省

12、i/o 口，但電路 簡(jiǎn)單、編程容易 比較以上兩種方案，由于本系統(tǒng)只需要 4 個(gè)按鍵，因此選者方案二。 2.3 報(bào)警模式報(bào)警模式 報(bào)警模塊中，信號(hào)由單片機(jī)輸出經(jīng) pnp 型三極管放大后進(jìn)入蜂鳴器發(fā)出聲響進(jìn)行比賽時(shí) 間的提示功能。 2.4 總體硬件組成框圖總體硬件組成框圖 圖 1-1 系統(tǒng)基本方框圖 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 主控電路設(shè)計(jì)主控電路設(shè)計(jì) at89s51 為 atmel 所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，在本系統(tǒng)中， at89s51 單片機(jī)內(nèi)部的功能單元已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，不需要系統(tǒng)擴(kuò)展。 at89s51 具有以下的特點(diǎn): cpu 與 mcs-51

13、兼容 1000 寫(xiě)/擦循環(huán) 8k 字節(jié)可編程 flash 存儲(chǔ)器 全靜態(tài)工作：0-33mhz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 256*8 位內(nèi)部 ram 32 個(gè)可編程 i/o 線 三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 8 個(gè)中斷源 可編程串行通道 3.2 lcd1602 顯示模塊的硬件設(shè)計(jì)顯示模塊的硬件設(shè)計(jì) 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶 模塊它有若干個(gè) 5x7 或者 5x11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 1602lcd 是指顯示的內(nèi)容為 16x2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊 圖 1-2 液晶顯示模塊電路 其中

14、 a 代表的是甲隊(duì)記分牌、b 代表乙隊(duì)記分牌 3.2 按鍵控制模塊按鍵控制模塊 按鍵控制模塊采用 4 個(gè)獨(dú)立按鍵，k1、k2、k3、k4 分別于單片機(jī)的 p10、p11 p12、p13 連接，每個(gè)按鍵的另一端直接與地相連接，因此是低電平有效。其中 k1、k2、k3、k4 表示暫停、刷新 24 秒、a 加 1 分、b 加 1 分 圖 1-3 按鍵控制模塊電路圖 3.3 蜂鳴器報(bào)警模塊的硬件設(shè)計(jì)蜂鳴器報(bào)警模塊的硬件設(shè)計(jì) 蜂鳴器報(bào)警模塊由一個(gè)蜂鳴器和一個(gè) pnp 型的三極管組成，接單片機(jī)的 p27 圖 1-4 報(bào)警模塊模塊電路圖 4 軟件控制系統(tǒng)軟件控制系統(tǒng) 4.1 主程序設(shè)計(jì)主程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中單

15、片機(jī)的主要功能就是利用內(nèi)部的定時(shí)器計(jì)時(shí)，并隨時(shí)接受控制模塊的信息， 將比賽的得分和剩余時(shí)間顯示在 1602 液晶上。 程序流程圖： 圖 1-5程序流程圖 4.2 仿真結(jié)果仿真結(jié)果 1.如圖 4-3 所示。點(diǎn)擊 k3 表示給 a 加分 按下 k4 表示給 b 加分 5 結(jié)論結(jié)論 這一次的課程設(shè)計(jì)，我的課題是籃球賽電子計(jì)時(shí)記分牌 。由于這一系統(tǒng)包含單片機(jī)基礎(chǔ)、 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示、矩陣鍵盤掃描、定時(shí)器和中斷等知識(shí)體系，涉及面較廣，通過(guò)這一課程 設(shè)計(jì)，可以更好地檢測(cè)和鞏固學(xué)到的知識(shí)，加深自己對(duì)電子世界的認(rèn)識(shí)。 在本次的設(shè)計(jì)中，針對(duì)每一個(gè)模塊都曾有好幾個(gè)方案，在反復(fù)比較論證之后，才得出最佳 方案并應(yīng)用于系

16、統(tǒng)。在各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)中，我除了得到了正確的結(jié)果之外，更多的是面對(duì) 錯(cuò)誤和失敗，而這些錯(cuò)誤大多數(shù)是由于自己對(duì)該部分電路原理掌握的不夠透徹而造成的。 通過(guò)查閱資料，連接、調(diào)試電路和程序，我得出了一下幾條心得體會(huì)，以后在設(shè)計(jì)過(guò)程中 可以借鑒： 在 proteus 里，電路狀態(tài)不正常且不易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，使用電流計(jì)和電壓計(jì)可直觀檢測(cè)電路 動(dòng)態(tài)變化，這也是 proteus 里非常好用的一個(gè)功能； 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 李川，汪秋蒙.isp 技術(shù)的原理及實(shí)現(xiàn)方法j.科技資訊.2009，35 期：93-94. 2 萬(wàn)光毅.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.2009.1. 3 張毅剛.單片機(jī)

17、原理及應(yīng)用m. 北京：高等教育出版社.2008:160-190. 4 胡燁,姚鵬翼,陳明.protel 99se 原理圖與 pcb 設(shè)計(jì)教程m.機(jī)械工業(yè)出社.2005：23- 99. 5 馬忠梅.單片機(jī)的 c 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2006 6 周潤(rùn)景.基于 proteus 的電路與單片機(jī)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真m. 北京:北京航空航天大 學(xué)出版社. 2005. 7 金炯泰,金奎煥. 如何使用 keil8051c 編譯器m . 北京:北京航空航天大學(xué)出版社. 2010. 8 尹仕.電工電子制作基礎(chǔ)m.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2008. 9 彭介華.電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)

18、j.北京:高等教育出版社,2009. 9 徐泓. 醫(yī)療設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)方法j. 黑龍江科技信息. 2008(21) 10 馮梅琳,王蕓,溫家旺. 基于 proteus 的溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真j. 儀表技 術(shù). 2010(02) 11 behzad razavi.design of analog cmos integrated circuitsm. . 2001 12 wang xinhuan 1,zhou fei 2,zhang hongwei 1 1 school of electrical engineering uchar code tab2=b; uchar code tab3=

19、game over ; /比賽結(jié)束時(shí)顯示 uchar code tab4= a b ; /比賽結(jié)束時(shí)顯示 sbit lcden=p22; sbit lcdrw=p21; /1602 液晶的 3 個(gè)端口 sbit lcdrs=p20; sbit key1=p10; sbit key2=p11; /四個(gè)按鍵 sbit key3=p12; sbit key4=p13; sbit bell=p27; /蜂鳴器 uint keyflag,flag; /標(biāo)志位 uchar i,num,count; uchar sec,min,miao; uchar ascore,bscore; /兩隊(duì)得分 /*液晶函數(shù)*

20、/ void delay(uint z) /液晶延時(shí)函數(shù) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void write_com(uchar com) /命令子函數(shù) lcdrs=0; /接受指令 p0=com; /給 p0 口送指令碼 delay(5); lcden=1; /e 變?yōu)楦唠娖?delay(5); /在此延遲期間，將指令送入 lcden=0; /e 變?yōu)榈碗娖剑呙}沖結(jié)束 void write_dat(uchar date) /數(shù)據(jù)子函數(shù) data lcdrs=1; /接受數(shù)據(jù) p0=date; /給 p0 口送數(shù)據(jù) delay(5);

21、lcden=1; /e 變?yōu)楦唠娖?delay(5); /在此延遲期間，將數(shù)據(jù)送入 lcden=0; /e 變?yōu)榈碗娖?，高脈沖結(jié)束 void write_time(uchar add,uchar date) /寫(xiě)入時(shí)間函數(shù) uchar shi,ge; shi=date/10; ge=date%10; write_com(0 x80+add); write_dat(0 x30+shi); write_dat(0 x30+ge); void write_miao(uchar add,uchar date) /寫(xiě)入 24 秒函數(shù) uchar shi,ge; shi=date/10; ge=date%

22、10; write_com(0 x80+0 x40+add); write_dat(0 x30+shi); write_dat(0 x30+ge); void write_ascore(uchar add,uchar date) /寫(xiě)入 a 隊(duì)得分函數(shù) uchar bai,shi,ge; bai=date/100; shi=date/10%10; ge=date%10; write_com(0 x80+add); write_dat(0 x30+bai); write_dat(0 x30+shi); write_dat(0 x30+ge); void write_bscore(uchar ad

23、d,uchar date) /寫(xiě)入 b 隊(duì)得分函數(shù) uchar bai,shi,ge; bai=date/100; shi=date/10%10; ge=date%10; write_com(0 x80+0 x40+add); write_dat(0 x30+bai); write_dat(0 x30+shi); write_dat(0 x30+ge); void write_score(uchar add,uchar date) /比賽結(jié)束寫(xiě)入得分函數(shù) uchar bai,shi,ge; bai=date/100; shi=date/10%10; ge=date%10; write_com(

24、0 x80+0 x40+add); write_dat(0 x30+bai); write_dat(0 x30+shi); write_dat(0 x30+ge); void delay_bell(uint z) /蜂鳴器延時(shí)函數(shù) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=255;y0;y-); void init() /初始化函數(shù) bell=1; keyflag=0; flag=0; min=12; sec=0; miao=25; ascore=0; bscore=0; lcdrw=0; lcden=0; /e 的初始值為低電平，后面的程序給高電平從而滿足 e 為高 脈沖

25、 write_com(0 x38); /寫(xiě)入顯示模式指令 write_com(0 x0e); /顯示是否打開(kāi)以及光標(biāo)的設(shè)置 write_com(0 x06); /地址指針的加減和整屏是否移動(dòng) write_com(0 x01); /清屏指令 write_com(0 x80+0 x00); /顯示字符的初始位置 for(num=0;num16;num+) write_dat(tab1num); write_com(0 x80+0 x40); /起始地址為 53，將字符調(diào)到了第二行 for(num=0;num2;num+) write_dat(tab2num); write_ascore(2,asc

26、ore); write_bscore(2,bscore); tmod=0 x01; th0=(65536-50000)/256; tl0=(65536-50000)%256; ea=1; et0=1; tr0=1; /開(kāi)定時(shí)器 void keyscan() /按鍵函數(shù) if(key1=0) delay(10); if(key1=0) keyflag+; /鍵一按下，標(biāo)志位加一 while(!key1); if(keyflag=1) tr0=0; /關(guān)中斷 if(keyflag=2) tr0=1; keyflag=0; if(key2=0) /刷新 24 秒 delay(5); if(key2=

27、0) while(!key2); miao=25; if(key3=0) delay(5); if(key3=0) while(!key3); ascore+; write_ascore(2,ascore); /寫(xiě)入 a 隊(duì)得分 if(key4=0) delay(5); if(key4=0) while(!key4); bscore+; write_bscore(2,bscore); /寫(xiě)入 b 隊(duì)得分 void main() init(); while(1) keyscan(); if(flag=0) write_com(0 x80+0 x40+7); /寫(xiě)入第一節(jié) fir write_dat(f); write_dat(i); write_dat(r); if(flag=1) write_com(0 x80+0 x40+7); /寫(xiě)入第二節(jié) sec