單片機原理與外圍電路課程論文電子記分牌說明書

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：學(xué)號： 5011211423 班級：班級： 計算機計算機 15-4 籃球賽電子記分牌籃球賽電子記分牌 摘要：摘要：籃球賽電子計時記分牌是根據(jù)籃球比賽特點設(shè)計的獨立的信息采集、分配、評判和 顯示的系統(tǒng)，能實現(xiàn)比賽時間和分數(shù)的實時、準(zhǔn)確、快捷處理和呈現(xiàn)。本設(shè)計原理簡單， 主要采用 at89c51 單片機作為微控制器，集合控制器、lcd 液晶顯示和報警，控制器控制 記分牌的工作狀態(tài)，通過 lcd 液晶顯示和報警來反饋信息。本設(shè)計在充分考慮了籃球比賽 的實際情

2、況基礎(chǔ)上設(shè)計，具有友好的人機交互接口，并且可以防止人為誤操作造成的不良 后果，具有一定的實用性。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字 單片機 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)計任務(wù)與要求.3 1.3 單片機在體育賽事計分的應(yīng)用.3 1.4 方案設(shè)計說明.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 報警模式.4 2.4 總體硬件組成框圖.4 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 .5 3.1 主控電路設(shè)計.5 3.2 lcd1602 顯示模塊的硬件設(shè)計.6 3.2

6、按鍵控制模塊.6 3.3 蜂鳴器報警模塊的硬件設(shè)計.7 4 軟件控制系統(tǒng) .8 4.1 主程序設(shè)計.8 4.2 仿真結(jié)果.9 5 結(jié)論 .10 參考文獻 .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 目前球場記分牌在傳統(tǒng)操作模式下，采用記分員手動翻動記分牌記分，工作方式單一。 由于種種弊端，電子記分板已經(jīng)開始在一些大型的體育場流行起來，不僅發(fā)展速度迅猛并 會逐漸取代傳統(tǒng)的電子記分牌。電子記分板根據(jù)籃球比賽的特點，采用單片機為核心控制 led 數(shù)碼管，具有亮度高、可視性好、功耗小、使用壽命長等優(yōu)點；具有性能穩(wěn)定，尺寸 適中，運輸安裝方

7、式靈活，物美價廉等特點，特別適用于小型籃球體育館和露天運動場。 1.2 設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計題目：籃球賽電子記分牌 設(shè)計要求： （1）分別設(shè)計籃球比賽甲乙兩個隊的記分牌； （2）能實現(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）將原有的一個指示燈基礎(chǔ)上進一步改進為兩個指示燈，作分別指示。 1.3 單片機在體育賽事計分的應(yīng)用單片機在體育賽事計分的應(yīng)用 傳統(tǒng)的籃球比賽計分是由工作人員人工翻動記分牌實現(xiàn)的，而比賽的時間則由工作人員計 表控制。由于人為因素，人工操作的比賽計分板難免會出現(xiàn)誤差。而作為微型控制系統(tǒng)的 單片機具有集成度高，功能強，通用性好，特別是它具有體

8、積小，重量輕，能耗低，價格 便宜，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特的優(yōu)點，使單片機迅速得到了推廣應(yīng)用， 目前已經(jīng)成為測量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的 優(yōu)選機種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位。 3因此單片機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。 1.4 方案設(shè)計說明方案設(shè)計說明 設(shè)計方案之前，得先分解設(shè)計任務(wù)。本次的設(shè)計任務(wù)是籃球記分牌，據(jù)常識，籃球記分牌 應(yīng)有分別給兩隊加分，暫停，顯示屏既要顯示時間又要顯示分數(shù)。在進行設(shè)計之前，應(yīng)自 己提出幾個問題，待問題回答之后?；竟Α⒌脑O(shè)計方案就出來了。在設(shè)計之前我提出了 一下幾個問題： a：硬件部分如何控制給 a 對 b 對加分，如何控制時間與分數(shù)的顯

9、示？場地交換的時候又 是如何實現(xiàn)分數(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 各引腳之間的連，如何選擇？ b：單片機只有一個 cpu，如何實現(xiàn)即要掃描按鍵，又要顯示比分，顯示時間。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數(shù)和時間并送給數(shù)碼管。 用查表嗎？ c：分數(shù)時間顯示都應(yīng)該有對應(yīng)的液晶顯示，如何控制液晶顯示，使時間和分數(shù)都顯示在 相對應(yīng)的液晶顯示屏上？加分與倒計時在程序中最本質(zhì)的東西是什么，如何用程序來說明 這樣的事件，各事件之間又是如何聯(lián)系的。 雖然這些問題看似很普通，似乎在設(shè)計過程中都要面對這樣的問題，何不事先就解決這些 問題呢，在逐

10、一回答這些問題的同時，該任務(wù)的設(shè)計方案已見雛形。以下就是該方案的詳 細內(nèi)容以及我問題的答案。 2 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)采用單片機 at89c51 為控制核心，系統(tǒng)主要包括顯示模塊、按鍵控制模塊、報警 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)碼管有共陰共陽之分。以共陽數(shù)碼管為例，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(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，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰 極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。因此每個數(shù)碼管有 9 個接口。數(shù)碼管的驅(qū)動方式有靜態(tài) 掃描和動態(tài)掃描兩種形式。靜態(tài)掃描編程

11、簡單，但電路復(fù)雜；動態(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)通電時導(dǎo)通，排列變得有秩序，是 光線容易通過，不通電時排列混亂，阻止光線通過。相比于數(shù)碼管，lcd1602 不僅可以顯 示的圖形符號更豐富，而且具有輕薄、無輻射等優(yōu)點。 比較以上兩種方案，系統(tǒng)設(shè)計中采用方案二。 2.2 按鍵控制模塊按鍵控制模塊 方案一：采用矩陣鍵盤。矩陣鍵盤的長各分接口分別于單片機的 i/o 口連接，可以通過連 接數(shù)量較少的 i/o 口，擴展出多個按鍵。但其缺點是電路更復(fù)雜，編程更麻煩。 方案二：采用獨立按鍵。每個獨立按鍵與單片機 i/o 連接，雖然不能節(jié)省

12、i/o 口，但電路 簡單、編程容易 比較以上兩種方案，由于本系統(tǒng)只需要 4 個按鍵，因此選者方案二。 2.3 報警模式報警模式 報警模塊中，信號由單片機輸出經(jīng) pnp 型三極管放大后進入蜂鳴器發(fā)出聲響進行比賽時 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)計系統(tǒng)硬件設(shè)計 3.1 主控電路設(shè)計主控電路設(shè)計 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 單片機內(nèi)部的功能單元已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計需要，不需要系統(tǒng)擴展。 at89s51 具有以下的特點: cpu 與 mcs-51

13、兼容 1000 寫/擦循環(huán) 8k 字節(jié)可編程 flash 存儲器 全靜態(tài)工作：0-33mhz 三級加密程序存儲器 256*8 位內(nèi)部 ram 32 個可編程 i/o 線 三個 16 位定時器/計數(shù)器 8 個中斷源 可編程串行通道 3.2 lcd1602 顯示模塊的硬件設(shè)計顯示模塊的硬件設(shè)計 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、符號等的點陣型液晶 模塊它有若干個 5x7 或者 5x11 等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。 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 圖 1-2 液晶顯示模塊電路 其中

14、 a 代表的是甲隊記分牌、b 代表乙隊記分牌 3.2 按鍵控制模塊按鍵控制模塊 按鍵控制模塊采用 4 個獨立按鍵，k1、k2、k3、k4 分別于單片機的 p10、p11 p12、p13 連接，每個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 蜂鳴器報警模塊的硬件設(shè)計蜂鳴器報警模塊的硬件設(shè)計 蜂鳴器報警模塊由一個蜂鳴器和一個 pnp 型的三極管組成，接單片機的 p27 圖 1-4 報警模塊模塊電路圖 4 軟件控制系統(tǒng)軟件控制系統(tǒng) 4.1 主程序設(shè)計主程序設(shè)計 本系統(tǒng)中單

15、片機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， 將比賽的得分和剩余時間顯示在 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，我的課題是籃球賽電子計時記分牌 。由于這一系統(tǒng)包含單片機基礎(chǔ)、 數(shù)碼管動態(tài)顯示、矩陣鍵盤掃描、定時器和中斷等知識體系，涉及面較廣，通過這一課程 設(shè)計，可以更好地檢測和鞏固學(xué)到的知識，加深自己對電子世界的認識。 在本次的設(shè)計中，針對每一個模塊都曾有好幾個方案，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)。在各個模塊的設(shè)計中，我除了得到了正確的結(jié)果之外，更多的是面對 錯誤和失敗，而這些錯誤大多數(shù)是由于自己對該部分電路原理掌握的不夠透徹而造成的。 通過查閱資料，連接、調(diào)試電路和程序，我得出了一下幾條心得體會，以后在設(shè)計過程中 可以借鑒： 在 proteus 里，電路狀態(tài)不正常且不易發(fā)現(xiàn)問題時，使用電流計和電壓計可直觀檢測電路 動態(tài)變化，這也是 proteus 里非常好用的一個功能； 參考文獻參考文獻 1 李川，汪秋蒙.isp 技術(shù)的原理及實現(xiàn)方法j.科技資訊.2009，35 期：93-94. 2 萬光毅.單片機實驗與實踐教程m. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2009.1. 3 張毅剛.單片機

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)計教程m.機械工業(yè)出社.2005：23- 99. 5 馬忠梅.單片機的 c 語言應(yīng)用程序設(shè)計m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2006 6 周潤景.基于 proteus 的電路與單片機仿真系統(tǒng)設(shè)計與仿真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)束時顯示 uchar code tab4= a b ; /比賽結(jié)束時顯示 sbit lcden=p22; sbit lcdrw=p21; /1602 液晶的 3 個端口 sbit lcdrs=p20; sbit key1=p10; sbit key2=p11; /四個按鍵 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; /兩隊得分 /*液晶函數(shù)*

20、/ void delay(uint z) /液晶延時函數(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?，高脈沖結(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) /寫入時間函數(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) /寫入 a 隊得分函數(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) /寫入 b 隊得分函數(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); /寫入顯示模式指令 write_com(0 x0e); /顯示是否打開以及光標(biāo)的設(shè)置 write_com(0 x06); /地址指針的加減和整屏是否移動 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; /開定時器 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); /寫入 a 隊得分 if(key4=0) delay(5); if(key4=0) while(!key4); bscore+; write_bscore(2,bscore); /寫入 b 隊得分 void main() init(); while(1) keyscan(); if(flag=0) write_com(0 x80+0 x40+7); /寫入第一節(jié) fir write_dat(f); write_dat(i); write_dat(r); if(flag=1) write_com(0 x80+0 x40+7); /寫入第二節(jié) sec