单片机课程设计24秒篮球计数器.docx

1、单片机课程设计24秒篮球计数器1.引言目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向 着 CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路 内装化等几个方面发展。单片机模块中最常见的是数字钟， 数字钟是一种用数字电路技术 实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和 直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使 用。数字钟是采用数字电路实现对时 , 分, 秒。数字显示的计时装置 , 广泛用于比赛 ,车站, 码头办公室等公共场所 , 成为人们日常生活中 不可少的必需品 , 由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛 应用, 使得数字钟的精度

2、 ,远远超过老式钟表 , 钟表的数字化给人们 生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功 能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广 播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电 气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研 究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。2设计要求1、具有 24s 计时功能。2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、 启动和暂停 / 连续功能。3、计时器为 24 秒递减时，计时间隔为 1 秒。4、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报 警信号。5、有直接清零然后恢复到 24 秒，准备

3、重新开始计数。 学生在教师指导下， 综合运用所学知识完成基于单片机的篮球比 赛 24 秒计时器设计。 要求设计一个 24 秒计时电路， 并具有时间显示 的功能。要求：1、设置外部操作开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停 /连续计时。2、要求计时电路递减计时，每隔 1 秒钟，计时器减 1。3、当计时器减到 0 时，显示器上显示 00，同时发出光电报警信 号。3设计思路：选用 AT89C51作为主控芯片，晶振是 6KHz，机械周期为 1ms，所 以循环 10 次为 1s。P0 口作为段码输出， P2.0、P2.1 作为位控，高 电平有效。数码管是液晶显示，采用动态显示，两个串行口作为中断 入口，

4、高电平有效，启动 T0定时器/ 计数器进行计数，低电平有效。 图 2.2.1 是系统硬件设计电路图一。时间设置完后， 启动定时器 T0开始定时计数。 计时采用倒计时， 比如：设置的时间为 24 秒钟，则在 LED上显示 24 两位数。定时 T0 计数 24 秒后中断返回，继续定时计数下一个 24 秒；同时则在 2 位 LED显示器上显示，表示时间已经过去 1 秒钟，即为 23 秒。这样一 直持续下去。 知道变为“00”时表示赛程结束。 如果比赛中裁判叫停， 则只要按下键，即可暂停计时。3.1总体设计框图图 1 倒计时设计总体框图4基本原理24 秒计时器的总体参考方案框图如图 1 所示。它包括秒

5、脉冲发 生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称 控制电路） 等五个模块组成。 其中计数器和控制电路是系统的主要模 块。计数器完成 24 秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、 启动计数、暂停 / 连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间 到报警等功能。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但 本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用单片机定时器。译码显示电路由共阴极七段 LED显示器组成。报警电路在实验 中用发光二极管和鸣蜂器。主体电路： 24 秒倒计时。 24 秒计数芯片的置数端清零端共用一 个开关，比赛开始后， 24 秒的置数端无效， 24 秒的

6、倒数计时器的倒 数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。选取“ 00”这个状态，通 过组合逻辑电路给出截断信号， 让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟 截断，使计时器在计数到零时停住。5硬件电路设计单片机 STC89C51简介AT89C51是一种带 4K 字节 FLASH存储器( FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory )的低电压、高性能 CMOS 8位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051是一种带 2K 字节闪存 可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以 反复擦除 1000 次。管脚说明VCC：供电电

7、压。AT89C51 GND：接地。P0口： P0口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL门电流。当 P0口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器， 它可以被定义为数据 / 地址的低八位。 在 FIASH编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电阻。P1口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。P1口管脚写入 1 后，被内部上 拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流， 这是由于内部上拉的

8、缘故。在 FLASH编程和校验时， P1 口作为低八 位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口 缓冲器可接收，输出 4个 TTL门电流，当 P2口被写“ 1”时，其管脚 被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2口输 出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对 外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器 的内容。 P2 口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号

9、和控制信 号。P3口： P3口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可 接收输出 4个 TTL门电流。当 P3口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将 输出电流（ ILL ）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0 （外部中断 0）P3.3 /INT1 （外部中断 1）P3.4 T0 （计时器 0外部输入）P3.5 T1 （计时器 1外部输入）P3.6 /WR（外部数据 存储器写选通）P3

10、.7 /RD （外部数据 存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个 机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时， 地址锁存允许的输出电平 用于锁存地址的低位字节。 在 FLASH编程期间， 此引脚用于输入编程 脉冲。在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为 振荡器频率的 1/6 。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是： 每当用作外部数据存储器时， 将跳过一个 ALE脉冲。 如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH地址上置 0。此时， ALE 只有在执 行

11、 MOV，X MOVC指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如 果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器 取指期间，每个机器周期两次 /PSEN有效。但在访问外部数据存储器 时，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储 器（ 0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1时， /EA 将内部锁定为 RESE；T 当 /EA 端保持高电平时，此间内部程 序存储器。在 FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源（ VPP）。XTA

12、L1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性 :XTAL1和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通 过一个二分频触发器， 因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求， 但必0DA/0.0 1DA/1.0 2DA/2.0 3DA/3.0 4DA/4.0 5DA/5.0 6DA/6.0 7DA/7.0 8A/0.2 9A/1.2 01A/2.2 1A/3.2 21A/4.2 31A/5.2 41A/6.2 51A/

13、7.2 DXR/0.3 DXT/1.3 0TNI/2.3 1TNI/3.3 0T/4.3 1T/5.3 RW/6.3 DR/7.3.71P .61P .15P .41P .31P .12P .11P .10P71 16 51 14 13 21 1 01 82 72 62 52 42 32 2 12 23 3 34 53 36 73 38 93图 2 AT89S52 单片机引脚图6硬件电路图6.1时钟电路模块时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基 础。在一个单片机应用系统中，时钟是保障系统正常工作的基准振荡定时信号， 主要由晶振和外围电路组成， 晶振频率的大小决定了单片

14、机系统工作的快慢。 为 达到振荡周期是 12MHZ的要求，这里要采用 12MHZ的晶振，另外有两个 22P的电 容，两晶振引脚分别连到 XTAL1和 XTAL2振荡脉冲输入引脚。具体连接图如 图 3 所示：6.2复位电路模块复位是单片微机的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，使单 片微机从 0000H单元开始执行程序。 除进入系统的正常初始化之外， 当由于程序 运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时， 为摆脱困境， 可以按复位键以重新 启动，也可以通过监视定时器来强迫复位。 RST引脚是复位信号的输入端。复位6.3报警模块蜂鸣器通过一 NPN 三极管进行驱动，如图触发信号有

15、基极引入。（图 7）R30R1Q2NPN图五 报警电路7源程序# include# include# define uint unsigned int# define uchar unsigned charsbit w1=P20;sbit w2=P21;sbit key1=P32;sbit key2=P33;sbit key3=P34;sbit BEEP=P11;uint num,num1,shi,ge;uchar code table =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,; void delay(uint z)uint x,y

16、; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-) ;/*void delay1(uchar x) /x*0.14MSuchar i;while(x-) for(i=0;i13;i+) void beep(void)uchar i;for (i=0;i50;i+)delay1(4);BEEP=!BEEP;/* 按键扫描函数 */void keyscan()if(key1=0)delay(5);if(key1=0)while(!key1);TR0=1;if(key2=0)delay(5);if(key2=0)while(!key2);TR0=0;while(!key3);num1

17、=24;TR0=1;BEEP=1;void init()num1=24;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;void display(uchar shi,uchar ge) P0=tableshi; w1=1; w2=0; delay(2);P0=tablege;w1=0; w2=1; delay(2);if(num1=0)TR0=0;BEEP=0;void main()init();while(1)keyscan( );if(num=20)num=0;num1-; ge=num1%10;

18、 shi=num1/10; display(shi,ge);void time1( ) interrupt 1TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;num+;8 仿真结果9 心得体会通过了三个星期的动手操作，我已经非常熟悉了计时器的工作原理。虽然 我没能在电路仿真中实现预期的效果，但是我依旧掌握了许多 AT89C51的知识。在这三个想起多的时间里， 我花了好长时间去尽自己的最大努力去完成， 期间问 了许多同学和学长，但我最后还是很遗憾，没有做出 24 秒计时器。但是我确实 花了很多时间去认真的设计学习，我已经尽了自己最大的努力了。本次课设是本人

19、到目前为止觉得最有意义也是收获最大的一次实习。身为 通信的学生， 设计是我们将来必需的技能。 而这次课设恰恰给我们提供了一个应 用自己所学知识的平台。 从通过理论设计， 到仿真软件仿真，再到确定具体方案。 整个过程都需要我充分利用所学的知识进行思考、 借鉴。可以说， 本次课设是针 对前面所学的知识进行的一次比较综合的检验。 总的来说， 这次课设虽然累， 但 非常充实。在这次实习中，正确的思路是很重要的，只有你的设计思路是正确的，那 你的设计才有可能成功。 因此我们在设计前必须做好充分的准备， 认真查找详细 的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。前面电路的理论设计是一件多么令人头痛的事。因为是在仿真软件上较理 论上还是存在一定的差距， 仿真能出来结果的在实际电路不一定就能出来， 这就 需要我们有耐心，寻找一个比较正确的调试方法。虽然我没有按预想的做出 24 秒篮球计数器，但是我认真地付出了时间去设 计，所以我有些遗憾和不甘心。同时，在这期间我学到了许多知识，不管是单片 机 AT89C51还是计时器的程序， 我多有了更深的理解和学习。 谢谢在这期间帮助 过我的同学和老师们。单片机课程设计篮球 24 秒倒计时计时器学 院：物电学院 班 级： xxx 班 姓 名： xxx 学 号： 12013241958 指导老师： xxx 完成时间： 2015.12.