單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多功能I/O口等計(jì)算機(jī)所需要的基本部件的大規(guī)模集成電路，又稱MCU。

其以體積小、功能全、性價(jià)比等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。如果說C語言程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課，那么單片機(jī)以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價(jià)格低廉、學(xué)生能動(dòng)手等特點(diǎn)，成為工科學(xué)生硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課。其管腳圖如右圖所示。

                                      圖2.1 AT89C51管腳圖

   

圖2.2 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

表2.1 共陽極數(shù)碼管顯示

數(shù)碼管的接口有靜態(tài)接口和動(dòng)態(tài)接口兩種。靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陽接VCC，本次課程設(shè)計(jì)由于所需數(shù)碼管較少，故可用些種方法接線。這種接法占用接口多，僅能接少量數(shù)碼管。

動(dòng)態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示的頻率較高時(shí)，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個(gè)接口完成字形碼的輸出，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點(diǎn)亮。

因所設(shè)計(jì)的籃球計(jì)分器功能較少，電路結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡單。只有兩個(gè)部分：開關(guān)控制和數(shù)碼管的顯示。P0口接四個(gè)開關(guān)，分別作為比分+1、+2、+3、－1的控制按鍵；P1口和P3口分別按靜態(tài)接口方法接兩個(gè)數(shù)碼管來顯示比分。

采用數(shù)碼管靜態(tài)接法，P3口接數(shù)碼管個(gè)位顯示、P1口接數(shù)碼管十位顯示、P0口接四個(gè)開關(guān)，中間串接上電阻來作分壓用，使得其高低電平能夠清楚的分開從而可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)上高低電平的跳變，使數(shù)碼管工作。

籃球比賽計(jì)分器其實(shí)就是一個(gè)計(jì)數(shù)器，本次課程設(shè)計(jì)就是利用單片機(jī)中的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)其計(jì)分的功能。在51單片機(jī)中有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0,T1，分別由TH0、TL0和TH1、TL1組成，它們均是8位寄存器，在特殊功能寄存器中占地址8AH-8DH。它們用于存放定時(shí)或計(jì)數(shù)的初始值。此外，內(nèi)部還有一個(gè)8位的方式寄存器TMOD和一個(gè)8位的控制寄存器TCON。用于選擇和控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作。其格式見下面兩表：

表3.1 方式控制寄存器TMOD

表3.2 控制寄存器

籃球比賽計(jì)分器利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器進(jìn)行工作，計(jì)數(shù)器對(duì)外部脈沖的下降沿進(jìn)行加1計(jì)數(shù)，直至計(jì)滿回零。作為可編程器件，單片機(jī)中的定時(shí)/計(jì)數(shù)器初始化編程步驟如下：

根據(jù)定時(shí)時(shí)間要求或計(jì)數(shù)要求計(jì)算計(jì)數(shù)器初值；

將工作方式控制字寫入TMOD寄存器；

將計(jì)數(shù)初值寫入THX和TLX寄存器；

啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即將TRX置位。

如果工作于中斷方式，需置位EA（中斷總開關(guān)）及ETX（允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷），并編寫中斷服務(wù)程序。

籃球比賽中，得分可分為1分、2分、3分三種情況，為防止出見加分錯(cuò)誤要另設(shè)一減分開關(guān)。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合數(shù)碼管的顯示以及51單片機(jī)中計(jì)數(shù)器的工作實(shí)現(xiàn)方式、接口應(yīng)用、中斷控制等可設(shè)計(jì)出程序流程圖如下所示：

圖3.1  簡易籃球比賽計(jì)分器

數(shù)碼管的顯示，在TAB中加入數(shù)碼管顯示數(shù)字時(shí)對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)

MOV DPTR,#TAB

TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H
DB 92H,82H,0F8H,80H,90H

    數(shù)碼管顯示程序：

MOV A,R0
MOV B,#10
DIV AB
MOVC A,@A+DPTR
MOV P1,A
MOV A,B
MOVC A,@A+DPTR
MOV P3,A
由于需要四個(gè)開關(guān)，取出A中的低四位來接開關(guān)，用ANL命令實(shí)現(xiàn)。其程序如下：

MOV A,P0
ANL A,#0FH                                               
CJNE A,#0FH,KEY1
SJMP START

四個(gè)開關(guān)加1、加2、加3、減1，直接通過加法在累加器中實(shí)現(xiàn)，以開關(guān)1為例，程序如下：

MOV R1,#1

MOV A,R0

ADD A,R1
MOV R0,A

Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。

Protues提供了豐富的資源: 仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫。仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)。另外Proteus還提供了比較豐富的測試信號(hào)用于電路的測試。這些測試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。

在Protues中進(jìn)行電路仿真時(shí)，先繪制好原理圖，再調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，隨后便可在PROTEUS的原理圖中模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程，進(jìn)行觀察從而改良自己的設(shè)計(jì)方案。操作簡單，非常適合初學(xué)者進(jìn)行單片機(jī)的仿真，進(jìn)而了解其原理，增強(qiáng)實(shí)踐。

在用Protues進(jìn)行仿真之前，先要用WAVE軟件將我們編寫好的匯編程序編譯。具體方法是先新建一項(xiàng)目，之后輸入編寫的程序，輸入完成后保存然后執(zhí)行項(xiàng)目、編譯，在目標(biāo)文件夾內(nèi)生成編譯好的程序文件，其中*.HEX文件就是我們所需要的，在之后電路設(shè)計(jì)好后用于放入AT89C51中執(zhí)行其功能。

在生成*.HEX文件后，進(jìn)入Protues軟件，此時(shí)軟件已自動(dòng)打開一新建項(xiàng)目。我們可直接在其中構(gòu)建電路圖，點(diǎn)擊板面左側(cè)按鍵P，在彈出的Pick devices對(duì)話框中進(jìn)行元器件的選擇，如下圖：

圖4.1 查找元器件

元器件都找到后，先進(jìn)行排版再按照電路圖連接，如連接好后如下圖所示：

圖4.2仿真電路圖

在電路連接好后，雙擊AT89C51在彈出對(duì)話框中選擇單片機(jī)中要輸入的程序，見下圖：

圖4.3 向AT80C51中加入程序

在輸入程序后，即可開始進(jìn)行仿真了，選擇執(zhí)行后點(diǎn)擊開關(guān)可觀察到數(shù)碼管亮，并能實(shí)現(xiàn)加1、加2、加3、減1的功能。

圖4.4 仿真結(jié)果圖

在仿真成功之后，便可進(jìn)行實(shí)踐了。實(shí)物和仿真還是有一定的差別的，制作實(shí)物時(shí)要考慮的方面比仿真多的多。做實(shí)物時(shí)，不僅要考慮到電路正確同時(shí)也要注意版面的設(shè)計(jì)，不僅設(shè)計(jì)功能要求實(shí)現(xiàn)，版面的美觀也是必不可少的一方面，這就要注意盡量少的接線。

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)的問題，但在仿真時(shí)能正確顯示也證明程序也是正確的，找不到問題所在讓我非常郁悶。想著原因可能程序讀入時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，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。

這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)二個(gè)星期多左右，通過這兩個(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。

在這個(gè)過程中，我也曾經(jīng)因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏失落過，也曾經(jīng)仿真成功而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永恒不變的話題。雖然這只是一次的極簡單的課程制作，可是平心而論，也耗費(fèi)了我們不少的心血。通過這次課程設(shè)計(jì)，我想說：為完成這次課程設(shè)計(jì)我確實(shí)很辛苦，但苦中仍有樂，當(dāng)我們仿真實(shí)驗(yàn)成功的時(shí)候，當(dāng)我們連好線，按下按鈕，LED亮了起來的時(shí)候我們的心中就不免興奮，不免激動(dòng)。以前種種艱辛這時(shí)就變成了最甜美的回憶！對(duì)我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！

本文是在曾剛和陳德軍老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。兩位老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我也學(xué)到了許多關(guān)于單片機(jī)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)技能有了很大的提高。

另外，我還要特別感謝同學(xué)對(duì)我實(shí)驗(yàn)以及論文寫作的指導(dǎo)，他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。

最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝

完整的Word格式文檔51黑下載地址：

單片機(jī)籃球計(jì)分器1.doc (342.5 KB, 下載次數(shù): 85)

2018-10-30 22:35 上傳

點(diǎn)擊文件名下載附件
單片機(jī)籃球計(jì)分器設(shè)計(jì)報(bào)告
下載積分: 黑幣 -5