單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

1、課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書課程名稱： 單片機(jī)技術(shù) 設(shè)計(jì)題目：籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器 學(xué) 院： 電子信息與電氣工程學(xué)院 學(xué)生姓名：高凱麗學(xué) 號(hào)： 201202030025專業(yè)班級(jí)：2012級(jí)通信工程1班指導(dǎo)教師： 張庭亮 2015年4月30日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書設(shè)計(jì)題目籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器學(xué)生姓名高凱麗所在學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)、年級(jí)、班2012級(jí)通信工程 1班設(shè)計(jì)要求： 1、設(shè)計(jì)制作一個(gè)籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器 2、該系統(tǒng)擁有正確的計(jì)時(shí)、暫停、鍵盤接口并同時(shí)可以用LCD液晶顯示器顯示。 3、LCD液晶顯示器顯示兩隊(duì)的比賽成績，可通過鍵盤修改當(dāng)前的比賽成績、改變比賽時(shí)間，使用發(fā)光二極管警告比賽

2、結(jié)束。學(xué)生應(yīng)完成的工作： 1、結(jié)合單片機(jī)串行口工作原理，設(shè)計(jì)簡單的計(jì)時(shí)器系統(tǒng)，擁有正確的計(jì)時(shí)、暫停、鍵盤接口并同時(shí)可以用LCD1602顯示。顯示器顯示兩隊(duì)的比賽成績，可通過鍵盤修改當(dāng)前的比賽成績。 2、完成籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器設(shè)計(jì)，利用Protues軟件進(jìn)行電路功能仿真，利用Altium Designer軟件繪制電路原理圖，設(shè)計(jì)制作電路的PCB板，對(duì)電路進(jìn)行安裝、調(diào)試，并提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。參考文獻(xiàn)閱讀： 1高衛(wèi)東51單片機(jī)原理與實(shí)踐.北京航空航天大學(xué)出版社，2011 2王為青,程國鋼單片機(jī)KeilCx5應(yīng)用開發(fā)技術(shù)人民郵電出版社,2007 3賈巍單片機(jī)仿真開發(fā)軟件的應(yīng)用.中國水運(yùn)出版社,2007

3、 4郭天祥新概念51單片機(jī)C語言教程：入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略北京：電子工業(yè)出版社，2009工作計(jì)劃： 2015年4月20日4月26日： 查閱資料、擬定系統(tǒng)方案、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告、編寫程序。 2015年4月27日4月30日： 系統(tǒng)硬件電路制作，燒錄程序系統(tǒng)調(diào)試，完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫，完成實(shí)物。任務(wù)下達(dá)日期：2015 年4月 20日 任務(wù)完成日期：2015 年4月 30日指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）： 籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器摘 要：為了了解、熟悉有關(guān)單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)的過程，并加深對(duì)單片機(jī)的理解和應(yīng)用以及掌握單片機(jī)與外圍接口的一些方法和技巧，本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89S52為核心，設(shè)計(jì)出籃球計(jì)分

4、計(jì)時(shí)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)單節(jié)比賽12分鐘倒計(jì)時(shí)、開始/暫停倒計(jì)時(shí)、改變節(jié)次、時(shí)間結(jié)束報(bào)警、兩隊(duì)比分分別加分等各種顯示效果。本系統(tǒng)利用LCD1602液晶顯示器作為顯示器件，顯示節(jié)次、12分鐘倒計(jì)時(shí)、主客隊(duì)雙方比分，通過外接4個(gè)鍵盤來控制計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器工作，比賽結(jié)束時(shí)RED-LED發(fā)光二極管閃爍報(bào)警。該設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示器，因?yàn)槠湮⒐?、小體積、使用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，通過仿真基本上實(shí)現(xiàn)了上述功能，操作簡單，性能穩(wěn)定，符合一般籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的工作要求。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；LCD1602；籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器目 錄1. 設(shè)計(jì)背景1112.設(shè)計(jì)方案33

5、43. 方案實(shí)施553.1.1單片機(jī)控制模塊53.1.2時(shí)鐘電路模塊63.1.3復(fù)位電路模塊73.1.4報(bào)警模塊73.1.5顯示模塊73.1.6 鍵盤接口模塊93.1.7系統(tǒng)電源模塊9104. 結(jié)果與結(jié)論134.1結(jié)果134.1.1硬件測(cè)試與結(jié)果134.1.2軟件調(diào)試與結(jié)果134.2結(jié)論146. 參考文獻(xiàn)167. 附件17附件A：仿真圖17附件B：原理圖18附件C：PCB布線圖19附件D：實(shí)物圖20附件E：元器件清單21附件F：源程序221. 設(shè)計(jì)背景課題背景體育比賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是對(duì)體育比賽過程中所產(chǎn)生的時(shí)間、比分等數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集記錄，加工處理，傳遞數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。根據(jù)不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的不同比賽

6、規(guī)則要求，體育比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)包括測(cè)量類、評(píng)分類、命中類、制勝類得分類等多種類型?；@球比賽是根據(jù)參賽隊(duì)在規(guī)定的比賽時(shí)間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)?；@球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)由計(jì)時(shí)器、計(jì)分器等多種電子設(shè)備組成，同時(shí)，根據(jù)目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能夠與現(xiàn)場(chǎng)成績處理、現(xiàn)場(chǎng)大屏幕、電視轉(zhuǎn)播車等多種設(shè)備相聯(lián)，以便實(shí)現(xiàn)高比賽現(xiàn)場(chǎng)感、表演娛樂觀眾等功能目標(biāo)。由于單片機(jī)的集成度高，功能強(qiáng)，通用性好，特別是它具有體積小，重量輕，能耗低，價(jià)格便宜，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使單片機(jī)迅速得到了推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)成為測(cè)量控

7、制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機(jī)種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位。世界各大電氣廠家、測(cè)控技術(shù)企業(yè)、機(jī)電行業(yè)，競(jìng)相把單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化的核心部件。本篇設(shè)計(jì)籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器就是以單片機(jī)為核心的計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)。課題意義籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器是為了解決籃球比賽時(shí)計(jì)分與計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的問題。此裝置利用單片機(jī)AT89S52完成了計(jì)時(shí)和計(jì)分的功能。采用該裝置可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行比分修改和時(shí)間的準(zhǔn)確顯示，具有低功耗，可靠性，安全性以及低成本等特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)用由AT89S52編程控制LCD作顯示的球賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)。液晶顯示器與傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示器相比更節(jié)省單片機(jī)的I/O空間，減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，而且液晶顯示器內(nèi)部集

8、成的有存儲(chǔ)芯片，能夠保持當(dāng)前數(shù)據(jù)，避免了系統(tǒng)CPU頻繁刷新電路所做的無用功，進(jìn)一步減少系統(tǒng)能量的開銷和軟件設(shè)計(jì)時(shí)的復(fù)雜度。本系統(tǒng)由軟件設(shè)計(jì)為4節(jié)比賽，可設(shè)置單節(jié)比賽時(shí)間，分4節(jié)比賽倒計(jì)時(shí)設(shè)定，具有賽程時(shí)間倒計(jì)時(shí)、暫停，及時(shí)刷新甲、乙雙方的成績等功能。可適用于不同比賽時(shí)間規(guī)格的比賽使用。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)。廣泛適合各類學(xué)校或者小型團(tuán)體作為賽程計(jì)時(shí)計(jì)分。此設(shè)計(jì)使系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大，可以不局限于單一的一種比賽模式的應(yīng)用。通過本次基于C51系列籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器的設(shè)計(jì)，可以了解、熟悉有關(guān)單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)的過程，并加深對(duì)單片機(jī)的理解和應(yīng)用以及掌握單片機(jī)與外圍接口的一些方法和技巧

9、。系統(tǒng)方案的選擇與論證對(duì)于籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器主要就是由鍵盤控制模塊、系統(tǒng)電源模塊、復(fù)位電路、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊、單片機(jī)模塊組成。對(duì)于方案的選擇主要從以下兩點(diǎn)考慮。鍵盤模塊方案 方案一：采用3*3矩陣鍵盤電路，有9個(gè)設(shè)置按鍵，分別為開始，暫停，改變節(jié)次，A加1分，A加2分，A加3分，B加1分，B加2分，B加3分。分別表示啟動(dòng)系統(tǒng)倒計(jì)時(shí)，暫停倒計(jì)時(shí)，改變節(jié)次顯示，A隊(duì)比分加1分，A隊(duì)比分加2分，A隊(duì)比分加3分，B隊(duì)比分加1分，B隊(duì)比分加2分，B隊(duì)比分加3分，這種方案使用鍵盤較多，與單片機(jī)的電路連接也較復(fù)雜，不過操作簡單方便。 方案二：采用獨(dú)立鍵盤，有4個(gè)獨(dú)立鍵盤，其中s1用來控制比賽的開始和暫

10、停，s2用來調(diào)節(jié)閃爍光標(biāo)的位置，以標(biāo)識(shí)當(dāng)前球隊(duì)處于分?jǐn)?shù)刷新模式狀態(tài)下，光標(biāo)不閃爍，S3和S4分別用來加分和減分。這種方案鍵盤使用少，與單片機(jī)的連接較簡單，操作過程相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)。 由于本次設(shè)計(jì)屬于課程設(shè)計(jì)，模塊設(shè)計(jì)要求簡單、實(shí)用、方便，故選擇方案二。此次設(shè)計(jì)中用到的最主要的器件之一是顯示器，對(duì)其選擇也很重要，顯示器是最常用的輸出設(shè)備，其種類繁多，但在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最常用的是發(fā)光二極管顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）兩種。由于這兩種顯示器結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，接口容易實(shí)現(xiàn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。方案一：使用發(fā)光二極管顯示器（LED），它組成的顯示屏，每個(gè)點(diǎn)是由一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管，通過控制電路

11、控制二極管的亮與滅來控制點(diǎn)的發(fā)光，從而使整個(gè)大屏幕顯示圖案。方案二：使用LCD1602液晶顯示器，它是由光源，液晶光柵，和控制芯片組成，他的光源是常亮的白色強(qiáng)光，當(dāng)光線通過液晶光柵（液晶屏）的時(shí)候，通過電壓改變液晶顆粒濾光方向，從而改變每個(gè)點(diǎn)的顏色和強(qiáng)度來顯示圖案。兩者之間的區(qū)別：（1）二極本身發(fā)光， 液晶本身不發(fā)光，只是透射光。 （2）二極管體積大，圖像質(zhì)量一般，適合作室外大屏幕，價(jià)格較低。液晶成本較高，面積無法做得很大，但圖像質(zhì)量很好，適合做顯示器。 （3）二極管耗電大，液晶耗電小。（4）二極管圖像刷新率低，液晶的高。二者的檔次相差比較大，一般來講在一些圖像簡單，對(duì)成本控制較嚴(yán)格的場(chǎng)合，用

12、二極管，比如商場(chǎng)、銀行等服務(wù)部門的電子提示窗，街道、百貨公司外面的廣告宣傳窗；而液晶一般都是作計(jì)算機(jī)顯示器、電視、手持設(shè)備等對(duì)圖像質(zhì)量要求高的場(chǎng)合，基于各方面的考慮，本設(shè)計(jì)選用方案二。系統(tǒng)方案的總體設(shè)計(jì) 鍵盤控制模塊 液晶顯示模塊 時(shí)鐘電路模塊 單片機(jī) 系統(tǒng)電源模塊 復(fù)位電路 報(bào)警模塊圖 系統(tǒng)總框圖籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、計(jì)時(shí)計(jì)分顯示模塊、定時(shí)報(bào)警、按鍵控制鍵盤模塊和供電電源模塊。通過這幾個(gè)模塊的協(xié)調(diào)工作就可以完成相應(yīng)的計(jì)時(shí)計(jì)分控制和顯示功能。如圖2.1所示。本設(shè)計(jì)是基于AT89S52單片機(jī)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器，利用1602液晶顯示器作為顯示器件。LCD1602共分兩行顯示。首行

13、的第一位用于顯示當(dāng)前比賽的節(jié)數(shù)，程序初始化并設(shè)定單節(jié)比賽時(shí)間后開始顯示。第一行的其他位用于顯示比賽雙方所得分?jǐn)?shù)。分別用A和B來區(qū)別兩隊(duì)。中場(chǎng)時(shí)交換雙方顯示位置。賽程計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)方式，比賽開始時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)，直至計(jì)時(shí)到本節(jié)時(shí)間為零，結(jié)束本節(jié)比賽，同時(shí)紅色發(fā)光二極管報(bào)警顯示，時(shí)間刷新為下一節(jié)準(zhǔn)備，等待開始。3. 方案實(shí)施硬件方案實(shí)施.1單片機(jī)控制模塊AT89S52是一個(gè)低功耗、高性能8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系

14、統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的單片機(jī)AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。本設(shè)計(jì)所采用的AT89S52為DIP40封裝形式，除8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器外，還有256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，8個(gè)中斷源，3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，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。引腳結(jié)構(gòu)如圖3.1：圖單片機(jī)引腳設(shè)計(jì)AT89S52單片機(jī)引腳說明如下：Vcc：電源端，接5V。 Vss：接地端。XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的

15、一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入，若使用外部TTL時(shí)鐘時(shí)，該引腳為外部時(shí)鐘的輸入端。XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，若使用外部TTL時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須懸空。地址鎖存允許信號(hào)ALE：系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制地址鎖存器鎖存P0口輸出的低8位地址，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。此外，ALE是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。PSEN ：PSEN是讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)EA：當(dāng)為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng)PC中的值超過0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程

16、序存儲(chǔ)器指令。當(dāng)為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。復(fù)位信號(hào)RST：該信號(hào)高電平有效，在輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平后，就可以完成復(fù)位操作。P0口（P0.0P0.7）：該端口為漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O口，它為8位地址線和8位數(shù)據(jù)線的復(fù)用端口，使用時(shí)需接外部上拉電阻。在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它作存儲(chǔ)器的低8位地址線。P1口（P1.0P1.7）：它是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向其內(nèi)部鎖存器寫1。P2口（P2.0P2.7）：它為一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，作為輸入口時(shí)同樣需先向其內(nèi)部鎖存器寫1。在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它作存儲(chǔ)器的高8位地址

17、線。P3口（P3.0P3.7）：P3口同樣是內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P3口除了作為一般的I/O口使用之外，其還具有第二引腳功能，具體如表所示：表3.1 P3口線的第二功能口線特殊功能信號(hào)名稱RXD串行輸入口TXD串行輸出口INT0外部中斷0輸入口INT1外部中斷1輸入口T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入口T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入口WR寫選通輸出口RD讀選通輸出口3.1.2時(shí)鐘電路模塊時(shí)鐘電路在單片機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是為保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，在一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中，時(shí)鐘是保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)震蕩定時(shí)信號(hào)。圖3.2是晶振電路，主要有晶振和外圍電路組成，晶振頻率大小決定單片機(jī)的快

18、慢，我們這里采用的是12MHZ，另外有2個(gè)30P的電容。其中接地用來削減諧波對(duì)電路的穩(wěn)定性的影響。諧振器本身對(duì)外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度以及溫度的穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用30pF，而使用陶瓷諧振器建議選擇40pF。電路連接如圖所示圖3.2所示：圖3.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)3.1.3復(fù)位電路模塊單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路我們采用的是上電加按鈕的復(fù)位電路形式，電阻采用10k歐的阻值，采用10f的電容。當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳RESET出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。其電路連接方式如圖3.3：圖復(fù)

19、位電路設(shè)計(jì).4報(bào)警模塊本設(shè)計(jì)通過口來控制紅色發(fā)光二極管顯示報(bào)警。前三節(jié)結(jié)束時(shí)紅色發(fā)光二極管閃爍，按下開始鍵開始下一節(jié)比賽，同時(shí)發(fā)光二極管停止閃爍并熄滅。四節(jié)比賽結(jié)束后發(fā)光二極管由滅轉(zhuǎn)為常亮。連接電路圖如圖所示：圖報(bào)警電路設(shè)計(jì).5顯示模塊下面是LCD1602液晶顯示的結(jié)構(gòu)、工作原理及其接口電路。市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，

20、本設(shè)計(jì)采用LM016L同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符（16列2行），各引腳功能定義如下表所示：表3.2 LM016L引腳說明表管腳號(hào)名稱電平功能描述1VSS0V電源地2VDD電源正極3VEE液晶顯示偏壓信號(hào)4RSH/LH：數(shù)據(jù)線上為數(shù)據(jù)信號(hào)，L：數(shù)據(jù)線上為指令信號(hào)5RWH/LH：讀數(shù)據(jù)模式，L：寫數(shù)據(jù)信號(hào)6EH/L使能信號(hào)端714DB0DB7H/L數(shù)據(jù)線HD44780內(nèi)置了DDRAM、CGROM和CGRAM。DDRAM就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共80個(gè)字節(jié)，其地址和屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表：表3.3DDRAM地址與屏幕對(duì)應(yīng)關(guān)系顯示位置123456740DDRAM地址第一行00H

21、01H02H03H04H05H06H27H第二行40H41H42H43H44H45H46H67H本次設(shè)計(jì)LCD顯示器顯示情況，第一行的第一位用數(shù)字標(biāo)識(shí)當(dāng)前比賽節(jié)數(shù)，設(shè)置好比賽時(shí)間后開始顯示。程序中設(shè)置為4節(jié)比賽，程序初始化后通過鍵盤來設(shè)置單節(jié)比賽時(shí)間。第一行用A和B來區(qū)別比賽雙方，并分別在其后用三位數(shù)字標(biāo)識(shí)比賽得分。第二行顯示時(shí)間。初始化時(shí)顯示時(shí)間設(shè)置，之后顯示時(shí)間倒計(jì)時(shí)。其電氣連接屬性如圖所示：圖顯示模塊設(shè)計(jì).6 鍵盤接口模塊本系統(tǒng)設(shè)計(jì)除復(fù)位按鍵外共配置了4個(gè)獨(dú)立鍵盤來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的控制。4個(gè)獨(dú)立鍵盤分別為s1、s2、s3、s4，分別連接到單片機(jī)4的P0口的低四位。配合程序設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)初始化

22、時(shí)等待配置比賽時(shí)間，通過s2加時(shí)間和s3減時(shí)間，s4鍵退出時(shí)間配置并切入到等待比賽開始狀態(tài)。這種設(shè)計(jì)使系統(tǒng)能應(yīng)用于不同比賽時(shí)間規(guī)格的各種場(chǎng)合當(dāng)中，使系統(tǒng)產(chǎn)品的用途更加廣泛。設(shè)置時(shí)間結(jié)束后進(jìn)入正常計(jì)時(shí)計(jì)分模式。其中s1用來控制比賽的開始和暫停，s2用來調(diào)節(jié)閃爍光標(biāo)的位置，以標(biāo)識(shí)當(dāng)前球隊(duì)處于分?jǐn)?shù)刷新模式狀態(tài)下，光標(biāo)不閃爍，s3和s4分別用來加分和減分。其連接如圖所示：圖按鍵接口設(shè)計(jì)3.1.7系統(tǒng)電源模塊為51系列單片機(jī)系統(tǒng)提供的電源為穩(wěn)定的5V直流電源。本例用一個(gè)7805芯片為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的5V直流電源。7805穩(wěn)壓芯片能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。其內(nèi)部含過熱保護(hù)，短路保護(hù)，輸出電流可達(dá)

23、1A。雖然該芯片是固定穩(wěn)壓電路，但使用不同的外接元件，可獲得不同的電壓輸出。25時(shí)輸出電壓范圍為518V。本系統(tǒng)7805的輸入電壓為9V直流電壓。9V直流電壓可用普通干電池提供，也可以用市面上很容易買到的普通變壓器提供。7805對(duì)輸入電壓要求不高，但輸入電壓一般應(yīng)大于所需輸出電壓2V以上。在7805與9V電源之間用一個(gè)橋堆來提高系統(tǒng)的安全性。7805的5V調(diào)控輸出采用生產(chǎn)該芯片的公司提供的經(jīng)典電路。在輸出端5V電壓處接一個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管來做為電源指示燈。具體電氣連接如圖所示：圖電源電路設(shè)計(jì)軟件方案實(shí)施籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器軟件設(shè)計(jì)部分采用模塊化程序設(shè)計(jì)，程序部分由主程序、T0中斷程序、T1中斷程序

24、、計(jì)時(shí)計(jì)分刷新顯示子程序、鍵盤掃描控制子程序、延時(shí)子程序等組成。圖為主程序流程：圖主程序流程圖 軟件設(shè)計(jì)中最主要就是LCD1602液晶顯示器的設(shè)計(jì)，其中包括LCD的初始化、單片機(jī)向LCD寫命令及向LCD寫數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)的控制程序，其流程圖如圖3.9所示：LCD初始化開始LCD是否為忙單片機(jī)向LCD寫命令單片機(jī)向LCD寫數(shù)據(jù)結(jié)束NY顯示數(shù)據(jù)圖 3.9 顯示程序流程圖 按鍵模塊設(shè)計(jì)除復(fù)位按鍵外共配置了4個(gè)獨(dú)立鍵盤來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的控制，其中包括中斷服務(wù)子程序、現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)程序、取鍵值設(shè)程序、回復(fù)現(xiàn)場(chǎng)程序的設(shè)計(jì)，其流程圖如圖3.10所示：外部中斷1中斷服務(wù)子程序入口現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)取鍵值根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)操作恢復(fù)現(xiàn)

25、場(chǎng)返回4. 結(jié)果與結(jié)論使用Altium Designer完成原理圖之后，對(duì)其進(jìn)行封裝，封裝時(shí)根據(jù)所給元件類型選擇合適的封裝，封裝后就可導(dǎo)入PCB板,導(dǎo)入PCB板后，再對(duì)元件的位置重新手動(dòng)擺放，使盡量少的線重疊，以減少布線時(shí)的的跳線出現(xiàn)。按照要求采用電源線和地線要求采用0.6mm，如果從兩個(gè)焊盤中間穿過時(shí)用0.4mm。信號(hào)線采用0.5mm，如果從兩個(gè)焊盤中間穿過時(shí)用0.4mm。焊盤的內(nèi)徑用0.85mm，外徑根據(jù)需要進(jìn)行修改，一般X方向1.6mm，Y方向2.0mm，合理布線。設(shè)置PCB板大小為15*10cm。最后就是制作電路板。最終結(jié)果基本正常，電路板電路沒問題，4個(gè)獨(dú)立鍵盤能夠成功控制LCD顯示

26、器上時(shí)間、分?jǐn)?shù)等，復(fù)位電路上的按鍵也能實(shí)現(xiàn)顯示器上信息的復(fù)位功能，兩個(gè)二極管也能按照設(shè)計(jì)要求定時(shí)發(fā)光。不過在測(cè)試過程中也有很多問題需要注意，比如跳線不要忘記連接，焊接處不要虛焊，再者就是焊盤的大小，有的器件上焊盤大小不一樣，有的個(gè)別大的是用來固定的，這個(gè)很容易被忽略。還有就是元器件的安裝注意不能裝反，比如我們的上拉的排阻就是由于裝反導(dǎo)致LCD顯示器都不亮。解決完這些問題之后基本上就沒有什么問題了。電路沒有問題之后就給單片機(jī)燒程序，接通5V電源之后，顯示一切正常。Proteus仿真時(shí)，單片機(jī)需要加載程序，加載程序?yàn)?HEX文件。本設(shè)計(jì)利用Keil Vision4，在新建Keil項(xiàng)目時(shí)選擇AT89

27、S52單片機(jī)作為CPU，將C語言源程序?qū)耄凇癘ptions For Target”對(duì)話窗口中，選中“Output”選項(xiàng)中的“Create HEX File”，編譯鏈接后就可以生成 .HEX文件。在Proteus ISIS中，選中AT89S52并單擊鼠標(biāo)左鍵，對(duì)AT89S52進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12MHz，按照正確的文件路徑加載.HEX文件。對(duì)單片機(jī)設(shè)置完畢后就可以開始仿真了。仿真過程中如有硬件問題可在Proteus ISIS中直接修改，如有軟件問題可在Keil Vision4中直接修改，通過Keil與Proteus的聯(lián)合調(diào)試就可以得到滿意的結(jié)果。最后載入hex文件后可以進(jìn)行模擬仿

28、真，可以全速運(yùn)行也可以單步調(diào)試運(yùn)行。單擊Play按鈕，進(jìn)入仿真狀態(tài)仿真。軟件部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，如果程序出錯(cuò)，設(shè)計(jì)要求的功能也不能成功實(shí)現(xiàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)的程序主要包括延時(shí)子程序 、液晶顯示分?jǐn)?shù)刷新子程序、T0中斷程序、設(shè)置時(shí)間子程序四大子程序，在程序這部分，參考了比較多的資料，中間也是反反復(fù)復(fù)測(cè)試，其中最大的問題的是LCD顯示部分的程序，因?yàn)轱@示的數(shù)字比較多，就有四個(gè)按鍵來控制，所以程序也不好編寫，不過后來在老師和組員的一起努力下，還是達(dá)到了一定的效果，不僅在仿真中實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求，在實(shí)際電路板中也完全實(shí)現(xiàn)了功能。在本次設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，給我的感覺就是下手很難，很不順手，看似很簡

29、單的電路，要?jiǎng)邮职阉o設(shè)計(jì)出來，是很難的一件事，主要原因是我們沒有經(jīng)常動(dòng)手設(shè)計(jì)過電路。另外單片機(jī)系統(tǒng)的知識(shí)似懂非懂，而且很多知識(shí)當(dāng)時(shí)弄明白了，現(xiàn)在要用的時(shí)候又不記得，造成我用了大量的時(shí)間去查閱各種資料和程序命令，另外資料的查找也是一大難題，這就要求我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我們要學(xué)會(huì)把從書本中學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際的電路聯(lián)系起來，這不論是對(duì)我們以后的就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會(huì)起到很大的促進(jìn)和幫助。 在利用單片機(jī)設(shè)計(jì)LCD液晶顯示屏的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，從電路的設(shè)計(jì)至電路的調(diào)試，程序的編寫以及最后的電路板的制作，我都親自參與了設(shè)計(jì)與制作，這讓我對(duì)于理論和實(shí)際相結(jié)合有了新的認(rèn)識(shí)。5. 收獲與致

30、謝經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)到了很多東西。學(xué)會(huì)了如何利用網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)會(huì)了如何仿真，怎么讀電路圖，設(shè)計(jì)電路圖，制作PCB板等等，整個(gè)設(shè)計(jì)使我們受益匪淺，相信這會(huì)為我們以后的學(xué)習(xí)和工作積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。社會(huì)的不斷發(fā)展電子產(chǎn)品實(shí)踐使我們認(rèn)識(shí)到我們現(xiàn)在所學(xué)的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在實(shí)際操作應(yīng)用中有些問題還不能解決，所以我們要在今后的學(xué)習(xí)中更加努力，學(xué)好自己的專業(yè)知識(shí)以充實(shí)自己，來適應(yīng)日新月異的現(xiàn)代社會(huì)。同時(shí)感謝在這次設(shè)計(jì)過程中的指導(dǎo)老師丁瑩亮老師和張庭亮老師，讓我們?cè)谶@次課程設(shè)計(jì)中有了很大的收獲，也感謝我的組員們，經(jīng)過大家的共同努力，我們才能及時(shí)解決各種問題，順利的完成這次課程設(shè)計(jì)。6.參考文獻(xiàn)1高衛(wèi)東.51單

31、片機(jī)原理與實(shí)踐.北京航空航天大學(xué)出版社，20112王為青.單片機(jī)Keil Vision4應(yīng)用開發(fā)技術(shù).人民郵電出版社，20073賈巍.單片機(jī)仿真開發(fā)軟件的應(yīng)用.中國水運(yùn)出版社，20074郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程：入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略北京：電子工業(yè)出版社，20095谷樹忠.Altium Designer教程-原理圖、PCB設(shè)計(jì)與仿真M.北京：電子工業(yè)出版社，20106賈巍.出版社，20077唐德禮,王襄.工業(yè)出版社，20058俞時(shí).，20119趙克剛,易帝文,張治強(qiáng),萬為.單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)踐.科技咨詢導(dǎo)報(bào)，20077. 附件附件A：仿真圖附件B：原理圖附件C：PCB布線

32、圖附件D： 實(shí)物圖附件E：元器件清單元器件名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注單片機(jī)AT89C521晶振1液晶顯示器LM016L1按鍵-6上拉排阻RESPACK-81二極管1N40011單刀單置開關(guān)SW-SPST1橋堆1穩(wěn)壓電源78051發(fā)光二極管LED-RED1LED-BLUE1電阻10K11k12k13302瓷片電容33pf2330nf1100nf1電解電容10uf1附件F：源程序#include <AT89X52.H>void writdata(unsigned char );/寫液晶數(shù)據(jù) void writcom(unsigned char );/寫液晶命令 void init(void)

33、;/初始化 void writsfm(unsigned char,unsigned char);/寫分?jǐn)?shù)刷新 void writtime(void);/寫時(shí)間刷新 void settime(void);/設(shè)置比賽時(shí)間 sbit rs=P24;/液晶控制位定義 sbit rw=P25;sbit en=P26;sbit key0=P10;/獨(dú)立鍵盤位定義 sbit key1=P11;sbit key2=P12;sbit key3=P13;unsigned char time,fen,miao,aa,bb,f,numa,numb,flag;void delay(unsigned char c)/延時(shí)

34、子數(shù) unsigned char x,y;for(x=c;x>0;x-)for(y=80;y>0;y-);void main()/主函數(shù)入口 init();settime();while(1)unsigned char gb,i;/定義光標(biāo)閃爍位置變量 writcom(0x80);/顯示當(dāng)前比賽節(jié)數(shù) writdata(f+0x31);if(2=f&&0=i)/換場(chǎng)地后刷新分?jǐn)?shù)顯示 i=1;writcom(0x80+2);writdata('B');writcom(0x80+9);writdata('A');writsfm(0,numa

35、);writsfm(1,numb);writtime();/液晶工作方式是寫指令與寫數(shù)據(jù)分時(shí)工作， /所以在中斷中寫時(shí)間會(huì)影響其他顯示 if(0=key0)/key0控制時(shí)間啟停 delay(20);if(0=key0)while(!key0);P2_0=1;flag+;if(2=flag)flag=0;if(1=flag)TR0=1;if(0=flag) TR0=0;TR1=0;if(0=key1)/key1表示調(diào)整分?jǐn)?shù)的位置 delay(20);if(0=key1)while(!key1);gb+;if(3=gb)gb=0;switch (gb)/控制光標(biāo)閃爍的判斷 case 1:/標(biāo)志A

36、隊(duì)分?jǐn)?shù)調(diào)整 if(0=f|1=f)/表示上半場(chǎng) writcom(0x80+6);writcom(0x0f);delay(60); writcom(0x0c);if(2=f|3=f)/表示下半場(chǎng) writcom(0x80+13);writcom(0x0f);delay(60);writcom(0x0c);break;case 2:/標(biāo)志B隊(duì)分?jǐn)?shù)調(diào)整 if(0=f|1=f)writcom(0x80+13);writcom(0x0f);delay(60);writcom(0x0c);if(2=f|3=f)writcom(0x80+6);writcom(0x0f);delay(60);writcom(

37、0x0c);break;case 0:writcom(0x0c);break;/非分?jǐn)?shù)調(diào)整模式 default:break;if(1=gb)/A隊(duì)分?jǐn)?shù)調(diào)整的函數(shù)入口 if(0=key2)delay(20);if(0=key2)while(!key2);numa+;if(0=key3)delay(20);if(0=key3)while(!key3);numa-;writsfm(0,numa);/分?jǐn)?shù)刷新 if(2=gb)/B隊(duì)分?jǐn)?shù)調(diào)整的函數(shù)入口 if(0=key2)delay(20);if(0=key2)while(!key2);numb+;if(0=key3)delay(20);if(0=ke

38、y3)while(!key3);numb-;writsfm(1,numb);/分?jǐn)?shù)刷新 void init(void)/初始化子函數(shù)入口 en=0;delay(1);writcom(0x38); /兩行，8位 writcom(0x38); writcom(0x38); writcom(0x06);/AC自增1 writcom(0x0c);/顯示，光標(biāo) writcom(0x01); /顯示清屏 writcom(0x80);/DDROM起始地址設(shè)置 TMOD=0x11;/設(shè)置定時(shí)器參數(shù) TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TH1=(65536-5

39、0000)/256;TL1=(65536-50000)%256;IE=0x8a;/開中斷允許 delay(40);writcom(0x80+2);/初始化顯示 writdata('A');writdata(':');writsfm(0,numa);writcom(0x80+9);writdata('B');writdata(':');writsfm(1,numb);writcom(0xc0+2);writdata('T');writdata('I');writdata('M');wr

40、itdata('E');writdata(':');void writdata(unsigned char c)/寫數(shù)據(jù)子函數(shù) delay(1);en=0;rs=1;rw=0;en=1;P0=c;en=0;void writcom(unsigned char c)/寫命令子函數(shù) delay(1);en=0;rs=0;rw=0;en=1;P0=c;en=0;void tim0() interrupt 1/定時(shí)器0中斷入口 TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;aa+;if(0=f|1=f|2=f)if(aa=20)aa=0;miao-;if(255=miao)miao=59;fen-;if(0=fen&&0=miao)f+;flag=0;fen=time;TR0=0;TR1=1;if(3=f)if(aa=20