單片機(jī)應(yīng)用比賽計(jì)分器

1、課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及其在煤礦中的應(yīng)用設(shè)計(jì)題目： 比賽計(jì)分器 院 系：礦業(yè)工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：2012003019專業(yè)班級(jí)： 采礦 指導(dǎo)教師： 2014年 12月 31 日 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書設(shè)計(jì)題目比賽計(jì)分器學(xué)生姓名所在院系礦業(yè)工程學(xué)院專業(yè)、年級(jí)、班采礦 設(shè)計(jì)要求：1.數(shù)碼管顯示甲、乙兩支比賽隊(duì)伍的分?jǐn)?shù)2.可以分別對(duì)甲、乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)進(jìn)行更改，包括加和減，但最低只能是0，最高只能是993.可以調(diào)整得到不同的分值，以便根據(jù)不同的情況方便地調(diào)整甲、乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)，同時(shí)電路中含有分值顯示模塊，可以清楚地確認(rèn)出調(diào)整得到的分值4.電路含有清零按鍵，可以對(duì)甲、乙兩隊(duì)分

2、數(shù)及分值切換部分清零學(xué)生應(yīng)完成的工作： 本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為主控模塊，利用匯編語(yǔ)言編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)碼管顯示。主要任務(wù)包括：（1）硬件原理圖的設(shè)計(jì)（2）軟件程序的設(shè)計(jì)（3）用匯編語(yǔ)言進(jìn)行軟件程序的編寫與調(diào)試（3）系統(tǒng)運(yùn)行以及結(jié)果分析（4）撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告（5）我負(fù)責(zé)軟件程序的設(shè)計(jì)、修改和調(diào)試課程設(shè)計(jì)提交的成果1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2） 圖樣資料 a) 系統(tǒng)原理圖； 3）查閱文獻(xiàn)不少于5篇b) 硬件電路圖；c) 匯編語(yǔ)言源程序；d) PROTEUS運(yùn)行仿真圖；工作計(jì)劃：2014年12月21日：搜索有關(guān)資料并進(jìn)行硬件原理圖設(shè)計(jì)；文獻(xiàn)查閱。2014年12月23日 2014年12月26日：進(jìn)行硬件電路

3、與軟件程序的編寫及調(diào)試；2014年12月27日 2014年12月30日：編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書；2014年12月31日：提交課程設(shè)計(jì)。任務(wù)下達(dá)日期：2014年12月 21 日 任務(wù)完成日期：2014年12月 31日指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）： 比賽計(jì)分器設(shè)計(jì)摘 要：本設(shè)計(jì)使用AT89C51單片機(jī)作為主體，結(jié)合其他一些外部電路，如復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、數(shù)碼管顯示、分?jǐn)?shù)調(diào)整按鍵電路和分值調(diào)整及其顯示電路等，利用匯編語(yǔ)言編寫程序來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，以作為兩支比賽隊(duì)伍的得分。其中，按鍵部分可實(shí)現(xiàn)兩支比賽隊(duì)伍的分?jǐn)?shù)調(diào)整及清零操作，分值顯示電路則可通過(guò)不同的發(fā)光二極管的發(fā)光情況來(lái)顯示不同的分值。關(guān)鍵詞：

4、AT89C51；數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示；按鍵；比賽計(jì)分目錄一課程設(shè)計(jì)意義及要求 .41.設(shè)計(jì)要求.42.設(shè)計(jì)意義.4二總體設(shè)計(jì)方案.51.方案結(jié)構(gòu)圖.52.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).5三系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).91.流程圖.92.源程序.10四系統(tǒng)仿真與調(diào)試.161.Keil仿真過(guò)程.162.Proteus仿真過(guò)程.20五心得體會(huì).25六參考文獻(xiàn).26七附錄：27附錄A:材料清單.27附錄B:Keil仿真.28附錄C:Proteus仿真.29比賽計(jì)分器一課程設(shè)計(jì)要求及意義1.設(shè)計(jì)要求在一場(chǎng)比賽中，可以根據(jù)不同的需要準(zhǔn)確地顯示參賽的兩支隊(duì)伍的得分，同時(shí)通過(guò)手動(dòng)按鍵可以實(shí)現(xiàn)兩隊(duì)得分的及時(shí)刷新。在一場(chǎng)比賽計(jì)分結(jié)束之后，可以通過(guò)按

5、鍵實(shí)現(xiàn)兩隊(duì)分?jǐn)?shù)的清零，以便于下一次比賽的計(jì)分。2.設(shè)計(jì)意義（1）通過(guò)此次基于單片機(jī)的比賽計(jì)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我們可以更清楚詳細(xì)的了解單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的基本指令功能、編程步驟和技巧，并對(duì)MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理有了更深入的認(rèn)識(shí)，以便于可以在將來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中更好地應(yīng)用它。（2）本次設(shè)計(jì)用由AT89C51編程控制LED七段數(shù)碼管作顯示的比賽計(jì)分系統(tǒng)。它具有價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，操作方便并且易于攜帶等特點(diǎn)，可以在比賽得分兩位數(shù)以下且僅有兩支比賽隊(duì)伍需要計(jì)分的場(chǎng)合進(jìn)行使用。二總體設(shè)計(jì)方案1.方案結(jié)構(gòu)圖時(shí)鐘電路 AT89C51 單片機(jī)數(shù)碼管顯示電路復(fù)位電路LED分值顯示電路電路分?jǐn)?shù)調(diào)整按鍵電路2.系統(tǒng)硬件

6、設(shè)計(jì)1）MCS-51單片機(jī)引腳功能簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)中用到的AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kb的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 b的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。如圖所示為AT89C51單片機(jī)基本構(gòu)造： AT89C51 40個(gè)引腳可分為四類：(1).主電源引腳GND和Vcc (2)時(shí)鐘振蕩電路引腳XTAL1和XTAL2(3)控制信號(hào)引腳RST/VPD，ALE/

7、 PROG，PSEN和EA/Vpp(4)輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 2)本設(shè)計(jì)的引腳連接時(shí)鐘振蕩電路引腳XTAL1和XTAL2分別用作晶體振蕩的輸入端和輸出端；控制信號(hào)引腳RST連接手動(dòng)復(fù)位電路，作為復(fù)位信號(hào)輸入端；EA引腳連接外部電源，保證先訪問(wèn)內(nèi)部ROM，再訪問(wèn)外部ROM；P1.0P1.5分別連接按鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)甲、乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)的加減，進(jìn)行加減時(shí)變量值的調(diào)整以及清零功能；P0.0P0.6連接數(shù)碼管的段選位，P2.0P2.5連接數(shù)碼管的位選位，即P0口與P2口共同控制數(shù)碼管的顯示；P3.0P3.4連接五個(gè)發(fā)光二極管

8、用于顯示15共五個(gè)用于調(diào)節(jié)甲、乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)的分值。3）本設(shè)計(jì)內(nèi)部時(shí)鐘電路將兩個(gè)30PF的電容串聯(lián)，對(duì)頻率有微調(diào)作用，再與晶體振蕩器并聯(lián)，兩端分別引腳XTAL1和XTAL2相連接，并且在兩個(gè)電容之間設(shè)置接地。4） 本設(shè)計(jì)的復(fù)位電路本設(shè)計(jì)中采用上電手動(dòng)復(fù)位電路，將一個(gè)100K歐姆的電阻和一個(gè)50歐姆的電阻，一個(gè)手動(dòng)按鍵，一個(gè)22PF的電容器并聯(lián)，左側(cè)接地，右側(cè)接入RST端，并且在控制信號(hào)引腳EA處連接電源，輸入高電平，以便先訪問(wèn)內(nèi)部ROM，后訪問(wèn)外部ROM。5）數(shù)碼管顯示數(shù)碼管發(fā)光原理 發(fā)光二極管顯示器（簡(jiǎn)稱LED）一般有若干個(gè)發(fā)光數(shù)碼管組成，數(shù)碼管的每一個(gè)數(shù)碼段是一只發(fā)光二極管。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)

9、，相應(yīng)的一點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)光?？刂瓢l(fā)光二極管發(fā)光組合，可以顯示所需要的字符。由數(shù)碼管外型圖和工作原理可知，無(wú)論是共陰極數(shù)碼管還是共陽(yáng)極數(shù)碼管，其顯示字形中碼段的定義都是一致的。微機(jī)進(jìn)行顯示控制，一般通過(guò)I/O口送出七段碼，顯示及時(shí)送出七段碼相同，若I/O口線與數(shù)碼管引腳連線不同，顯示的字型也不相同。若數(shù)碼管的abcdefgdp與I/O接口的D0D7一一對(duì)應(yīng)，則在共陰極、共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)下的七段碼如表所示。顯示字形0123456789七段碼共陰3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH67H共陽(yáng)C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H本例中的數(shù)碼管顯示電路（共陽(yáng)極）本例使

10、用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，即任何時(shí)刻只給一個(gè)數(shù)碼管通電，通電一定時(shí)間后再給下一個(gè)數(shù)碼管通電。只要刷新頻率較高，動(dòng)態(tài)顯示方式同樣可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定顯示。動(dòng)態(tài)顯示的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約I/O接口。本次設(shè)計(jì)使用六位數(shù)碼管，其中前兩位和后兩位用來(lái)顯示甲、乙兩隊(duì)的比賽得分，中間兩位只需顯示分隔符即可，P0口低7位作為數(shù)碼管顯示的段選位，P2口低6位作為數(shù)碼管顯示的位選位。6）分?jǐn)?shù)調(diào)整按鍵電路：本例中使用獨(dú)立式按鍵S1S4來(lái)對(duì)甲、乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使用S5改變分值以便于快速及時(shí)的根據(jù)具體實(shí)際情況改變兩隊(duì)的比分，使用S6對(duì)甲、乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)及分值切換清零，其中S1S6分別與P1口的低六位連接，通過(guò)P1口的低六位的電平高低控制顯示

11、，如下：7）LED分值顯示電路： 本例使用五個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光情況來(lái)顯示分值，其中五個(gè)發(fā)光二極管分別與P2口的低五位連接，即通過(guò)P2口來(lái)控制發(fā)光二極管的發(fā)光情況，來(lái)顯示分值切換S5按鍵的調(diào)節(jié)情況，具體電路如下圖所示：三系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1.流程圖開始初始化調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù)判斷S1是否按下甲加分 是 否判斷S2是否按下甲減分 是 否判斷S3是否按下乙加分 是判斷S4是否按下 否乙減分 是 否判斷S6是否按下清零 是 否判斷S5是否按下 否 是切換分值LED分值顯示電路顯示2.源程序JIA EQU 0C0HYI EQU 0C1H ;甲乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)TEMP EQU 0C2H ;存放切換分?jǐn)?shù)JIAJIA B

12、IT P1.0 ;甲加分控制位JIAJIAN BIT P1.1 ;甲減分控制位YIJIA BIT P1.2 ;乙加分控制位YIJIAN BIT P1.3 ;乙減分控制位SWITCH BIT P1.4 ;分值切換控制位RESET BIT P1.5 ;比分清零控制位ORG 0000HSJMP STARTSTART:MOV DPTR,#TABLE ;將表首址送DPTR MOV JIA,#50 MOV YI,#50 ;比分送入初值 MOV TEMP,#1 ;開機(jī)默認(rèn)加減分值為1 MOV P3,#01HA1:ACALL DISPLAY ;調(diào)顯示函數(shù) JNB JIAJIA,S1 JNB JIAJIAN,S

13、2 JNB YIJIA,S3 JNB YIJIAN,S4 JNB RESET,C4 JNB SWITCH,S5 LJMP A1 ;判斷按下的控制鍵S1:LCALL DELAY ;去抖動(dòng) JB JIAJIA,A1 ;確認(rèn)按鍵 MOV A,JIA ADD A,TEMP MOV JIA,A LCALL B0C0:JB JIAJIA,A1 ;等鍵釋放 LCALL DISPLAY SJMP C0S2:LCALL DELAY ;去抖動(dòng) JB JIAJIAN,A1 MOV A,JIA CLR C SUBB A,TEMP MOV JIA,A LCALL B1C1:JB JIAJIAN,A1 ;等鍵釋放 LCA

14、LL DISPLAY SJMP C1S3:LCALL DELAY ;去抖動(dòng) JB YIJIA,A1 MOV A,YI ADD A,TEMP MOV YI,A LCALL B2C2:JB YIJIA,A1 ;等鍵釋放 LCALL DISPLAY SJMP C2A2:LCALL A1S4:LCALL DELAY ;去抖動(dòng) JB YIJIAN,A1 MOV A,YI CLR C SUBB A,TEMP MOV YI,A LCALL B3C3:JB YIJIAN,A1 ;等鍵釋放 LCALL DISPLAY SJMP C3C4:AJMP S6S5:LCALL DELAY ;分?jǐn)?shù)切換 JB SWITCH

15、,A1 INC TEMP MOV A,TEMP CJNE A,#2,D0 MOV P3,#02HD0:CJNE A,#3,D1 MOV P3,#04HD1:CJNE A,#4,D2 MOV P3,#08HD2:CJNE A,#5,D3 MOV P3,#10HD3:CJNE A,#6,D4 MOV P3,#01H MOV TEMP,#1D4:JB SWITCH,A2 LCALL DISPLAY SJMP D4S6:MOV JIA,#0 MOV YI,#0 MOV TEMP,#1 MOV P3,#01H LJMP A1B0:MOV 0C3H,A ;超出范圍的解決辦法 ORL A,#9BH CJNE

16、 A,#0FFH,E0 MOV A,#99 MOV JIA,A RETE0:MOV A,0C3H ORL A,#97H CJNE A,#0FFH,R MOV A,#99 MOV JIA,A RETB1:ORL A,#7FH CJNE A,#0FFH,R CLR A MOV JIA,#0 RETB2:MOV 0C3H,A ORL A,#9BH CJNE A,#0FFH,E1 MOV A,#99 MOV YI,A RETE1:MOV A,0C3H ORL A,#97H CJNE A,#0FFH,R MOV A,#99 MOV YI,A RETB3:ORL A,#7FH CJNE A,#0FFH,R

17、 CLR A MOV YI,#0 RETR: MOV A,0C3H RET ;* 數(shù)碼管顯示函數(shù)DISPLAY:MOV A,JIA ;甲隊(duì)比分顯示 MOV B,#10 ;將8位二進(jìn)制轉(zhuǎn)換位十進(jìn)制 DIV AB SETB P2.0 MOVC A,A+DPTR ;送段碼 MOV P0,A ;顯示甲比分比分百位 LCALL DELAY CLR P2.0 ;關(guān)位選 MOV A,B SETB P2.1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY CLR P2.1 SETB P2.2 MOV P0,#3FH ;顯示分隔符 LCALL DELAY CLR P2.2;* 乙隊(duì)比分顯示

18、 MOV A,YI MOV B,#10 DIV AB SETB P2.4 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY CLR P2.4 MOV A,B SETB P2.5 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY CLR P2.5 SETB P2.3 MOV P0,#3FH LCALL DELAY CLR P2.3 RETTABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H ;*延時(shí)程序DELAY:MOV R6,#5 F: MOV R7,#255 DJNZ R7,$ DJNZ R6

19、,F RETEND四系統(tǒng)仿真與調(diào)試使用Keil、Proteus軟件調(diào)試仿真是通過(guò)對(duì)程序的編譯鏈接執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程，通過(guò)對(duì)源程序逐步執(zhí)行來(lái)觀察是否能達(dá)到預(yù)期的硬件顯示的效果，之后用proteus將編譯好的程序輸入到以設(shè)計(jì)好的電路的AT89C51中，開始模擬調(diào)試，進(jìn)一步修改并完善硬件及軟件設(shè)計(jì)。具體過(guò)程如下：1）Keil仿真過(guò)程(1)打開Keil匯編語(yǔ)言軟件，建立一個(gè)工程項(xiàng)目選擇芯片確定選項(xiàng)ProjectNew Project輸入工程名“比賽計(jì)分器”保存工程文件（鼠標(biāo)點(diǎn)擊保存按鈕） （2）選CPU廠家（Atmel）選CPU型號(hào)(89C51) 選好后確定（3）

20、ProjectOptions for Target Target 1 （或點(diǎn)擊圖標(biāo)）在Target中更改CPU 晶振頻率為12MHz在Output中選擇生成HEX 格式其它采用缺省設(shè)置選好后確定。（4）建立匯編源文件FileNew 彈出源文件編輯窗口輸入已經(jīng)編好的源程序。源程序編寫完后，F(xiàn)ileSave As 將文件以“比賽計(jì)分器.asm”保存在 “比賽計(jì)分器”目錄下，獲得匯編語(yǔ)言源程序。（5）用項(xiàng)目管理器生成(編譯)各種應(yīng)用文件點(diǎn)擊Target 1 前之+ 號(hào)出現(xiàn)Source Group1點(diǎn)擊它并按鼠標(biāo)右鍵會(huì)生彈出下拉菜單見窗口選擇Add Files to Group Source Grou

21、p 1 向項(xiàng)目中添加“比賽計(jì)分器.asm”源文件在Source Group 1 前會(huì)出現(xiàn)一個(gè)+號(hào)點(diǎn)擊之彈出“比賽計(jì)分器.asm”文件名點(diǎn)擊該文件名主窗口中會(huì)出現(xiàn)該程序。（6）編譯：點(diǎn)擊圖標(biāo)（7）檢查并修改源文件中的錯(cuò)誤 如果在源文件中存在錯(cuò)誤在Output 窗口中會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示信息，需要在源程序中進(jìn)行修改，然后存盤后重新Build 觀察錯(cuò)誤提示信息。（8）編譯后截圖(0錯(cuò)誤，0警告)2）Peoteus仿真過(guò)程(1）打開Peoteus軟件，建立一個(gè)空白文件(2）第二步，點(diǎn)擊“P”（Pick Devices），添加所需設(shè)計(jì)元器件本設(shè)計(jì)所需元器件如下圖所列：(3)將各元器件放置到適當(dāng)位置，按照設(shè)計(jì)原理將其連線，完成電路。(4）點(diǎn)擊開始按鈕，系統(tǒng)開始運(yùn)行，通過(guò)獨(dú)立式按鍵改變甲、乙兩支參賽隊(duì)伍的得分，同時(shí)也可以改變對(duì)甲、乙兩支參賽隊(duì)伍分?jǐn)?shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)的變量值，并在發(fā)光二極管顯示電路中將這個(gè)值顯示出來(lái)電路初始運(yùn)行：改變甲、乙兩隊(duì)分?jǐn)?shù)及分值切換電路后：清零后：五心得體會(huì)在本次課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)基于典型單片機(jī)AT89C51的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，讓我對(duì)單片機(jī)的工作原理及功能有了更加深刻的了解，并對(duì)單片機(jī)程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)有了新的、進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)一些指令的使用也更加熟悉了。另外，在查閱一些文獻(xiàn)資料后，我還發(fā)現(xiàn)單片