畢業(yè)設計論文基于單片機的籃球比賽計時計分系統(tǒng)

1、第一章 設計方案比較1 設計方案的選擇和論證本次籃球比賽計時/計分和實時時鐘系統(tǒng)設計功能較多，用單片機的最小系統(tǒng)就難以實現(xiàn)。而單片機的最小系統(tǒng)設計中實際上最重要的就是對鍵盤/顯示器接口電路的設計，由于系統(tǒng)功能不同所以要求就不同，接口設計也就不同。對一個鍵盤/顯示器接口設計應從整個系統(tǒng)出發(fā)，綜合考慮軟、硬件特點。下面是本人在設計前對各種設計方案的考慮：1.1利用硬件電路實現(xiàn)采用芯片74ls192（十進制同步加/減計數(shù)器）、ne555（秒脈沖發(fā)生器）以及輔助電路等組成。設計中秒脈沖發(fā)生器是采用555集成電路組成的多諧振蕩器構(gòu)成，通過計算來產(chǎn)生比較準確的1秒脈沖。譯碼顯示電路用cd4511和共陰極七

2、段led數(shù)碼管組成，報警電路在實驗中用發(fā)光二極管代替。該方案能較準確的顯示比賽時間和比分，但是有眾多的不足。例如：電路中用到的芯片較多，無法簡化設計方案。1.2利用單片機系統(tǒng)實現(xiàn)單片機系統(tǒng)核心部件采用mcs51系列單片機。同時利用外圍模塊化電路來實現(xiàn)。由單片機來進行計時/記分，由外圍電路如ds1302實現(xiàn)實時時鐘系統(tǒng)的控制。利用單片機系統(tǒng)的優(yōu)點是可以準確的顯示比賽時間和比分，同時利用軟件執(zhí)行相關功能的執(zhí)行速度上遠優(yōu)于硬件電路，而且準確度高。在電路方面相對簡單。缺點是對內(nèi)部的軟件要求較高，不適合大范圍推廣。本次設計利用的單片機是at89s52。計時/計分顯示采用動態(tài)顯示方式，或靜態(tài)顯示方式即采用

3、74ls164、74ls259或?qū)Ｓ蔑@示處理芯片amt9094靜態(tài)鎖存顯示數(shù)據(jù)，經(jīng)功率放大，驅(qū)動數(shù)碼管顯示計時/計分數(shù)據(jù)。實時時鐘芯片采用ds1302，為系統(tǒng)提供時間信息；年、月、日、時、分、秒和星期等信息。操作鍵盤按控制要求設計成專用鍵盤，采用有線控制方式。顯示電路采用0.8in (1in=2.54cm)數(shù)碼管，操作按鍵為微動開關直接控制單片機作為輸入信號。實際系統(tǒng)采用20in數(shù)碼管顯示計時/計分數(shù)據(jù)。 硬件系統(tǒng)框圖和硬件系統(tǒng)原理圖見圖1。圖1-1硬件系統(tǒng)設計第二章 籃球比賽計時/計分和實時時鐘系統(tǒng)工作原理籃球比賽計時/計分和實時時鐘系統(tǒng)設計的運行主要是利用單片機定時/計數(shù)器的工作和中斷服務

4、的作用完成計時功能的。首先時鐘電路產(chǎn)生單片機工作時所需要的時鐘脈沖信號，這是單片機能夠正常工作的前提，而單片機有無定時的基礎以及定多長的時間，這些還需要我們?nèi)藶槿ゴ_定。電子鐘的時鐘要運行，首先要有“秒”的計時，因為單片機內(nèi)部是沒有規(guī)定的“秒”的概念。同時它工作在不同的工作方式時，它的計數(shù)初值也是不同的。這就要我們?nèi)藶槭紫扔嬎愠鲇嫈?shù)的初值了，這就可以實現(xiàn)所謂的定時了。如果單片機的定時時間到了的話，那么單片機會自動地產(chǎn)生中斷使程序轉(zhuǎn)向中斷服務程序執(zhí)行，中斷服務程序執(zhí)行完了就會返回主程序，等待下一次定時時間的到來再產(chǎn)生中斷。在此基礎上，單片機就會按照人為設定的程序執(zhí)行下去，從而使單片機能計算其他的時

5、間量。當然，本次設計單片機要執(zhí)行多種不同的計時功能，還需要選擇多種不同的工作方式，這樣才不會使單片機產(chǎn)生混亂。因為本次設計需要單片機完成的任務較多，而單片機的定時/計數(shù)器有限。為節(jié)省寶貴的單片機資源，我們選用ds1302時鐘芯片完成實時時鐘系統(tǒng)。 ds1302時鐘芯片包括：實時時鐘/日歷，31字節(jié)的靜態(tài)ram和慢速充電控制。它經(jīng)過一個簡單的串行接口與單片機通信。實時時鐘/日歷提供秒、分、時、日、星期、月和年等信息，每月天數(shù)以及閏月能自動調(diào)整，時鐘可以采用24h或am/pm的12h格式；31字節(jié)的靜態(tài)ram用于存放數(shù)據(jù)；帶慢速充電控制備份電源的充電特性。該芯片使用同步串行通信。 在本次設計中首次

6、采用了看門狗(watchdog)電路?？撮T狗(watchdog)電路是自行監(jiān)測系統(tǒng)運行的重要保證硬件看門狗是真正意義上的“程序運行監(jiān)視器”，如計數(shù)型的看門狗電路通常由555多諧振蕩器、計數(shù)器以及一些電阻、電容等組成，分立元件組成的系統(tǒng)電路較為復雜。第三章 總體電路的設計 籃球計時/計分器和實時時鐘系統(tǒng)主體電路主要由電源電路、復位電路、時鐘電路、鍵盤電路、驅(qū)動電路、顯示電路這六部分組成。3.1電源電路常用小功率直流穩(wěn)壓電源電路由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等四部分組成，如圖3-1所示。 圖3-1 直流穩(wěn)壓電源基本電路框圖(1)電源變壓器電源變壓器作用是將電網(wǎng)220v的變流電壓v1變換

7、成整流濾波電路所需的變流電壓v2。變壓器副邊與原邊的功率比p2/p1=，式中為變壓器的效率。(2) 整流濾波電路整流電路將交流電壓變成單向脈動的直流電壓；濾波電路用來濾除整流后單向脈動電壓中的交流成份，合之成為平滑的直流電壓。常用的整流電路有全波整流電路、單相半流整流電路、橋式整流電路、及倍壓整流電路。小功率直流電源因功率比較小，通常采用單相交流供電。由于橋式整流電路克服了半波整流的缺點，在橋式整流電路中，由于每兩只二極管只導通半個周期，故流過每個二極管的平均電流僅為負載電流的一半，與半波整流電路相比較，其輸出電壓提高，脈動成分減小了。但是為了獲得平滑的直流電壓，常在整流電路的后面加接濾波電路

8、，以濾去交流成分。濾波電路常見的有電容濾波電路（主要利用電容兩端電壓不能突變的特性，使負載電壓波形平滑，故電容應與負載并聯(lián)）、電感濾波電路及型濾波電路。本設計采用電容濾波電路。（3）穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用是當輸入交流電源電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。常用的是三端式穩(wěn)壓器。三端式穩(wěn)壓器有兩種，一種稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器。三端式穩(wěn)壓器均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。三端固定輸出集成穩(wěn)壓器常見的產(chǎn)品有cw78系列和cw79系列。cw78系列：正壓系列。該系列穩(wěn)壓塊有過流、過熱和調(diào)整管工作保護，以防過載而損壞。一般不需要接元件即可工作，有時為改善性能也加少量元

9、件。cw79系列：負壓系列。與cw78系列相比，除了輸出電壓極性、引腳定義不同外，其他特點都相同。在實際設計中要根據(jù)穩(wěn)壓電源的技術指標進行設計和選擇。（1）穩(wěn)壓電源的技術指標分為兩種一是特性指標：包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整流器率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）、溫度系數(shù)及紋波電壓等。（2）參數(shù)的計算及選擇根據(jù)上述的性能指標，選擇合適的電源變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管及濾波電容就可以進行電源的設計了。因此這里介紹的是輸出為+5v的電源的設計（其他的計算原理與之相同）根據(jù)要求v0=+5v，穩(wěn)壓

10、系數(shù)在0.2%，故可先用集成穩(wěn)壓（w7805）。w7805的穩(wěn)壓差為u1u22v，所以根據(jù)公式u1=（23）+u2，現(xiàn)在為了留有余量，取3v，其輸入電壓為u1=5+3=8v。穩(wěn)壓器的輸入電流即為整流濾波電路的負載電流，故i1=i0（max）+id=300+8=308ma。由變壓器副邊電壓： 令取u2=7v整流二極管和濾波電參數(shù)確定：正向平均電流： 最大反向電壓： urmur(max)=2u2=10v所以整流二極管選用其耐壓值為50v，最大整電流為1a的整流器流管in4004。濾波電容的參數(shù)計算： 因此，取c=2200f電容的耐壓：取ucm25v，故濾波電容參數(shù)為c：2200f/25v副邊電流有

11、效值：iz=（1.52） il=(1.52)×308=462616ma取iz為500 ma電源變壓器容量：副邊容量：p2=u2i2=7×0.5=3.5va原邊的容量： 取t=0.6 故平均容量為: 因此取p=10va（3）設計電源使用的器件的介紹電源變壓器：使220v的交流電壓變換成橋式整流電路所需要的交流電壓u1=10v。整流濾波電路：使交流電壓u1轉(zhuǎn)換成波動直流電壓。再經(jīng)過濾波電容濾除紋波，輸出直流電流。二極管：保護穩(wěn)壓器。圖3-2 直流電源原理圖器。型號中最后兩位數(shù)表示輸出電壓的穩(wěn)定值，有5v、6v、9v、12v、18v、和24v。在此次設計中，我們就做了一個5v的穩(wěn)

12、壓直流電源，用于給單片機的正常工作提供電壓。電源電路的總設計圖如圖3-2所示：3.2 時鐘電路 時鐘信號通常由兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部振蕩方式，二是外部時鐘方式。時鐘電路原理圖如圖3-3所示，在單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳xtal1，輸出端為引腳xtal2，在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。電容c1和c2一般取30pf左右，作用是穩(wěn)定頻率和快速起振,而晶體的振蕩頻率范圍通常是1.2mhz-12mhz,晶體振蕩頻率高,則系統(tǒng)的時鐘頻率也高,單片機運行的速度也就快。但反過來運行速度快

13、對存儲器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高。 外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內(nèi)。此方式常用于多片單片機同時工作，以便于各單片機的同步。一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于20ns，且為頻率低于12mhz的方波。 圖3-3 時鐘信號電路3.3 看門狗電路看門狗(watchdog)電路是嵌入式系統(tǒng)需要的抗干擾措施之一。本文用x25045芯片設計了一種新的看門狗電路，具有體積小、占用i/o口線少和編程方便的特點，可廣泛應用于儀器儀表和各種工控系統(tǒng)中。看門狗電路一般有軟件看門狗和硬件看門狗兩種。軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出讓一個定時器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而

14、且若系統(tǒng)軟件運行不正常，可能導致看門狗系統(tǒng)也癱瘓。硬件看門狗是真正意義上的“程序運行監(jiān)視器”，如計數(shù)型的看門狗電路通常由555多諧振蕩器、計數(shù)器以及一些電阻、電容等組成，分立元件組成的系統(tǒng)電路較為復雜，運行不夠可靠。x25045硬件連接圖如圖2所示。x25045芯片內(nèi)包含有一個看門狗定時器，可通過軟件預置系統(tǒng)的監(jiān)控時間。在看門狗定時器預置的時間內(nèi)若沒有總線活動，則x25045將從reset輸出一個高電平信號，經(jīng)過微分電路c2、r3輸出一個正脈沖，使cpu復位。圖2電路中，cpu的復位信號共有3個：上電復位(c1、r2)，人工復位(s、r1、r2)和watchdog復位(c2、r3)，通過或門綜

15、合后加到reset端。c2、r3的時間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因為這時cpu的振蕩器已經(jīng)在工作?？撮T狗定時器的預置時間是通過x25045的狀態(tài)寄存器的相應位來設定的。如表2所示，x25045狀態(tài)寄存器共有6位有含義，其中wd1、wd0和看門狗電路有關，其余位和eeprom的工作設置有關。 圖3-4 x25045看門狗電路硬件連接圖 3.4 顯示接口電路顯示接口電路設計的原理圖如下圖3-5所示: 圖圖3-5 顯示接口電路單片機應用系統(tǒng)最常用的顯示器是led（發(fā)光二極管顯示器）、lcd（液晶圖3-6 七段led顯示器原理圖顯示器）。這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)。它們的驅(qū)動電路簡單

16、、易于實現(xiàn)且價格低廉，因此，得到了廣泛應用。本次設計只要顯示6位數(shù)字，不需顯示圖形或字符,因而采用七段數(shù)碼管做顯示器。led顯示器有共陰極與共陽極兩種結(jié)構(gòu)，如圖3-6所示。共陰極led顯示塊的發(fā)光二極管陰極并接，如圖中(a)所示，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮；共陽極led顯示塊的發(fā)光二極管則陽極并接，如圖中(b)所示, 當發(fā)光二極管的陰極為低電平時，發(fā)光二極管點亮。 七段顯示塊與單片機接口非常容易。只要將一個8位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，如表1所示。通常將控制發(fā)光二極度管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。顯

17、示器的共陽極和共陰極的公共連接點為位選位。共陽極和共陰極的段選碼互為補數(shù)，即互為反碼。led顯示工作方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。在靜態(tài)顯示方式下，共陰極應固定接地，共陽極應固定接高電平。我們采用的是利用8051芯片i/o口構(gòu)成鍵盤/顯示接口電路，為簡化電路，降低成本，顯示將采用動態(tài)顯示。在動態(tài)顯示中將所有相同位的段控線并聯(lián)在一起，由一個i/o口線控制，8段由8個i/o口控制，而共陰極點或共陽極點分別由相應的i/o口線控制。led動態(tài)顯示電路只需要兩個8位i/o口。其中一個8位i/o口控制段控碼，另一個8位i/o口控制位選。由于所有段控碼都由一個8位i/o控制，因此，在同一瞬間，6只led都會

18、顯示相同的字符。要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式。即在每一瞬間只使某一位顯示相應字符。在此瞬間，段選控制i/o口輸出相應字符段選碼，位選控制i/o口在該顯示位送入選通電平（共陰極送低電平，陽極送高電平）以保證該位顯示相應字符。表3-1七段led顯示器的段選碼顯示字符共陰極段選碼共陽極段選碼顯示字符共陰極段選碼共陽極段選碼03fhc0hb7ch83h106hf9hc39hc6h25bha4hd5eha1h34fhb0he79h86h466h99hf71h8eh56dh92hp73h8ch67dh82hu3ehc1h707hf8h31hceh87fh80hy6eh91h96fh90h8

19、.ffh00ha77h88h“滅”00hffh3.5 鍵盤電路 鍵盤采用獨立式鍵盤采用8鍵。其電路圖如圖3-7所示：此鍵盤與at89s52的p2腳相連。圖3-7 獨立式鍵盤電路 獨立式鍵盤實際上是一組相互獨立的按鍵，這些按鍵可直接與單片機的i/o口連接。即每個按鍵獨占一條口線，接口簡單。從按一個鍵到鍵的功能被執(zhí)行主要包括兩項工作：一是鍵的識別，即從鍵盤中找出被按的是哪個鍵，另一項是鍵功能的實現(xiàn)。第一項工作是使用接口電路實現(xiàn)的，而第二項工作則是通過執(zhí)行中斷服務程序來完成。具體的說，鍵盤接口應完成以下操作功能：a） 鍵盤掃描，以判定是否有鍵被按下（稱之為“閉合鍵”）。b） 鍵識別，以確定閉合鍵的行

20、列位置。c） 產(chǎn)生閉合鍵的鍵碼。d） 排除多鍵、串鍵（復按）及去抖動。這些內(nèi)容通常是以軟硬件結(jié)合的方式來完成的，即在軟件的配合下由接口電路來完成。但具體那些由硬件完成那些由軟件完成，要看接口電路的情況?？偟脑瓌t是，硬件復雜軟件就簡單，硬件簡單軟件就復雜。 在此次設計過程中，在考慮到單片機內(nèi)部的儲存器的空間有限且要將p1口留下作為無線遙控的擴展口，因此采用了8個鍵的獨立式鍵盤?？紤]到用在如此少的鍵要完成如此多的功能因此在設計時將s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7，s8進行了相互嵌套。s1作為此次與外部中斷的最高級，它作為計分程序的控制鍵，按下它后程序先判斷是不是s1按下，確定是以后程序再一

21、次調(diào)用鍵掃子程序來判斷有沒有其他的鍵按下，如果是s2則轉(zhuǎn)向主客隊的查詢，以便確定是哪個隊記分。如果沒有鍵按下則對主隊記分，如果有鍵按下則對客隊記分。此次后程序?qū)⒃僖淮握{(diào)用鍵掃子程序從而判斷如果是 s4則加一分，如果是s5則加兩分，如果是s6則加三分，如果是s7則減一分。如果有s8按下則對客隊進行上一輪操作。s2是程序計時控制鍵，程序在判斷到s2控制鍵后自動啟動進攻24秒計時，同時程序?qū)⒉樵僺7、s8是否按下，如果s7按下則將存儲器清零重新開始計時進攻24秒計時。如果是s8按下則暫停計時，同時程序?qū)⑴袛鄐8是否按下兩次，是則繼續(xù)計時，否則繼續(xù)等待。s3是實時電子鐘系統(tǒng)的控制鍵程序判斷到s3按下則

22、顯示電子時鐘信息。第四章 主要器件介紹4.1 單片機at89s52at89s51 是一種低功耗，高性能的cmos 8位微型計算機。它帶有16k flash 可編程和擦除的只讀存儲器（eprom），該器件采用atmel的高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)上標準的80c51和80c52的指令系統(tǒng)及引腳兼容。它集flsah程序存儲器既可在線編程（isp）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片機芯片中，atmel公司的功能強大，低價位at89s52單片機可為我們提價許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。引腳排列如圖4-1所示。 圖4-1 at89s52引腳圖 at89s52提供以

23、下標準功能：8k字節(jié)flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個i/o口線，看門狗（wdt），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，at89s52可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的工作，但允許ram，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。 at89s52單片機集成在一塊小芯片上，有一臺微型計算機的各個部分，包括cpu、存儲器、i/o口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。at89s52

24、的封裝形式有40引腳雙列直插式填封裝方式和44引腳封裝方式。方型封裝有4個引腳（標有nc）是不連線的，故在連接時應注意。下面分別敘述各引腳功能。(1)vcc：電源電壓(2)gnd：地線表4-1 at89s52flash單片機特點表中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)看門狗（wdt）及雙數(shù)據(jù)指針全靜態(tài)工作模式：0hz-33mhz三級程序加密鎖兼容mcs-51指令系統(tǒng)4k字節(jié)在線系統(tǒng)編程（isp）flash閃速存儲器1000次擦寫周期4.0-5.5的工作電壓范圍128×8字節(jié)內(nèi)部ram32個可編程i/o口線2個16位定時/計數(shù)器6個中斷源掉電標識和快速編程特性靈活的在系統(tǒng)編程（isp-字節(jié)或頁寫模式）

25、全雙工串行uart通道低功耗空閑和掉電模式(3)p0口：是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每個引腳可驅(qū)動8個ttl邏輯門電路。當把“1”寫入p0口的引腳時可作為高阻輸入端。當訪問外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器時，p0口也可作為復用的地址/數(shù)據(jù)總線。在此狀態(tài)下，p0口有內(nèi)部上拉電路。在flash 編程時，p0口接收代碼字節(jié)，而在程序校驗時，輸出代碼字節(jié)。在程序校驗期間，需要外部接上拉電路。(4)p1口：是一個具有內(nèi)部上拉電路的8位雙向i/o口。p1口的輸出緩沖器能夠吸入/放出4個ttl邏輯門電路。當對p1口的引腳寫“1”時，它被內(nèi)部上拉電路拉高，并能作輸入使用，作為輸入時，由于上拉電路的

26、作用，由外部拉低的p1口引腳將放出電流（iil）。 p1口在flash編程和校驗期間，接收低8位地址。它的部分引腳的第二功能如表4所示。表4-2p1口的第二功能表端口引腳第二功能p1.5mosi（用于isp編程）p1.6miso（用于isp編程）p1.7sck（用于isp編程）(5)p2口：是一個具有內(nèi)部上拉電路的8位雙向i/o口，p2口輸出緩沖器能吸入/放出4個ttl邏輯門電路。當對p2口引腳寫“1”時它們被內(nèi)部上拉電路拉高，并能作為輸入使用，此時，由于內(nèi)部上拉電路的作用，被外部拉低的p2口引腳將放出電流（iil）。當訪問外部程序存儲器及使用16位地址的是數(shù)據(jù)存儲器（movxdptr）時，p

27、2口輸出高8位地址。這種情況下，當不置“1”時，p2口使用強大的內(nèi)部上拉電路。當訪問使用8位地址的外部存儲器（movxri）時，p2口輸出p2口鎖存器的內(nèi)容。(6)p3口：是一個具有內(nèi)部上拉電路的8位雙向i/o口，p3輸出緩沖器能吸入/放出4個ttl邏輯門電路。當對p3口引腳寫“1”時，則它們被內(nèi)部上拉電路拉高，并能作為輸入使用。此時，由于內(nèi)部上拉電路的作用，被外部拉低的p3口引腳將放出電流（iil）。p3口也提供at89s52各種專用功能，見表4-3表4-3 at89s52的p3口各種專用功能表端口引腳替代的專用功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2（外部中斷0

28、）p3.3（外部中斷1）p3.4t0（定時器0的外部輸入）p3.5t1（定時器1的外部輸入）p3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）在flash編程及檢驗期間，p3口還可以用于flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。(7)rst：復位端。當振蕩器工作時，此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將系統(tǒng)復位。(8)ale/ ：當訪問外部存儲器時，ale（允許地址鎖存）是一個用于鎖存地址的低8位字節(jié)的時鐘脈沖。在flash 編程期間，此引腳也可用于輸入編程脈沖（）。在正常操作情況下，ale以振蕩器頻率的1/6的固定速率發(fā)出脈沖，它是用作對外輸出的時鐘，需要注意的是，每當訪問外部

29、數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如果希望禁止ale操作，可通過將特殊功能寄存器中位地址為8eh那位置的“0”來實現(xiàn)。該位置的“1”后。ale僅在mov或movc指令期間激活，否則ale引腳將被略微拉高。若微控制器在外部執(zhí)行方式，ale禁止位無效。(9)：外部程序存儲器讀選取通信號。當at89s51在讀取外部程序時， 每個機器周期 將psen激活兩次。在此期間內(nèi)，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過兩個信號。(10)/vpp：訪問外部程序存儲器允許端。為了能夠從外部程序存儲器的0000h至ffffh單元中取指令，必須接地，然而要注意的是，若對加密位1進行編程，則在復位時，的狀態(tài)在內(nèi)部被鎖存。執(zhí)行

30、內(nèi)部程序應接vcc。不當選擇12v編程電源時，在flash編程期間，這個引腳可接12v編程電壓。(11)xtal1：振蕩器反向放大器輸入端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器輸出端。4.2 低功耗帶ram實時時鐘芯片ds13021）特性。ds1302時鐘芯片包括：實時時鐘/日歷，31字節(jié)的靜態(tài)ram和慢速充電控制。它經(jīng)過一個簡單的串行接口與單片機通信。實時時鐘/日歷提供秒、分、時、日、星期、月和年等信息，每月天數(shù)以及閏月能自動調(diào)整，時鐘可以采用24h或am/pm的12h格式；31字節(jié)的靜態(tài)ram用于存放數(shù)據(jù)；帶慢速充電控制備份電源的充電特性。該芯片使用同步串行通信。與時鐘/r

31、am通信僅需三根線：/rst（復位）；i/o數(shù)據(jù)線；sclk（串行時鐘）。數(shù)據(jù)可以以每次一個字節(jié)或多字節(jié)的形式傳送至時鐘/ram或從其讀出。ds1302的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-2所示，引腳功能如表4-4所示。內(nèi)部主要有移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘和ram等組成。2）工作原理及使用。對芯片的讀寫操作，首先必須置/rst為高電平，并且把提供地址和命令的8位信息裝入移位寄存器中，數(shù)據(jù)輸入時，數(shù)據(jù)位在sclk的圖4-4 ds1302引腳及內(nèi)部電路圖上升沿必須有效；而數(shù)據(jù)輸出時，數(shù)據(jù)位是在時鐘的下降沿有效。數(shù)據(jù)操作完成，置/rst為低電平，這時數(shù)據(jù)傳送中止，且i/o引腳呈高阻態(tài)，當把/rst置

32、邏輯1狀態(tài)時，sclk必須為邏輯0。表4-4 ds1302引腳功能表引腳號引腳名稱功 能1vcc2主電源2.3x1.x2振蕩源，外接32768hz晶振4gnd地線5rst復位/片選線6i/d串行數(shù)據(jù)輸入/輸出（雙向）7sclk串行數(shù)據(jù)輸入端8vcc1后備電源芯片的操作，受地址/命令字節(jié)控制，每一數(shù)據(jù)的傳送由命令字節(jié)開始。地址/命令字節(jié)格式如表4-5所示。表4-5地址命令格式1ram cka4a3a2a1a0rd w最高位msb（d7）必須為邏輯1，d6為邏輯0指定時鐘/日歷數(shù)據(jù)，邏輯1指定ram數(shù)據(jù)，d5-d1指定輸入/輸出的特定寄存器。最低有效位lsb（d0）為邏輯0指定進行寫操作（輸入），

33、邏輯1指定進行讀操作（輸出）。命令字及總是從最低有效位lsb（d0）開始輸入，跟隨在輸入寫命令字節(jié)的8個sclk周期之后，在下8個sclk周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，數(shù)據(jù)從lsb（d0）開始；跟隨在輸入讀命令字節(jié)的8個sclk周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。多字節(jié)方式：通過對地址31（十進制）尋址（地址/命令d5-d1置邏輯1），可以把時鐘/日歷或ram寄存器規(guī)定為多字節(jié)方式（burst），這時，d6選擇時鐘/日歷或ram。d0選擇讀或?qū)懖僮?。在多字?jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂?的d0開始。3）數(shù)據(jù)字節(jié)定義。時鐘/日歷數(shù)據(jù)字節(jié)定義：時鐘/日歷包含7個讀/寫寄存器內(nèi)，數(shù)據(jù)以二-十進制（bcd）碼形式存放。其中

34、： 秒寄存器的ch：時鐘停止位，ch=0：振蕩器工作允許； ch=1：振蕩器停止。 小時寄存器的bi1t7：12/24h 標志， bit7=1：12h標志，這時bit5=1：上午模式 bit5=0：下午模式 bit7=0：24h標志，這時bit5是第2個10h位（20-23）時 寫保護寄存器的bit7是寫保護位，開始7位（位60）置為0，在讀操縱時總是讀出0，在對時鐘或ram進行寫操作之前，位7必須為0，當它為高電平時，寫保護位防止對任何其他寄存器進行寫操作。 時鐘/日歷命令字節(jié)可規(guī)定多字節(jié)工作方式，在此方式下，前8個時鐘/日歷寄存器可以從地址0的第0位開始連續(xù)地讀或?qū)?。在寫保護狀態(tài)下，多字節(jié)

35、寫無效。ds1302 的控制字如表4-5所示?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入ds1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取ram數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0）如為0表示要進行寫操作，為1表示要進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。ds1302共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據(jù)位為bcd碼形式。其日歷、時間寄存器及其控制字見表4-6。表4-6 ds1302的日歷、時鐘寄存器及其控制字寄存器名命令字取值范圍個位內(nèi)容寫操作讀操作76543210秒寄存器80h81h00-59ch10 s

36、ecsec分鐘寄存器82h83h00-59010 minmin小時寄存器84h85h01-12或00-2312/24010/aphrhr日期寄存器86h87h01-30,310010 daydate月份寄存器88h89h01-120001qmmonth周日寄存器8ah8bh01-0700000day年份寄存器8ch8dh00-9910 yearyear此外，ds1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與ram相關的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。ds1302與ram相關的寄存器分為兩類，一類是單個ram單元，共31個，每個單元組態(tài)

37、為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為cohfdh，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的ram寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的ram的31個字節(jié)，命令控制字為feh（寫）、ffh（讀）。4.3 x25045芯片簡介x25045是美國xicor公司的生產(chǎn)的標準化8腳集成電路，它將eeprom、看門狗定時器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個芯片之內(nèi)，大大簡化了硬件設計，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機外圍芯片。x25045引腳如圖4-5所示。圖4-5 x25045引腳圖其引腳功能如下。cs：片選擇輸入；so：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位

38、輸出；si：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫入x25045；sck：串行時鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出；wp：寫保護輸入。當它低電平時，寫操作被禁止；vss：地；vcc：電源電壓；reset：復位輸出。x25045在讀寫操作之前，需要先向它發(fā)出指令，指令名及指令格式如表1所示。表4-7 x25045指令及其含義wd10，wd0=0，預置時間為1.4s。wd10，wd0=1，預置時間為0.6s。wd11，wd0=0，預置時間為0.2s。wd11，wd0=1，禁止看門狗工作。看門狗電路的定時時間長短可由具體應用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時最大循環(huán)周期的時間略長即

39、可。編程時，可在軟件的合適地方加一條喂狗指令，使看門狗的定時時間永遠達不到預置時間，系統(tǒng)就不會復位而正常工作。當系統(tǒng)跑飛，用軟件陷阱等別的方法無法捕捉回程序時，則看門狗定時時間很快增長到預置時間，迫使系統(tǒng)復位。以下是c語言編寫的看門狗程序部分。#include "reg51.h"sbit cs=p12;/*片選信號由p1.2產(chǎn)生*/sbit sck=p13; /*時鐘信號由p1.3 產(chǎn)生*/sbit si=p10; /*si由p1.0產(chǎn)生*/sbit so=p11; /*so由p1.1產(chǎn)生*/sbit c=acc7; /*定義位變量*/bdata unsigned char

40、 com;void tran() /*發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)子函數(shù)*/unsigned char i;for(i=0; i<8; i+) acc=com; /*將數(shù)據(jù)放入a中*/si=c;sck=0; /*sck產(chǎn)生一個上跳變*/sck=1;com=com<<1; /*左移一位*/return;main()com=0x06; /*發(fā)寫讀使能命令*/cs=0;tran();cs=1;com=0x01; /*發(fā)寫狀態(tài)字命令*/cs=0;tran();com=0x00; /*定時1.4s*/tran();cs=1;.;系統(tǒng)正常運行的程序部分需要注意的是，在程序正常運行的時候，應該在適當?shù)牡?/p>

41、方加一條喂狗指令，使系統(tǒng)正常運行時的定時時間達不到預置時間。系統(tǒng)就不會復位。喂狗指令如下。main().;系統(tǒng)正常運行的程序部分cs=0; /*產(chǎn)生cs脈沖*/cs=1;x25045的看門狗電路使用十分方便。x25045內(nèi)部還集成了512beeprom和電壓運行監(jiān)視系統(tǒng)，只需這樣一塊芯片，外加晶振和復位電路就可以組成單片機的應用系統(tǒng)，非常適合于便攜式儀器和嵌入式系統(tǒng)的設計。第五章 程序設計思路與程序流程圖5.1程序設計思路實時時鐘系統(tǒng)的運行主要是利用單片機定時/計數(shù)器的工作和中斷服務的作用完成計時功能的。首先時鐘電路產(chǎn)生單片機工作時所需要的時鐘信號，這是單片機能夠正常工作的前提，而單片機有無定

42、時的基礎以及定多長的時間，這些還需要我們?nèi)藶榈拇_定。鐘表的時鐘要運行，首先要有“秒”的計時，因為單片機內(nèi)部是沒有規(guī)定的“秒”的概念。同時它工作在不同的工作方式時，它的計數(shù)初值也是不同的。這就要我們?nèi)藶槭紫扔嬎愠鲇嫈?shù)的初值了，這就可以實現(xiàn)所謂的定時了。如果單片機的定時時間到了的話，那么單片機會自動地產(chǎn)生中斷使程序轉(zhuǎn)向中斷服務程序執(zhí)行，中斷服務程序執(zhí)行完了就會返回原程序，等待下一次定時時間的到來再產(chǎn)生中斷。在此基礎上，單片機就會按照人為設定的程序執(zhí)行下去。使單片機能計算其它時間量。記分系統(tǒng)的運行是利用程序掃描鍵盤后按照先查是主隊還是客隊加減分，然后再查詢是加1分、加2分、加3分還是減1分的操作。因

43、此首先要定義鍵盤各個鍵的功能和相應的鍵值。同時此時的進攻24秒時間還在計時因此要分配單片機定時/計數(shù)器，以免造成程序崩潰。程序掃描鍵盤后得到相應的鍵值就可以調(diào)用相應的加減操作。對于上下半場交換場地后交換比分，可以用一個中間儲存單元，例如：累加器a，先將主隊的顯示緩沖區(qū)一個單元的內(nèi)容給a，再將客隊相應單元的傳遞過去最后將a的內(nèi)容給客隊相應的單元，如此類推即可完成比分的交換。5.2 程序設計流程圖5.2.1 主程序流程圖圖5-1 主程序設計流程圖5.2.2 24秒計時程序流程圖圖5-2 24秒計時程序流程圖5.2.3 加減分程序流程圖圖5-3 加減分程序流程圖5.2.4 ds1302時鐘程序流程圖

44、圖5-4 ds1302時鐘程序流程圖5.2.5 鍵掃子程序流程圖 圖5-5鍵掃子程序流程圖5.2.6 顯示子程序流程圖掃描達8次返回據(jù)顯示緩沖區(qū)字型序列號查表得字段碼送字段碼到p0口送位控碼到p2口延時2毫秒改變字段碼序列改變位控碼現(xiàn)場恢復ny現(xiàn)場保護圖5-6 顯示子程序流程圖結(jié)束語回顧百年來電子技術和電子工業(yè)發(fā)展的成就，舉世矚目。可以看到，從國民經(jīng)濟到日常生活中的各個方面，電子產(chǎn)品無處不在，具體事例無庸枚舉，其發(fā)展前景未可限量。畢業(yè)設計課題選擇籃球比賽計時/計分和實時時鐘系統(tǒng)設計有著重大的意義。它能夠使我們學生掌握模擬電子電路及數(shù)字電子電路的設計方法，以及單片機的相關知識，從而真正獲得一技之

45、長，以利于今后自身的發(fā)展。該設計具有籃球比賽計時/計分和實時時鐘系統(tǒng)。其硬件部分共包括電源電路、實時時鐘系統(tǒng)、鍵盤操作、單片機控制、數(shù)碼管顯示等五個主要組成部分。設計的總體思路是首先實時時鐘系統(tǒng)的控制，接下來是主芯片at89s52對鍵盤掃描判斷其要執(zhí)行的程序，再者對自身的計時判斷，最后完成相應的操作并通過數(shù)碼管顯示硬件的選擇則以at89s52為主體、實時時鐘系統(tǒng)采用ds1302。而無線遙控采用pt2262/2272、顯示則采用四位一體led共態(tài)顯示方式。而軟件設計主要完成三部分的工作：實時時鐘、控制多路選擇開關實現(xiàn)任務轉(zhuǎn)換，以及顯示比賽比分。 總體來說，本次設計實現(xiàn)的籃球比賽計時/計分和實時時

46、鐘系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，完全達到設計要求。整個設計過程中所采用的一些硬、軟件設計方法和思路（如多層嵌套程序），也值得推廣使用。致 謝謝我的導師胡薔老師，她嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝胡老師，這片論文的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開你的細心指導。而你開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的協(xié)作團體。最后，在本次設計過程中給予我?guī)椭凸膭畹睦蠋熀屯瑢W表示衷心的感謝！在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！參考

47、文獻1 楊寧.微機控制技術m.北京：高等教育出版社，2001.21242李朝青. 單片機原理與控制技術. 北京航空航天大學出版社,2001 3 李廣弟.單片機基礎m.北京：北京航空航天大學出版社，2001.70774 謝自美.電子線路設計·實驗·測試m.武漢：華中科技大學出版社，2000.2602655 楊剛，周群.電子系統(tǒng)設計與實踐m.北京：電子工業(yè)出版社，2004.2153196 梁宗善.電子技術基礎課程設計（中大規(guī)模集成電路應用）m.武漢：華中理工大學出版社，1995.54687 楊振江，杜鐵軍，李群.流行單片機實用子程序及應用實例m.西安：西安電子科技大學出版社，2

48、002.87918 清源計算機工作室.protel 99se原理圖與pcb及仿真m.北京：機械工業(yè)出版社，2004.1352249 張毅剛，彭喜元，姜守達，喬立巖.新編mcs-51單片機應用設計m.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)出版社，2003.25430510胡偉,季曉衡單片機c程序時間及應用實例人民郵電出版社,200311 何立民等.單片機應用系統(tǒng)設計.北京:北京航空航天大學出版社,1995.12 張華.電類專業(yè)畢業(yè)設計指導.北京:機械工業(yè)出版社,2001.4附錄1 主電路圖圖6-1 主電路圖a附錄2 元件清單表6-1 元件清單part typedesignatorno.part typedesignatorno.1kr171at89s52芯片u111kre11104c3111kr101104c411kr121104c211kr91200r111kr111500r2311kr151500r2211kr14122