基于单片机实现的比赛计分器设计.docx
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基于单片机实现的比赛计分器设计
第1章系统总体方案设计…………………………………………………1
1.1概述…………………………………………………………………1
1.2系统框图……………………………………………………………2
第2章系统硬件设计………………………………………………………3
2.1 80C5单片机…………………………………………………………3
2.2按钮设置……………………………………………………………4
2.3分值切换显示功能…………………………………………………4
2.4发光二极管显示器…………………………………………………6
2.4.1数码管显示器数量选择……………………………………………6
2.4.2数码管共阴共阳接法的选择………………………………………6
2.4.3数码管驱动的选择…………………………………………………6
2.4.4系统原理图…………………………………………………………6
第3章软件设计………………………………………………………………7
3.1系统流程图……………………………………………………………7
3.2显示子程序…………………………………………………………8
3.3延时子程序…………………………………………………………8
第4章系统的安装调试说明…………………………………………………10
4.1软件调试……………………………………………………………10
4.2软硬联调……………………………………………………………11总结……………………………………………………………………………12
参考文献………………………………………………………………………13
附录A源程序清单……………………………………………………………14
附录B系统原理图……………………………………………………………21
第1章系统总体方案设计
1.1.概述
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。
单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。
例如，80C51系列单片机已有十多年的生命期，如今仍保持着上升的趋势，就充分证明了这一点。
单片机以其一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统，数据采集系统、智能化仪器仪表，及通讯设备、日常消费类产品、玩具等。
并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各层次中，如车间流水线控制、自动化系统等、智能型家用电器等。
而美国ATMEL公司开发生产了新型的8位单片机——AT89系列单片机。
他不但具有一般MCS-51单片机的所有特性，而且还拥有一些独特的优点，此次设计中所用到的AT89C51就是其中典型的代表。
本设计是基于AT89S51单片机的篮球计分器，利用7段共阴LED作为显示器件。
在此设计中共接入了1个八位一体7段共阴LED显示器，每队显示器显示范围可达到0~255分。
系统功能简介
本设计内容为比赛计分器，主要用于各种体育比赛记录分数。
采用独立式键盘作为输入，用户可分别对两队比分进行加1、加2、加3和减1减2、减3操作，其加减1，2，3分可以通过加减1分、2分和3分的切换按钮实现，并通过指示灯显示其每次按下加减分键所加减的分值。
通过加减分键和分值切换键配合使用可以较方便实现预置分。
比分通过1个八位一体7段共阴LED显示器显示，每队比分显示三位数。
1.2.系统框图
图1.1系统框图
第2章系统硬件设计
2.180C51单片机
因为我们上课时学的是MCS-51，所以就选择了STC89C52单片机，因为它与INTEI MCS-51 兼容，并且它们都具有相同的CPU和指令系统，引脚功能兼容，容易掌握和使用。
2.2按钮设置3×4矩阵式键盘
根据设计共需要7个按键，可采用3×3矩阵式键盘，但考虑到常用键盘为3×4矩阵式键盘，而且方便以后功能的扩展和方便硬件的连接，所以最终决定采用3×4矩阵式键盘作为输入。
计分器应该有7个按键分别标注于原理图,见图1.2.
图2.1按钮功能图
其中1/2/3分切换由发光二极管指示，加1减1分别对应。
预置分是事先设定分数可以分别设定甲乙两队的初始分数。
按下清零后，显示的分数清零。
2.3分值切换显示功能
图2.2分值切换显示功能图
2.4发光二极管显示器的结构、工作原理及其接口电路
下图为典型的数码管：
图2.38段LED数码管
如上图，LED显示器又称为数码管，LED显示器由8个发光二极管组成。
中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。
LEDD显示器有两种不同的形式：
一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED显示器。
表2-1代码对应表
显示字符
共阴极段码
共阳极段码
显示字符
共阴极段码
共阳极段码
0
3FH
C0
8
7FH
80H
1
06H
F9
9
6FH
90H
2
5BH
A4
A
77H
88H
3
4FH
B0
B
7CH
83H
4
66H
99H
C
39H
C6
5
6DH
92H
D
5EH
A1H
6
7DH
82H
E
79H
86H
7
07H
F8
F
71H
8EH
动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一。
其接口电路是把所有显示器的8个笔划段a-h同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM是各自独立地受I/O线控制。
CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于COM端，而这一端是由I/O控制的，所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了。
而所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的COM端，使各个显示器轮流点亮。
在本课题中采用P0口输出段码，P3口为位控制输出口。
2.4.1数码管显示器数量选择
两个队，每队2位比分，每个显示器只能显示一位，则至少需要采用4个8段数码管显示器。
段数码管显示器采用动态显示输出比分。
2.4.2数码管共阴共阳接法的选择
51单片机I/O口输出高电平时输出的电流很小，数码管不会太亮；因为本设计采用动态显示，单片机I/O口直接接数码管，所以决定采用共阳数码管。
2.4.3数码管驱动的选择
为了使数码管亮度达到要求，数码管的位选端需要驱动，因为单片机I/O口的高电平输出的电流很小，需要驱动电路驱动，从而增加显示亮度。
最简单便宜的驱动就是使用三极管，为低电平时开通，所以选择PNP型三极管。
2.4.4系统原理图（见附录）
第3章软件设计
3.1.系统流程图
N
N
3.2显示子程序流程图
图3.1显示子程序流程图
3.3延时子程序
延时子程序就是通过执行一些没用但又占用时间的指令的集合。
这个子程序可以用于很多延时的地方因为它延时的时间可以通过R7进行改变，所以通用性好，可以将几个延时子程序合为一个，只用在调用前给R7赋值，即可根据用户的需要延时，流程图见图4-4。
图3.2延时子程序流程图
第4章系统的安装调试说明
4.1.软件调试
上电时对系统中进行检测是单片机程序中的一个良好设计。
在硬件设计时也应该细细考虑将各个使用到的芯片、接口设计成容易使用软件进行测试的模式。
很多有经验的单片机设计者都会在系统上电时（特别是第一次上电时）进行全面的检测，或者更进一步，将系统的运行状态中分为测试模式和正常运行模式，通过加入测试模式对系统进行详细的检测，使得系统的批量检测更为方便容易。
另外要注意的是，一个简单明了的故障显示界面也是颇要费得心思的。
比如：
系统的外部RAM（数据存储器）是单片机系统中常用的器件。
外部RAM如果存在问题，程序通常都会成为无法控制。
因此，程序在启动时（至少在第一次上电启动时）一定要对外部RAM进行检测。
另外，在仿真前要做好充分的准备。
单片机硬件仿真器给单片机开发者带来了极大的方便，同时也很容易造成人的依赖性。
很多时候，没有仿真器却能促使工程师写出更高质量的程序。
在硬件仿真调试之前，下面准备工作将是必要的：
（1）程序编完后，对代码仔细逐行检查。
检查代码的错误，建立自己的代码检查表，对经常易错的地方进行检查。
检查代码是否符合编程规范。
（2）对各个子程序进行测试。
测试的方法：
用程序测试程序，编制一个调用该子程序的代码，建立要测试子程序的入口条件，再看看它是否按预期输出结果。
（3）如果代码有修改，再次对代码进行检查。
4.2.软硬联调
首先将编译成功程序载入单片机系统开发板。
通电后，LED5,电源指示灯点亮，数码管显示“0000”.。
对应的“4”键为甲加分按钮，当LED5亮时，每次按下“4”键，甲队分数加1；当LED6亮时，每次按下“4”键，甲队分数加2；当LED7亮时，每次按下“4”键，甲队分数加3；其中LED5,LED6,LED7的点亮与熄灭是通过对应的“1”键来控制，可以通过按“1”键来实现LED5,LED6,LED7之间的切换。
对应的“8”键为甲队减分键，当LED5亮时，每次按下“8”键，甲队分数减1；当LED6亮时，每次按下“8”键，甲队分数减2；当LED7亮时，每次按下“4”键，甲队分数减3；“7”键为乙加分键，“B”键为乙队减分键，其实现功能与甲队一样。
对应的“0”键为预置分按钮，按下“0”键之后，通过按甲乙队加、减分按钮配合分数切换键实现快速预置分。
”RESET”为复位键，按下可以实现复位。
数码管显示甲乙队当前分数，复位后，数码管显示“0000”。
总结
做了两周的单片机课程设计，我有了很多的体会和感想。
我们的课程设计是比赛计分器。
设计可以在实验室里做，也可以在寝室里做，我大部分时间还是在寝室里做的。
比赛计分器设计，这个内容没有现成的程序和设计图，需要我们真正亲手去编。
这两周的实习真的有点难度，程序里面的好多内容不懂，自我感觉是单片机我们所学的内容还不足以编出这个程序，但是只好硬着头皮去看去理解。
但在学习过程中也充满了乐趣，当看懂了程序的一些语句，画出了要求的设计图，那我喜悦那种成就感油然而生。
这次实习让我受益匪浅，无论从知识上还是其他的各个方面。
上课的时候的学习从来没有真正的用单片机，只是从理论的角度去理解枯燥乏味。
但在实习中使用了单片机及其系统，能够理论联系实际的学习，开阔了眼界，提高了单片机知识的理解和水平。
在这次课程设计中又让我体会到了合作与团结的力量，当遇到不会或是设计不出来的地方，我们就会在组里讨论或者是同学之间相互帮助。
团结就是力量，无论在现在的学习中还是在以后的工作中，团结都是至关重要的，有了团结会有更多的理念、更多的思维、更多的情感。
单片机是很重要的一门课程，老师和一些工作的朋友都曾说过，如果学好一门单片机，就凭这个技术这门手艺找一个好工作也不成问题。
尽管我们在课堂学到的内容很有限，但在以后的学习中单片机还需要好好的深入研究和学习，学好了单片机也就多了一项生存的本钱。
最后感谢老师对我们的精心指导和帮助，感谢同学们对我的帮助。
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