籃球記分器的設(shè)計(jì).doc

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中北大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 題 目： 專業(yè)綜合實(shí)踐之單片機(jī)系統(tǒng)部分： 籃球計(jì)分器設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 王偉 職稱: 副教授 2015 年 12 月28日 中北大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2015/2016 學(xué)年第 一 學(xué)期 學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 題 目： 專業(yè)綜合實(shí)踐之單片機(jī)系統(tǒng)部分： 籃球計(jì)分器設(shè)計(jì) 起 迄 日 期： 12 月 28 日～ 1 月 8 日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 中北大學(xué) 指 導(dǎo) 教 師： 王偉 張敏娟 系 主 任： 王浩全 下達(dá)任務(wù)書日期: 2015 年 12月 28日 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 1．設(shè)計(jì)目的： 在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，主要在電子儀器、微機(jī)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐、單片機(jī)與A/D和D/A和光、計(jì)、電綜合應(yīng)用等幾個(gè)方面開展實(shí)踐活動(dòng)，鞏固所學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)動(dòng)手能力。 2．設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）： 1. 設(shè)計(jì)一款能夠顯示籃球比分的記分牌。 2. 通過加分按鈕可以給A隊(duì)，或B隊(duì)加分。 3. 設(shè)計(jì)對(duì)調(diào)功能，更換場地后，AB隊(duì)分?jǐn)?shù)互換。 4．增加局?jǐn)?shù)比分功能。 5．增加比賽時(shí)間倒計(jì)時(shí)功能。 6．其他功能。 3．設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等〕： 1） 設(shè)計(jì)說明書符合要求； 2） 相應(yīng)器件的工作原理及應(yīng)用； 3） 系統(tǒng)工作原理圖； 4） 參考文獻(xiàn)原文不少于3篇。 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 4．主要參考文獻(xiàn)： [1] 萬文略編著. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2004. [2] 孫德文編著. 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2005. [3] 張建勛編著. C語言程序設(shè)計(jì)教程[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008. [4] 于海生編著. 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [5] 唐俊翟編著. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003. [6] 彭為編著. 單片機(jī)典型系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例精講[M].北京：電子工業(yè)出版社， 2006. 5．設(shè)計(jì)成果形式及要求： 設(shè)計(jì)說明書及相關(guān)電路圖 6．工作計(jì)劃及進(jìn)度： 12月 28 日 ~ 12 月 31 日：查閱資料； 1 月 1 日 ~ 1 月 5 日：方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證； 1 月 6 日 ~ 1 月 7 日：完成課程設(shè)計(jì)說明書； 1 月 8 日：答辯。 系主任審查意見： 簽字： 年 月 日 目 錄 1 概述 1 2 硬件方案設(shè)計(jì)及描述 1 3 軟件設(shè)計(jì)流程及描述 4 4 運(yùn)行結(jié)果 14 5 總結(jié) 16 參考文獻(xiàn) 18 附錄 19 1 概述 1.1 設(shè)計(jì)意義 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。通過此次基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)，我們可以更清楚詳細(xì)的了解單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的基本指令功能、編程步驟和技巧來講述單片機(jī)編程，并對(duì)AT89S51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行講述，以及基于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的相關(guān)芯片的工作原理，和相關(guān)外圍電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試過程進(jìn)一步了解，有助于今后的工作和學(xué)習(xí)生活。 本次設(shè)計(jì)用由AT89S51編程控制LCD作顯示的球賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有賽程時(shí)間暫停，及時(shí)刷新甲、乙雙方的成績等功能。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)?；蛘咝⌒蛨F(tuán)體作為賽程計(jì)時(shí)計(jì)分。 1.2 系統(tǒng)的主要功能 本系統(tǒng)有三項(xiàng)主要主要功能：1. 設(shè)計(jì)一款能夠顯示籃球比分的記分牌。2. 通過加分按鈕可以給A隊(duì)，或B隊(duì)加分。3. 設(shè)計(jì)對(duì)調(diào)功能，更換場地后，AB隊(duì)分?jǐn)?shù)互換。4．增加局?jǐn)?shù)比分功能。5．增加比賽時(shí)間倒計(jì)時(shí)功能。 2 硬件方案設(shè)計(jì)及描述 2.1 方案選擇及設(shè)計(jì)思想 通過分析之后我們覺得此次設(shè)計(jì)主要是兩大模塊，一是系統(tǒng)顯示模塊，二是單片機(jī)設(shè)計(jì)模塊，在顯示模塊的設(shè)計(jì)中，開始想到了常用的LED顯示，但是考慮的后續(xù)硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性（超過10以上的LED實(shí)物連接將十分復(fù)雜），于是選取了方便但是沒有接觸過的LCD顯示，因此也導(dǎo)致了一定程度的難度，在選取單片機(jī)方面，我們選取了課堂上講授的51單片機(jī)，對(duì)于簡單的輸入和輸出控制，51機(jī)顯然最合適，51單片機(jī)是8位的，采用總線結(jié)構(gòu)，但是具有變成控制簡便，接口簡單，工作可靠，價(jià)格經(jīng)濟(jì)，能耗少，容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化等特點(diǎn)。 因?yàn)榛@球計(jì)分系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)比較簡單，只有按鍵控制和數(shù)碼顯示兩個(gè)部分，P0口接12個(gè)開關(guān)，分別作為比分的加一，加二，加三，減一，設(shè)置節(jié)次，暫停，交換場地的按鍵控制。P2口和P3口控制LCD的比分及時(shí)間顯示。該系統(tǒng)包括AT89S51，時(shí)鐘及復(fù)位電路，按鍵電路，及LCD顯示器。該電路控制簡單，清晰明了，用LCD液 晶顯示，避免了用LED的復(fù)雜接線，便于實(shí)體硬件電路的焊接。 2.2 原理框圖 1602a LCD 按鍵電路 AT89S51 L C D 顯 示 器 復(fù)位電路 時(shí) 鐘 電 路 圖1.1 原理圖 2.3 工作原理 LCD顯示器 該顯示器的RS，RW，E端與P2相連，引腳的作用分別是： RS=0輸入指令，RS=1輸入數(shù)據(jù)，RW=0向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)，RW=1從LCD讀取信息，E是使能信號(hào)。D0~D7與P3相連是數(shù)據(jù)總線。 時(shí)鐘電路 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)，主要有晶振和外圍電路組成，晶振頻率大小決定單片機(jī)的快慢，我們這里采用的是12MHZ，另外有2個(gè)30P的電容。 復(fù)位電路 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220歐的阻值，采用22μ的電容。 按鍵電路 本設(shè)計(jì)共有12個(gè)設(shè)置按鍵，分別為+1，+2，+3，-1，暫停，設(shè)置節(jié)次按鍵和交換場次按鍵。 2.4 電路圖 3 軟件設(shè)計(jì)流程及描述 3.1 系統(tǒng)模塊層次結(jié)構(gòu)圖 主函數(shù) 定時(shí)器初始 化函數(shù) 化函數(shù) 寫指令函數(shù) 寫字符函數(shù) LCD初始化函數(shù) 寫數(shù)據(jù)函數(shù) 按鍵掃描函數(shù) 延時(shí)函數(shù) 顯示時(shí)間函數(shù) 讀忙信號(hào)判斷函數(shù) 3.2 程序流程圖 開始 定時(shí)器0，LCD初始化 顯示當(dāng)前時(shí)間 讀取P0口的值 是否有按鍵按下 N Y 哪個(gè)按鍵按下 加一 交換場次 節(jié)次 暫停 減一 加三 加二 待按鍵釋放 將時(shí)間，分?jǐn)?shù)，節(jié)次經(jīng)P2，P3口輸出顯示 3.3 源程序代碼 #include #include "intrins.h" //_nop_();延時(shí)函數(shù)用 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define Lcd_Port P3 //定義數(shù)據(jù)端口 #define KEY_IO P0 //鍵盤接口 sbit RS = P2^1; //定義和LCM的連接端口 sbit RW = P2^2; sbit E = P2^5; sbit Busy = P3^7; sbit speaker=P1^0; uchar data keytemp,key; uchar L=0; uchar k=0; uchar c = 0; uchar b=0; uchar j=0; uchar e=1; uchar d = 0; uchar hour =24; uchar hour1=0; uchar min = 11; uchar sec = 59; //賦初值 uchar data flag=0x00; bit flag_key=0; uchar code Lcddata[] = {"0123456789:"}; //uchar code Lcddata[12]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff,0xbf}; /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：Timer0Init * 功能描述 ：定時(shí)器0初始化 ******************************************************************************************/ void Timer0Init(void) { TMOD=0x11; TH0 = 0x3c; TL0 = 0xb0; TH1=-10300/256; TL1=-10300%256; //25MS定時(shí)初值（T1計(jì)時(shí)用） ET0=1; ET1=1; TR0=1; TR1=1; EA=1; } /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：IsrTimer0 * 功能描述 ：T0 50mS中斷程序 ******************************************************************************************/ void IsrTimer0(void) interrupt 1 using 1 //T0 50mS中斷程序 { static uchar count = 0; TH0 = 0x3c; TL0 = 0xb0; count++; if(count ==20) //定時(shí)1s時(shí)間到 { count = 0; sec--; if(sec == 0) //1分鐘時(shí)間到 { if(min == 0) //1小時(shí)時(shí)間到 { min = 0; EA=0; speaker=~speaker; } else { sec = 59; min--; } } } } void IsrTimer1(void) interrupt 3 using 3//T1 50mS中斷程序 {uchar i=0,m=0,a=0; static uchar ta20ms= 0; TH1=-10300/256; TL1=-10300%256; ta20ms++; if(ta20ms== 1 ) //定時(shí)1s時(shí)間到 { ta20ms=0; hour1--; if(hour1 ==-1) //1分鐘時(shí)間到 { hour--;hour1 =99; if(hour==0) { hour=24;hour1=0; k=1; //EA=0; L=1; speaker=~speaker; while(a<=2){ while(m<=225){for(i=0;i<=225;i++) a++;m++;}} speaker=1;} } } } /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：Delay * 功能描述 ：延時(shí)子程序，延時(shí) (1MS*t) S ******************************************************************************************/ void Delay(uchar t) { uchar a; while(t-- != 0) { for(a = 0; a < 125; a++); } } /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：Read_Busy * 功能描述 ：讀忙信號(hào)判斷 ******************************************************************************************/ void Read_Busy(void) { uchar i=50; Lcd_Port=0xff; RS = 0; RW = 1; E = 1; while((i--)&&Busy); E=0; } /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：Write_Comm * 功能描述 ：寫指令函數(shù) ok ******************************************************************************************/ void Write_Comm(uchar lcdcomm) { Read_Busy(); RS = 0; RW = 0; E = 1; Lcd_Port=lcdcomm; E = 0; } /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：Write_Char * 功能描述 ：寫字符函數(shù) ok ******************************************************************************************/ void Write_Char(uint num)//寫字符函數(shù) { Read_Busy(); RS = 1; RW = 0; E = 1; Lcd_Port = Lcddata[num]; E = 0; } /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：Write_Data * 功能描述 ：寫數(shù)據(jù)函數(shù) ok ******************************************************************************************/ void Write_Data(uchar lcddata) { Read_Busy(); RS = 1; RW = 0; E = 1; Lcd_Port = lcddata; E = 0; } /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：Init_LCD * 功能描述 ：初始化LCD ******************************************************************************************/ void Init_LCD(void) { //Delay(400); //稍微延時(shí)，等待LCM進(jìn)入工作狀態(tài) Write_Comm(0x38); //8位2行5*8 Write_Comm(0x0c); //顯示開/關(guān)，光標(biāo)開閃爍開 Write_Comm(0x01); //清顯示 Write_Comm(0x06); //文字不動(dòng)，光標(biāo)右移 Write_Comm(0x02); //光標(biāo)歸位 } /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：Show_Time * 功能描述 ：LCD上顯示當(dāng)前時(shí)間 ******************************************************************************************/ void Show_Time(void) { Write_Comm(0x80+0x08); //顯示首地址 Write_Char( hour / 10 );//顯示小時(shí) Write_Char( hour % 10 ); Write_Char( 10 ); //顯示: Write_Char( hour1 / 10 );//顯示小時(shí) Write_Char( hour1 % 10 ); Write_Comm(0x80+0x4b); Write_Char( min / 10 ); //顯示分鐘 Write_Char( min % 10 ); Write_Char( 10 ); //顯示: Write_Char( sec / 10 ); //顯示秒 Write_Char( sec % 10 ); Write_Comm(0x80+0x45); Write_Char( c / 10 ); Write_Char( c % 10 ); Write_Comm(0x85); Write_Char(d / 10 ); Write_Char(d % 10 ); } //***************按鍵掃描函數(shù)/************* void keyscan() { uchar i,t=0xef,temp=0; //1110 1111 KEY_IO=0x0f; keytemp=(~KEY_IO)&0x0e; if(keytemp!=0) //0000 0000 ;0000 1000; 0000 0100; 0000 0010; 0000 0001; { Delay(20); for(i=0;i<4;i++) { KEY_IO=t; keytemp=(~KEY_IO)&0x0e; if(keytemp!=0&flag_key==0) { flag_key=1; switch(keytemp) { case 0x08:key=0*3+i;break; case 0x04:key=1*4+i;break; case 0x02:key=2*4+i;break; default:break; } switch(key) { case 0:{c++; j=1;if(c>=99){ Write_Comm(0x84);Write_Data(1);d=0;}b=0;}break; case 1:{c++;c++; j=1;if(c>=99){ Write_Comm(0x84);Write_Data(1);d=0;}b=0;}break; case 2:{c++;c++;c++;if(c>=99){ Write_Comm(0x84);Write_Data(1);d=0;} j=1;b=0;}break; case 4:{d++;if(d>=99){ Write_Comm(0x80+0x44);Write_Data(1);c=0;};b=1;j=0;}break; case 5:{d++;d++;if(d>=99){ Write_Comm(0x80+0x44);Write_Data(1);c=0;}b=1;j=0;}break; case 6:{d++;d++;d++;if(d>=99){ Write_Comm(0x80+0x44);Write_Data(1);c=0;}b=1;j=0;}break; case 8:{if(b==1){d--;if (d==0) d=0;};if(j==1) c--;}break; case 9:if (k==1)hour=24;EA=~EA;speaker=1;L=0;k=0;break; case 10: e++;if (e==5)e=1;Write_Comm(0x80+0x0d);Write_Char(e%10); break; case 3:{ Write_Comm(0x80); Write_Data(C); Write_Data(B); Write_Data(A); Write_Data(:); Write_Comm(0x80+0x0d); Write_Char(e%10); Write_Data(S); Write_Data(t); Write_Comm(0x80+0x40); Write_Data(N); Write_Data(B); Write_Data(A); Write_Data(:); temp=c; c=d; d=temp; }break; case 7:{ Write_Comm(0x80); Write_Data(N); Write_Data(B); Write_Data(A); Write_Data(:); Write_Comm(0x80+0x0d); Write_Char(e%10); Write_Data(S); Write_Data(t); Write_Comm(0x80+0x40); Write_Data(C); Write_Data(B); Write_Data(A); Write_Data(:); temp=c; c=d; d=temp;}break; default:break; } } t=(t<<1)|0x01; } } else flag_key=0; } /****************************************************************************************** * 函數(shù)名稱 ：main * 功能描述 ：主函數(shù) ******************************************************************************************/ void main(void) { Init_LCD(); //初始化 LCM Timer0Init(); //初始化定時(shí)器 Write_Comm(0x80); Write_Data(N); Write_Data(B); Write_Data(A); Write_Data(:); Write_Comm(0x80+0x0d); Write_Char(e%10); Write_Data(S); Write_Data(t); Write_Comm(0x80+0x40); Write_Data(C); Write_Data(B); Write_Data(A); Write_Data(:); while(1) { Show_Time(); //顯示時(shí)間 keyscan(); } } 4 運(yùn)行結(jié)果 圖2.1 比賽倒計(jì)時(shí)24s燈亮 圖2.2 顯示比分、本場比分時(shí)間圖 圖2.3 交換場地圖 5 總結(jié) 參考文獻(xiàn) [1] 萬文略編著. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2004. [2] 孫德文編著. 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2005. [3] 張建勛編著. C語言程序設(shè)計(jì)教程[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008. [4] 于海生編著. 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [5] 唐俊翟編著. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003. [6] 彭為編著. 單片機(jī)典型系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例精講[M].北京：電子工業(yè)出版社， 2006. 附件