單片機(jī)實(shí)訓(xùn)(籃球記分牌)實(shí)訓(xùn)報(bào)告-1316020131羅丙松

1、 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告用紙 桂林電子科技大學(xué)基于單片機(jī)綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)報(bào)告籃球比賽計(jì)分器設(shè)計(jì)學(xué)院（系）： 海洋信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 目錄目錄1摘要2關(guān)鍵詞21 緒論32 課題背景42.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求42.2 設(shè)計(jì)目的42.3 設(shè)計(jì)題目的概述43 總體設(shè)計(jì)方案53.1 設(shè)計(jì)思想53.2方案論證54 硬件設(shè)計(jì)54.1 硬件結(jié)構(gòu)及原理54.1.1總體設(shè)計(jì)思路：54.1.2總體組成框圖如圖所示：64.2單片機(jī)的選型64.3各模塊的設(shè)計(jì)74.3.1鍵盤輸入模塊的設(shè)計(jì)74.3.2 分?jǐn)?shù)顯示模塊的設(shè)計(jì)84.3.3 系統(tǒng)硬件原理總圖94.3.4 元器件

2、清單95 軟件設(shè)計(jì)105.1 軟件流程圖105.1.1 單片機(jī)程序總體流程圖105.1.2 ISIS Professional仿真115.2 核心程序設(shè)計(jì)115.3 PCB設(shè)計(jì)116 調(diào)試127 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)12參考文獻(xiàn)13附錄131原理圖132 PCB圖143 源程序代碼144 實(shí)物圖20摘要單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入

3、輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。本設(shè)計(jì)是采用STC89C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一個(gè)用于賽場(chǎng)的籃球計(jì)分器。顯示部分為計(jì)分顯示部分，采用共陰極LED顯示。計(jì)分模塊分顯示為“a”隊(duì)和“b”隊(duì)，均有三位LED實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)顯示。顯示模塊采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示。在本設(shè)計(jì)中P0口（P0.0P0.7）作為段選口，P2（P2.0P2.7）作為數(shù)碼管位選口。本設(shè)計(jì)共有K1K5五個(gè)設(shè)置按鈕。K1為分?jǐn)?shù)復(fù)位按鈕，K2為a隊(duì)加一分，K3為a隊(duì)減一分，K4為b隊(duì)加一分，K5為b隊(duì)減一分。設(shè)計(jì)題目具有實(shí)際實(shí)用意義，設(shè)計(jì)完成即可在實(shí)際生活活動(dòng)中實(shí)用，使設(shè)計(jì)有更強(qiáng)的實(shí)用性和成就感。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 籃球計(jì)分器 數(shù)碼管 按鍵1 緒論單片機(jī)是指

4、一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是

5、最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，

6、處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。2 課題背景課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域

7、， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)題目：籃球記分牌設(shè)計(jì)要求：（1）3位數(shù)碼管顯示籃球分?jǐn)?shù)（2）通過(guò)按鍵進(jìn)行加減分?jǐn)?shù)2.2 設(shè)計(jì)目的1采用單片機(jī)為控制核心，把鍵盤和顯示電路有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)操作方便、交互性強(qiáng)的控制系統(tǒng)。而且整個(gè)系統(tǒng)所包含的技術(shù)幾乎包括了現(xiàn)本科學(xué)校控制專業(yè)所要求的知識(shí)，有利于實(shí)踐教學(xué)取得最大效果。 2系統(tǒng)軟件采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，具有易維護(hù)性，可以根據(jù)用戶新的要求，對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行少量的修改，即可使系統(tǒng)功能得到一定程度的提高。3. 設(shè)計(jì)題目具有實(shí)際實(shí)用意義，設(shè)計(jì)完成即可在實(shí)際生活活動(dòng)中實(shí)用，使設(shè)計(jì)

8、有更強(qiáng)的實(shí)用性和成就感。2.3 設(shè)計(jì)題目的概述本設(shè)計(jì)是采用STC89C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一個(gè)用于賽場(chǎng)的籃球計(jì)分器。本設(shè)計(jì)是采用STC89C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一個(gè)用于賽場(chǎng)的籃球計(jì)分器。顯示部分為計(jì)分顯示部分，采用共陰極LED顯示。計(jì)分模塊分顯示為“a”隊(duì)和“b”隊(duì)，均有三位LED實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)顯示。顯示模塊采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示。3 總體設(shè)計(jì)方案3.1 設(shè)計(jì)思想本設(shè)計(jì)是采用STC89C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一個(gè)用于賽場(chǎng)的籃球計(jì)分器。本設(shè)計(jì)是采用STC89C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一個(gè)用于賽場(chǎng)的籃球計(jì)分器。顯示部分為計(jì)分顯示部分，采用共陰極LED顯示。計(jì)分模塊分顯示為“a”隊(duì)和“b”隊(duì)，均有三位LE

9、D實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)顯示。顯示模塊采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示。設(shè)計(jì)中P0口（P0.0P0.7）作為段選口，P2（P2.0P2.7）作為數(shù)碼管位選口。本設(shè)計(jì)共有K1K5五個(gè)設(shè)置按鈕。K1為分?jǐn)?shù)復(fù)位按鈕，K2為a隊(duì)加一分，K3為a隊(duì)減一分，K4為b隊(duì)加一分，K5為b隊(duì)減一分。3.2方案論證通過(guò)單片機(jī)的最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制，數(shù)碼管采用共陰數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管公共端要接地，位選和段選都用了鎖存器來(lái)驅(qū)動(dòng)接于單片機(jī)的I/O口，以保證數(shù)碼管的正常使用。設(shè)計(jì)的電路提供下載接口，用5V USB電源供電。 /P1.0P1.3控制鍵 /RST（K4鍵）復(fù)位鍵 /P0.0P0.7 數(shù)碼管段選 /P2.0-P2.7 數(shù)碼管位選 4

10、硬件設(shè)計(jì)4.1 硬件結(jié)構(gòu)及原理4.1.1總體設(shè)計(jì)思路：電路的核心模塊是加減分和累加積分電路的設(shè)計(jì)，我們采用的總體方案是，用時(shí)鐘信號(hào)電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)給加減分電路提供時(shí)鐘信號(hào)，之后將加減分電路發(fā)出的信號(hào)給到軟件中相對(duì)應(yīng)隊(duì)伍的變量上上進(jìn)行總分的累加，然后在數(shù)碼顯示電路上顯示出來(lái)。4.1.2總體組成框圖如圖所示：按鍵輸入端總體組成框圖如圖所示。加減分按鍵按下復(fù)位按鍵按下已經(jīng)完成程序?qū)懭氲膯纹瑱C(jī)數(shù)碼管顯示相應(yīng)分?jǐn)?shù)加減后的結(jié)果數(shù)碼管顯示回到初始狀態(tài)4.2單片機(jī)的選型Atmel公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)是一種低功耗、低電壓、高性能的8位單片機(jī)，它采用CMOS和高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，而且其輸出引腳和指

11、令系統(tǒng)都與MCS-51兼容；片內(nèi)的Flash ROM允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性編程器來(lái)編程，內(nèi)部除CPU外，還包括256字節(jié)RAM，4個(gè)8位并行I/O口，5個(gè)中斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，AT89C51單片機(jī)是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要.圖中給出了AT89C51單片機(jī)的引腳分布和最小系統(tǒng)接法。復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種復(fù)位方式：上電復(fù)位電路由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來(lái)決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST

12、腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。按鍵復(fù)位電路則是通過(guò)按下RESET按鍵拉高RST引腳電平來(lái)實(shí)現(xiàn)的。晶體振蕩電路由一個(gè)12MHZ石英晶振和兩個(gè)30pF的電容組成，用于產(chǎn)生穩(wěn)定的時(shí)鐘脈沖信號(hào)供單片機(jī)工作。4.3各模塊的設(shè)計(jì)4.3.1鍵盤輸入模塊的設(shè)計(jì)據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制輸入部分設(shè)置了：分?jǐn)?shù)復(fù)位按鈕，為a隊(duì)加一分按鈕，為a隊(duì)減一分按鈕，為b隊(duì)加一分按鈕，為b隊(duì)減一分按鈕。控制電路如圖所示。 鍵盤接口按不同標(biāo)準(zhǔn)有不同分類方法，按鍵盤排布，可以分為獨(dú)立方式（一組相互獨(dú)立的鍵盤）和矩陣（一行列組成矩陣）方式。此次設(shè)計(jì)只用到了5個(gè)按鍵，故可采用獨(dú)立按鍵。

13、 加減分控制、復(fù)位按鈕電路部分4.3.2 分?jǐn)?shù)顯示模塊的設(shè)計(jì)在顯示電路中，主要是利用了單片機(jī)的P0口和P2口。采用兩個(gè)共陰數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h分別接P0.0P0.7口，用于顯示分?jǐn)?shù)和隊(duì)伍。由于顯示模塊采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示，于是使用P2作為位選口通過(guò)鎖存器鏈接相應(yīng)管腳。4.3.3 系統(tǒng)硬件原理總圖系統(tǒng)硬件原理總圖4.3.4 元器件清單如表所示： 本系統(tǒng)所用的元器件元器件名稱數(shù)量電阻10K1電容30P電容10U21單片機(jī) stc89c52rc14位8段共陰數(shù)碼管2 74ATC573T 2排阻4K7112M晶振1按鍵開關(guān)55V電源1導(dǎo)線插針接口若干若干5 軟件設(shè)計(jì)主程序

14、入口5.1 軟件流程圖檢測(cè)相關(guān)按鍵是否按下對(duì)應(yīng)變量進(jìn)行運(yùn)算并保存在輸出變量對(duì)應(yīng)端口輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)開始5.1.1 單片機(jī)程序總體流程圖 掃描按鍵K2按下K3按下K1按下K5按下K4按下A隊(duì)加一分(當(dāng)分?jǐn)?shù)大于999時(shí)分?jǐn)?shù)歸零)A隊(duì)減一分一（當(dāng)分?jǐn)?shù)小于0時(shí)分?jǐn)?shù)歸零)B隊(duì)加一分(當(dāng)分?jǐn)?shù)大于999時(shí)分?jǐn)?shù)歸零)B隊(duì)加一分(當(dāng)分?jǐn)?shù)小于0時(shí)分?jǐn)?shù)歸零)復(fù)位數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)5.1.2 ISIS Professional仿真 5.2 核心程序設(shè)計(jì)單片機(jī)程序采用美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言開發(fā)系統(tǒng)Keil C編寫。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，

15、因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。Keil采用工程方式集中管理源程序，編寫單片機(jī)程序首先要建立工程，然后在工程中逐步按照設(shè)計(jì)進(jìn)行編程。5.3 PCB設(shè)計(jì)PCB的設(shè)計(jì)需要結(jié)合元件來(lái)進(jìn)行，考慮到設(shè)計(jì)的整體美觀性和統(tǒng)一性，并且由于部分元器件下方有足夠空間可以將一些小元件和跳線可以設(shè)計(jì)在此類元件下走線。為了硬件的可靠性需要將走線盡可能調(diào)粗。同時(shí)還需盡量減少條線。PCB詳細(xì)圖見(jiàn)附錄。PCB完成之后就可以進(jìn)行電路印制以及焊接調(diào)試。6 調(diào)試焊接完成后需要用萬(wàn)用表對(duì)各個(gè)焊點(diǎn)

16、進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試各個(gè)是否虛焊或者相鄰焊點(diǎn)之間是否短接，盡可能避免焊接上的錯(cuò)誤。在電路板剛剛焊好后，與以前制作的單片機(jī)板連接在一起，接好電路，烤入程序后發(fā)現(xiàn)第一個(gè)數(shù)碼管的C段一直處于亮的狀態(tài)，經(jīng)檢查后確定不是硬件出現(xiàn)的問(wèn)題，試著重新將程序烤入單片機(jī)中，顯示結(jié)果果然變得正常實(shí)踐成功。7 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)本設(shè)計(jì)通過(guò)分析單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理，查閱單片機(jī)程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用相關(guān)科技文獻(xiàn)，遵循實(shí)用、簡(jiǎn)單、可靠和低成本的原則，設(shè)計(jì)了一個(gè)具有實(shí)用意義的3位籃球計(jì)分牌?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)，從原理圖到變成仿真、畫PCB圖，再到焊接電流以及調(diào)試收獲頗多，用上了在大學(xué)中各種課程中學(xué)到的知識(shí)，如硬件認(rèn)知計(jì)、大學(xué)社算機(jī)

17、知識(shí)、單片機(jī)原理與設(shè)計(jì)等等。同時(shí)還查閱和學(xué)習(xí)了很多資料來(lái)完善自己的設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)二個(gè)星期左右，通過(guò)這兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問(wèn)題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時(shí)，在老師那里我學(xué)得到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！參考文獻(xiàn)1謝維成，楊國(guó)成.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)（第三版）.北京.清華大學(xué)出版社，2014.2馬淑華，王鳳文，張美金.單片機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2007

18、.3吳金戌,等8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用北京:清華大學(xué)出版社，2001,8致謝附錄1原理圖2 PCB圖3 源程序代碼#include#define DIGP0#define SEG_ELET P2sbit K1=P10;sbit K2=P11;sbit K3=P12;sbit K4=P13;sbit seg=P16; /LE,用來(lái)鎖存位選，程序里面置高；sbit play=P17; /LE,用來(lái)鎖存段選，程序里面置高 bit x2=0;char a;char b;unsigned char x1;unsigned char y1,y2,y3,y4;unsigned char code DIG_C

19、ODE12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x5f,0x7c;/ 管子編碼unsigned char Num=0;unsigned char seg_18=0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;unsigned int disp8=0x3f,0x3f,0x3f,0x3f,0x3f,0x3f,0x3f,0x3f;/位選void Timer0Configuration();void key_key();void set_key();/* 函數(shù)名 : main* 函數(shù)功能 : 主函數(shù)* 輸

20、入 : 無(wú)* 輸出 : 無(wú)*/void Delay1ms(unsigned int t) /消抖程序unsigned int i;for(t;t0;t-)for(i=110;i0;i-);void main() Timer0Configuration();while(1)set_key();void Timer0Configuration()TMOD=0X02;/選擇為定時(shí)器模式，工作方式2，僅用TRX打開啟動(dòng)。TH0=0X9C;/給定時(shí)器賦初值，定時(shí)100usTL0=0X9C;ET0=1;/打開定時(shí)器0中斷允許EA=1;/打開總中斷TR0=1;/打開定時(shí)器/* 函數(shù)名 : DigDisplay