基于at89s52单片机的比赛记分牌设计

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1、单片机系统开发与应用工程实习报告 0 计算机控制技术课程设计论文计算机控制技术课程设计论文 选题名称选题名称: 基于 AT89S52 单片机的比赛记分牌设计 系（院）系（院）: 电子电气工程学院 专专 业业: 自 动 化 班班 级级: 0212112 姓姓 名名: 纪 辰 学学 号号: 021211229 指导教师指导教师: 华 勇 学年学期学年学期: 2013 2014 学年 第 2 学期 时时 间间: 2014.05.122014.06.13 单片机系统开发与应用工程实习报告 1 摘要： 单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。 它是一种集计数和多接口于一体的微控制器，

2、被广泛应用在智能产品和 工业自动化上，而 AT89S52 单片机是单片机中较为典型和有代表性的一 种。本次实习的主要任务是设计一个比赛记分牌，包括硬件设计和软件 设计。硬件设计的主要任务是：LED 数码管显示、按键控制系统、单片 机主控系统及电源模块设计。软件设计包括：实现加分、减分及复位。 本文主要介绍了单片机实现记分牌的整个设计流程，采用汇编语言编写 程序。本课题选择 AT89S52 为核心控制元件，设计了日常比赛中用到的 记分牌。设计同时引用 74LS06 专用驱动芯片，解决了共阴码字表向共阳 的转换，同时提高了数码管的亮度。本项目设计的计分牌系统，电路简 单，成本较低，灵敏可靠，操作方

3、便，具有较高的推广价值。 关键词：AT89S51 单片机；LED 数码管；8255 芯片；汇编；记分牌 单片机系统开发与应用工程实习报告 0 目目 录录 （）绪论1 （1）系统原理.1 1.1 设计方案.1 1.2 系统框图 1 1.3 单片机的时钟电路原理 2 1.4 单片机复位电路工作原理.2 1.5 单片机晶振电路工作原理 3 1.6 显示数码管原理.5 （2）硬件设计.7 2.1 按键电路的设计 7 2.2 键盘显示电路的设计 8 2.3 芯片介绍.9 AT89S51 单片机引脚 .9 （3） 软件设计.12 3.1 程序框图12 （4）设计结果14 4.1 软件调试14 4.2 设计

4、结果14 （5）课程小结15 5.1 课程分析15 5.2 小结15 （6）附录16 上海工程技术大学课程设计（论文） 基于 AT89S51 单片机的比赛记分牌设 计 1 （）绪论）绪论 单片机是一个单芯片形态,面向控制对象的嵌入式应用计算机系统. 它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控 制领域。 由于本次设计的简单篮球记分牌体积小，故要求其控制器体积 更小以便能嵌入其结构之中。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产 生多种控制功能，完全可以满足需求。可以适应不同规则下操作。 现在大多数比赛活动中都会遇到需要向观众和选手展示选手得分的 情况，需要用到比赛记分牌。在目前的市

5、场上，普通计分牌系统都需要 几百块，价钱比较高。本项目设计的记分牌系统，电路简易，灵敏可靠， 具有一定的使用价值和竞争价值。 （1 1）系统原理系统原理 1.1 设计方案 计分牌主要用途是展示选手的得分情况，当选手得分时记分牌加上 相应的分数，当选手失分时减去相应的分数。根据项目要求进行系统设 计。 基于 AT89S52 单片机比赛记分牌，采用 12MHz 晶振。项目具体要求 如下： (1) 得分的时候加上相应的分数 (2)失分时减去相应的分数。 (3) 计分范围设为 0F。 (4)分别记录两个队伍的分数 1.2 系统框图 基于 AT89S52 单片机比赛计分牌由显示模块、按键模块、单片机 上

6、海工程技术大学课程设计（论文） 基于 AT89S51 单片机的比赛记分牌设 计 2 主控模块、电源模块等组成，系统框图如图 1-1 所示： 电源 复位电路 AT89S52 单片机 晶振电路 显示电路 按键电路 图 1-1 基于 AT89S51 单片机比赛记分牌体统框图 1.3 单片机的时钟电路原理 单片机本身是一个复杂的同步时序系统，为保证同步工作方式的实 现，单片机必须有时钟信号，以使其系统在时钟信号的控制下按时序协 调工作。单片机的时钟电路由振荡电路和分频电路组成。其中震荡电路 由反相器以及并联外接的石英晶体和电容构成，用于产生振荡脉冲。而 分频电路则用于把振荡脉冲分频，以得到所需要的时钟

7、信号。如图 1-2 图 1-2 单片机的时钟电路 上海工程技术大学课程设计（论文） 基于 AT89S51 单片机的比赛记分牌设 计 3 1.4 单片机复位电路工作原理 复位是单片机的初始化操作，其作用是使 CPU 中的各个部件都处于 一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。当单片机的 ALE 及 两脚 输出高电平，RST 引脚高电平时，单片机复位。单片机的复位电路有上 电复位和手动按钮复位两种形式，RST/VPD 端的高电平直接由上电瞬间 产生高电平则为上电复位；若通过按钮产生高电平复位信号称为手动按 钮复位。在实际应用系统中，有些外围芯片也需要复位，如果这些复位 端的复位电平要求与单片机的

8、要求一致，则可以与之相连。复位后， P0P3 四个并行接口全为高电平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄 存器状态不确定。 目前，在单片机体统中共使用 4 种类型的复位电路，分别为：积分 型电路、微分型电路、比较器型和看门狗型。其中前三种是在芯片外面 用分立元件或集成电路芯片搭建的，而最后一种位于芯片内部，是单片 机芯片的一部分。对于片外复位电路，无论哪种类型，加电复位和手动 复位是必不可少的基本功能。如图 1-3 所示： 图 1-3 复位原理电路 1.5 单片机晶振电路工作原理 每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统 上海工程技术大学课程设计（论文） 基于 AT89S

9、51 单片机的比赛记分牌设 计 4 里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的 时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的 提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。 晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以 提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对 精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压 在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。 晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个 晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶 振，而通过电子调整频

10、率的方法保持同步。 晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如 果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不 同锁相环来提供。 下面具体的介绍一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如图 1-4a 的电 容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路如图 1-4b，其中 Cv 是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏 电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体后如 图 1-4c。其中 Co，C1，L1，RR 是晶体的等效电路。 图 1-4 晶振电路及其等效槽路 分析整个振荡槽路可知，利用 Cv 来改变频率是有限的：决定振荡频

11、 上海工程技术大学课程设计（论文） 基于 AT89S51 单片机的比赛记分牌设 计 5 率的整个槽路电容 C=Cbe,Cce,Cv 三个电容串联后和 Co 并联再和 C1 串联。 可以看出：C1 越小，Co 越大，Cv 变化时对整个槽路电容的作用就越小。 因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于 C1 很小(1E-15 量级)， Co 不能忽略(1E-12 量级，几 PF)。所以，Cv 变大时，降低槽路频率的作 用越来越小，Cv 变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引 起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分 给振荡的反馈电压(Cbe 上的电压)却越来越小，

12、最后导致停振。通过晶 振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了吧。采用泛音 次数越高的晶振，其等效电容 C1 就越小；因此频率的变化范围也就越小。 微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如 晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器 配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立 RC 振荡器。 用万用表测量晶体振荡器是否工作的方法：测量两个引脚电压是否 是芯片工作电压的一半，比如工作电压是 51 单片机的+5V 则是否是 2.5V 左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚，这个电压有明显变化，证明 是起振了的。 晶振的类型有 SMD 和 DI

13、P 型，即贴片和插脚型 。 其中 DIP：常用尺寸有 HC-49U/T，HC-49S，UM-1，UM-5，这些都是 MHZ 单位的。 1.6 显示数码管原理 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段 数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少 个“8”可分为 1 位、2 位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接 方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光 上海工程技术大学课程设计（论文） 基于 AT89S51 单片机的比赛记分牌设 计 6 二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。共阳数码管在 应用时应将公共极 COM 接到+5

14、V，当某一字段发光二极管的阴极为低 电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段 就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公 共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM 接到地 线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点 亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码， 从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以 分为静态式和动态式两类。数码管动态显示接口是单片机中应用最为 广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8 个显示笔划 “a,b

15、,c,d,e,f,g,dp“的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O 线控制，当单片 机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个 数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM 端电路的控制，所 以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形， 没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过 程中，每位数码管的点亮时间为 12ms，由于人的视觉暂留现象及 发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只 要扫描的速度足

16、够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有 闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O 端口，而且功耗更低。下图 1-5 分别为共阳极和共阴极数码管引脚图： 上海工程技术大学课程设计（论文） 基于 AT89S51 单片机的比赛记分牌设 计 7 图 1-5 左为共阳极 右为共阴极引脚结构 （2 2）硬件设计）硬件设计 2.1 按键电路的设计 本次实验用了两个按键电路:加一电路和减一电路。两个按键电路都 是通过手动按下按键拉低电平来分别实现相应的加减功能。按键电路接 线图如图 2-1 所示： 上海工程技术大学课程设计（论文） 基于 AT89S51 单片机的比赛记分牌设 计 8 图 2-1 按键电路连线图 2.2 键盘显示电路的设计 数码管采用共阳极的接法，8 个发光二极管与 8255 芯片的 B 口相连， 以 B 口控制段选。Com 端与 8255 芯片的 A 口相连，以