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1、 2010 2011 学年 第 2 学期 单片机应用系统设计与制作课程设计报告教 学 院 （ 部 ） 电气与电子信息工程学院 教 研 室 电气自动化 指 导 教 师 课程设计时 间 2011.5.302011.6.10 课程设计班 级 电气自动化技术 2009（*）班 学 号 2009* 姓 名 张 * * 2单片机应用系统设计与制作 课程设计成绩评定表课程设计题目：篮球计时记分器课程设计答辩或质疑记录：1、2、成绩评定依据：成绩评定依据：课程设计考勤情况（20）：课程设计答辩情况（30）：完成设计任务及报告规范性（50）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 2011
2、 年 6 月 20 日3摘 要篮球计时计分器以单片机为核心，由计时器、计分器、综合控制器等组成。系统采用模块化设计，主体分为计时显示模块、计分显示模块、定时报警、按键控制键盘模块。每个模块的程序结构简单、任务明确，易于编写、调试和修改。编程后利用Keil 软件来进行编译，再将生成的 HEX 文件装入芯片中，采用 Proteus 软件仿真，检验功能是否能够正常实现，本设计中系统硬件电路主要由以下几个部分组成：单片机AT89C52、计时电路、计分电路、报警电路和按键开关。该系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。关键词：单片机，计时，计分，显示器，接口AB
3、STRACTTime basketball scoring device as the core of SCM includes the timer, scoring devices, integrated controller and other components.This system is used of the modular design, in which the main display module is divided into time display module, scoring display module, timing alarm module, and ke
4、y control keyboard module. Program structure of each module is simple and clear. So it is easy to write, debug and modify. After programming, firstly we can use Keil software to compile and then generate the HEX file into the chip. Secondly we use the Proteus software simulation to test whether the
5、normal function to achieve. The design of hardware circuit mainly consists of the five components, including AT89C52, timing circuit, scoring circuit, alarm circuit and key switch circuit.The system has many features,such as setting the schedule time, scheduling time to pause, refreshing result of b
6、oth parties timely, storing temporarily results after the match and so on.KEY WORDS：Microcontroller, Timing, Scoring, Display, Interface4目 录一、设计目的及要求 3二、方案论证 3三、元件及其功能简介 5四、电路方案设计12五、编程及仿真16六、心得与总结 205附表一、程序清单21参考文献34课程设计报告一、设计目的及要求1、设计目的通过本次基于 C51 系列篮球计时计分器的设计，可以了解、熟悉有关单片机开发设计的过程，并加深对单片机的理解和应用以及掌握单
7、片机与外围接口的一些方法和技巧，这主要表现在以下一些方面：(1) 篮球赛计时计分系统包含了 8051 系列单片机的最小应用系统的构成，同时在此基础上扩展了一些使用性强的外围接口。6(2) 可以了解到 LED 显示器的结构、工作原理以及这种显示器的接口实例与具体连接与编程方法。(3) 怎样利用串行口来扩展显示接口等。2、设计要求（1）能记录整个赛程的比赛时间，并能修改比赛时间、暂停比赛时间；（2）能随时刷新甲、乙两队在整个比赛中的比分；（3）比赛时间和 24 秒结束，能发出报警提示。二、方案论证1、单片机的选型方案一：51 单片机虽然 51 单片机是 8 位的，采用总线结构，但具有编程控制简单、
8、接口简单、工作可靠、价格经济、能耗少、容易实现系统小型化。方案二:61 单片机61 单片机是在 51 的基础上扩展起来的，它是 16 位非总线结构的，支持 16 位硬件乘法，还有专门的乘法指令，现在应用非常广泛。由于本系统结构简单，用 51 单片机就足够实现其功能，因此本系统采用 51 单片机来实现。2、计时、计分方案方案一：采用计时芯片针对计算机系统对即使芯片的要求，各大芯片厂家退出了键时钟、倒时钟、正时钟各种芯片，可采用自动控制计时芯片，通过触发控制电路使计时器自动地计时，达到预定时间后，芯片重新开始计时（实现倒计时功能） ；也可以触发控制电路使计时器不计时，达到预定时间后芯片重新开始计时
9、（实现暂停功能） ，不需要程序干预。计算机可以通过中断或查询方式读取计数器数据，实现计时的暂停的功能，并进行显示，计时功能的时间就无需占用 cpu 的时间，程序简单，控制精度高，因此在工业控制系统中多采用这一类专用芯片实现计时功能。方案二：软件控制利用 MCS51 内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现计时。该方案节省硬件成本。7方案二可以综合运用定时器/计数器、中断以及程序设计的知识，更适合做课程设计使用，因此本系统采用软件方案来实现计时。3、数码管显示方式点亮 LED 显示器有两种方式：一是静态显示；二是动态显示。方案一：静态显示静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功
10、能的 I/O 接口，用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中 CPU 的开销小。这种电路的优点在于：在同一时间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端口资源较多。从图可以看出，每位 LED 显示器需要单独占用 8 根端口线。方案二：动态显示动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划a,b,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 增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的 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
11、会显示出字形，取决于单片机对位元选通 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，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 透过分时轮流控制各个 LED 数码管的 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，每位元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体的余辉效应，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够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感。由于动态显示和静态显示的显示效果是一样的，动态显示能够节省大量的 I/O 埠，而且功耗更低。所以在本系统中选用动态显示静态显示图 动态显示图84、
12、系统结构方框图本系统的核心控制元件是单片机 AT89C52，在它的基础上加上一些输入控制和输出显示模块，来实现调整和显示篮球比赛时的时间和分数的设置。三、元件及其功能简介1、单片机 AT89C52、单片机 AT89C52 简介AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛
13、的应用。AT89C52 为 8 位 通 用 微 处 理 器 ， 采 用 工 业 标 准 的 C51 内 核 ， 在 内 部 功 能 及 管脚 排 布 上 与 通 用 的 8xc52 相 同 ， 其 主 要 用 于 会 聚 调 整 时 的 功 能 控 制 。 功 能 包 括 对会 聚 主 IC 内 部 寄 存 器 、 数 据 RAM 及 外 部 接 口 等 功 能 部 件 的 初 始 化 ， 会 聚 调 整 控 制 ，会 聚 测 试 图 控 制 ， 红 外 遥 控 信 号 IR 的 接 收 解 码 及 与 主 板 CPU 通 信 等 。 、 基 本 功 能 特 性1、 兼 容 MCS51 指 令
14、 系 统 2、 8k 可 反 复 擦 写 (大 于 1000 次 ） Flash ROM； 3、 32 个 双 向 I/O 口 ； 94、 256x8bit 内 部 RAM； 5、 3 个 16 位 可 编 程 定 时 /计 数 器 中 断 ； 6、 时 钟 频 率 0-24MHz； 7、 2 个 串 行 中 断 ， 可 编 程 UART 串 行 通 道 ； 8、 2 个 外 部 中 断 源 ， 共 8 个 中 断 源 ； 9、 2 个 读 写 中 断 口 线 ， 3 级 加 密 位 ； 10、 低 功 耗 空 闲 和 掉 电 模 式 ， 软 件 设 置 睡 眠 和 唤 醒 功 能 ； 11、 有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等 几 种 封 装 形 式 ， 以 适 应 不 同 产 品 的 需 求 。 、 主 要 管 脚 及 接 口XTAL1（ 19 脚 ） 和 XTAL2（ 18 脚 ） 为 振 荡 器 输 入 输 出 端 口 ， 外 接 12MHz 晶振 。 RST/Vpd（ 9 脚 ） 为 复 位 输 入 端 口 ， 外 接 电 阻 电 容 组 成 的 复 位 电 路 。 VCC（ 40 脚 ） 和 VSS（ 20
