單片機課程設計報告電子記分牌

1、第一章 系統(tǒng)概述1.1 背景知識 現(xiàn)在大多數(shù)比賽活動中，都會遇到要向觀眾和選手展示選手得分的情況，需要用到電子記分牌。由于單片機的集成度高，功能強，實用性好，特別是它具有重量輕，功耗低，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，是單片機迅速得到了推廣應用，目前已成為測量控制應用系統(tǒng)中的優(yōu)選機種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位。本次設計的記分牌，也是充分利用了單片機的以上優(yōu)點，因而具有電路簡單，成本較低，靈敏可靠，操作方便的優(yōu)點。1.2 設計內(nèi)容及要求1.2.1 設計內(nèi)容（1） 選51單片機，晶振采用12MHz。（2） 啟動時現(xiàn)實的初始分數(shù)為50。（3） 選手每答對一題加1分；每打錯加分和減

2、分一題減1分。加分和減分分別由“加”、“減”按鈕（K1和K2）實現(xiàn)。（4） 積分范圍為0099。（5） 裁判按下復位按鈕（K3）時，數(shù)碼管顯示初始分數(shù)50。（6） 按鍵按下時有提示聲，當有鍵按下時蜂鳴器發(fā)出聲音，按鍵釋放時停止發(fā)聲。1.2.2 設計要求（1） 按照要求完成系統(tǒng)分析及方案設計。（2） 完成硬件原理圖的設計，并選擇相關(guān)元器件。（3） 完成軟件流程圖的設計，編寫相應的單片機控制程序。（4） 撰寫設計報告。第二章 系統(tǒng)方案設計2.1 總體方案 電子記分牌的設計主要由單片機主控模塊、顯示模塊、按鍵模塊、電源模塊、發(fā)聲模塊等組成，系統(tǒng)框圖如圖所示。圖2.1 方案設計框圖2.2 系統(tǒng)組成 硬

3、件電路由晶振電路、復位電路、80C51單片機、獨立式鍵盤、顯示電路和蜂鳴器驅(qū)動電路組成。 軟件部分主程序由初始化、顯示程序、鍵盤掃描和按鍵處理程序、蜂鳴器發(fā)聲程序和延時子程序等組成。第三章 基本硬件電路設計3.1 時鐘電路單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準。80C51單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶振或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如下圖所示。電容器Cl，C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，

4、其電容值一般在30pF。晶振頻率的典型值為12MHz。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘情號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多，電路如圖3.1。圖3.1 時鐘電路圖3.2 復位電路復位操作則使單片機的片內(nèi)電路初始化，使單片機從一種確定的初態(tài)開始運行。當80C51單片機的復位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。復位電路要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復位。圖3.2 復位電路圖3.3 鍵盤控制電路 由于在本設計中，一共需要三個按鍵，分別是加一鍵、減一鍵和復位鍵，考慮到使用按鍵較少，故選擇用獨立式按鍵。獨立式按鍵使用簡單，適合于

5、按鍵較少的系統(tǒng)，其基本思想是將每個按鍵接在一根I/O口線上，當鍵沒有被按下時，對應的I/O口顯示高電平，當有鍵被按下時，相應的I/O口顯示低電平，單片機就是通過檢測I/O口的高低電平來判斷是否有鍵被按下和具體的哪個鍵被按下，電路如圖3.3。圖3.3 按鍵電路圖3.4 顯示電路 顯示電路由兩個靜態(tài)顯示的數(shù)碼管組成，分別接在P2口和P0口，,由于采用了共陽極數(shù)碼管，故每位接一個非門電路，當單片機執(zhí)行相應的按鍵程序時，就可以分別顯示高位和低位，從而顯示當前分數(shù)，電路如圖3.4。 圖3.4 顯示電路圖3.5 蜂鳴器驅(qū)動電路 設計要求當有鍵按下時，蜂鳴器響，按鍵釋放時，蜂鳴器停止響。本設計采用三極管放大

6、電路來驅(qū)動蜂鳴器。當沒有鍵被按下時，P1.7口為低電平，三極管不導通，蜂鳴器不響；當有鍵被按下時，單片機將P1.7口置為高電平 ，三極管導通，蜂鳴器響，電路如圖3.5。 圖3.5 蜂鳴器驅(qū)動電路 3.6 電路原理圖 根據(jù)以上分析，基于80C51單片機的電子記分牌電路中，電源電路為單片機以及其他模塊提供標準5V電源。晶振電路為單片機提供時鐘標準，使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作。復位電路為單片機提供復位功能。單片機作為主控制器，根據(jù)輸入信號對系統(tǒng)相應的控制。數(shù)碼管顯示當前的分數(shù)。按鍵電路用來刷新選手的得分。蜂鳴器用作按鍵提示，當有鍵按下時蜂鳴器發(fā)出聲音，按鍵釋放時停止發(fā)聲，總電路圖如圖3.6。 圖3.6

7、電路原理圖第四章 軟件設計4.1 程序流程圖圖4.1 主程序流程圖4.2 匯編語言程序 ORG 0000H MOV R1,#50H ;初始化 CLR P1.7 MOV DPTR,#TAB KB0: MOV A,R1 ; 顯示程序 SWAP A ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,R1 ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR MOV P2,ASTART: MOV A,P3 ; 查詢有無鍵被按下 MOV R0,A CJNZ A,#00H,KB1 LJMP KB3KB1: LCALL TM10ms ;調(diào)用10ms延時子程序消抖 MOV A,P3

8、CJNZ A,R0,KB3 SETB P1.7 ;若有鍵按下，讓蜂鳴器響 MOV A,KP CJNZ A,#00H,START ;判斷標志位，是否已被執(zhí)行過 LJMP KB2 ;若沒被執(zhí)行過，則轉(zhuǎn)執(zhí)行KB2: JNB P3.5,K1 ;K1鍵按下，轉(zhuǎn)加1子程序 JNB P3.6,K2 ;K2鍵按下，轉(zhuǎn)減1子程序 LJMP K3 ;K3鍵按下，轉(zhuǎn)復位子程序K1: MOV A,R1 ;加1子程序 ADD A,#01H DA A MOV R1,A SETB KP LJMP KB0K2: CLR C ; 減1子程序 MOV A,#9AH SUBB A,#01H ADD A,R1 DA A MOV R1

9、,A SETB KP LJMP KB0K3: MOV R1,#50H ; 復位子程序 ETB KP LJMP KB0KB3: CLR P1.7 ;讓蜂鳴器斷 CLR KP ;清零執(zhí)行標志位 LJMP KB0TM10ms: MOV R2,#14H ;10ms延時子程序TM: MOV R3,#0FFHTM3: DJNZ R3,TM3 DJNZ R2,TM RETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH第五章 總結(jié) 本次設計敘述了電子記分牌的基本原理及使用方法，給出了電子記分牌的設計方案、工作原理、硬件電路圖以及軟件流程圖和匯編語言程序。本次設計

10、的記分牌，充分利用了單片機的種種優(yōu)點，具有電路簡單，成本較低，靈敏可靠，操作方便的優(yōu)點。 在做本次課程設計的過程中，我學到了很多東西，同時也發(fā)現(xiàn)自己存在不少的問題。通過本次課程設計，我對單片機有了更深的認識和理解，通過親身實踐掌握了它的工作原理，尤其是理解了單片機通用I/O口的原理以及連接使用，為以后學習和工作使用單片機積累了寶貴的經(jīng)驗。本次課程設計也培養(yǎng)了我獨立思考和設計的能力，提高了自學的能力，并且學會了通過查閱資料掌握有關(guān)新知識的法方，為以后的學習和設計奠定了基礎。在本次課程設計過程中，我也意識到自己的知識是很欠缺的，尤其是運用到實踐中的能力還有待提高。同時，自己的實踐能力還很差，不能把所學的知識靈活的順利的運用到實踐中去。 在本次課程設計過程中，我和同組的同學團結(jié)協(xié)作，互相幫助，互相學習，一起查閱資料，一起克服困難，得到了事半功倍的效果。 在本次課程設計中，雖然遇到了很多困難，但是有老師的悉心指導，是我們的設計少走了很多彎路，才使我們的設計順利