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1、课 程 设 计2011 年 3 月 18 日课 程 单片机原理及应用课程设计 题 目 篮球比赛计分器 院 系 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 课程 单片机原理及应用课程设计题目 篮球比赛计分器 专业班级 姓名 学号 一、设计目的：训练学生综合运用己学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。二、设计要求：1. 应用 MCS-51 单片机设计一个篮球比赛计分器；2. 能显示 2 个队的当前比分；根据各自得分情况进行加 1， 2，3 分；3. 硬件设计根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有
2、工作原理，器件的作用，分析和计算过程；4. 软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；5. 原理图设计根据所确定的设计电路，利用 Protel 等有关工具软件绘制电路原理图、 PCB 板图、提供元器件清单。三、参考资料：1 单片微型计算机与接口技术，李群芳、黄建编著，电子工业出版社；2 单片机原理及应用，张毅刚编著，高等教育出版社；3 51 系列单片机及 C51 程序设计，王建校，杨建国等编著，科学出版社；4 单片机原理及接口技术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社；完成期限 2011.3.142011.3.18 指导教师 专业负责人 2011
3、 年 3 月 18 日目 录第 1 章 概 述 .1第 2 章 设计分析 .12.1 功能分析 .12.2 方案论述 .1第 3 章 系统详细设计 .13.1 硬件设计 .23.1.1 单片机模块 .23.1.2 按键模块 .33.1.3 数码显示模块 .43.2 软件设计 .5第 4 章 系统仿真与实验测试 .84.1 系统仿真 .84.2 实验测试 .9第 5 章 结 论 .10参考文献 .11附录 1 控制源代码 .12附录 2 硬件总电路图 .14第 1 章 概述单片机原理与应用是电子信息工程专业的一门重要专业课，对应用能力和动手能力要求很高，课程设计环节是学生学习该课程后进行的一项必
4、不可少的基本训练。并于大三下学期暑假进行，本人所选的课题是篮球赛计分器。本课题以增强型单片机 AT89C51 为核心，设计制作篮球比赛计分器。针对篮球比赛中有得 1、2、3 分，有时还会出现加分错误的情况，本人设计的简易篮球赛计分器主要通过按键实现以下功能：能够进行加 1、2、3 分；能够进行减 1 分。并通过 3 个数码管进行显示。第 2 章 设计分析2.1 功能分析根据前面的设计的任务的要求，本设计任务主要具有以下几个模块：单片机模块；按键模块；数码显示模块。本设计由单片机模块部分植入主程序，通过按键部分进行加 1、2、3 分以及减 1 分操作，最终在 3 个 LED 数码管上显示结果。2
5、.2 方案论述本系统是以 C 语言作为编辑语言，采用单片机 AT89C51 作为本设计的核心元件，。利用 7 段共阳 LED 作为显示器件。在此设计中共接入了 3 个 7 段共阳 LED 显示器，分别表示个位，十位，百位用于记录该队的分数， 3 个 LED 显示器显示范围可达到0999 分，能够满足篮球比赛的需要。并设置有 4 个按键：K1 ，K2,K3,K4。当比赛队得 1 分时，按下 k1 键加 1 分，得 2 分时按 k2 键加 2 分，得 3 分时按下 k3 键加 3 分。如分数计错需减分时，每按一次 k4 键减 1 分。因所设计的篮球赛计分器功能较少，电路结构也相对简单。所以在选材方
6、面也不多。由于按键要求不是很高，因此选材只有两个部分：单片机部分和显示部分。本次课程设计选用的芯片为 AT89C51，显示部分用的是 LED 数码管显示。第 3 章 系统详细设计本次课程设计主要分为 2 个主要的部分进行：硬件和软件。首先进行的是硬件的选材和电路图的连接，然后再进行程序的编写。3.1 硬件设计 由于本次课程设计的简易篮球计分器功能比较简单，所以选择的器件也比较少，主要有 4 个按键，1 个 AT89C51，3 个共阳的数码显示管，因此本课题的硬件设计部分划分为 3 个模块：单片机模块；按键模块；数码显示模块。系统的总电路图见附录2（总电路原理图） 。3.1.1 单片机模块单片机
7、是在一块芯片中集成了 CPU、RAM 、ROM 、定时/计数器和多功能 I/O 口等计算机所需要的基本部件的大规模集成电路，又称 MCU。如果说 C 语言程序设计课程设计的基础课，那么 AT89C51 单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计基础课。AT89C51 是 51 系列单片机的一个增强型号，它是 ATMEL 公司生产的。AT89C51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
8、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，功能强大的 AT89C51 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C51 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（ I/O）端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本本设计 P1 口接四个开关，分别作为比分+1、+2、 +3、1 分的控制按键；P0、
9、P2口和 P3 口分别按静态接口方法接两个数码管来显示比分。本次课程设计采用的是增强型 AT89C51 单片机。其管脚图如图 1 所示。图 1 单片机模块图本次设计用到了其中的 P0,P1,P2,P3 口，分别用于百位，开关，个位，十位 。各管脚的功能和用法如下述。P0 口：P0 口为一个 8 位漏极开路双向 I/O 口，当作输出口使用时，必须接上拉电阻才能有高电平输出；当作输入口使用时，必须先向电路中的锁存器写入“1” ，使FET 截止，以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，它不再需要多路转接电路 MUX；因此它作为输
10、出口使用时，无需再外接上拉电阻，当作为输入口使用时，同样也需先向其锁存器写“1” ，使输出驱动电路的 FET 截止。P2 口：P2 口电路比 P1 口电路多了一个多路转接电路 MUX，这又正好与 P0 口一样。P2 口可以作为通用的 I/O 口使用，这时多路转接电路开关倒向锁丰存器 Q 端。P3 口：P3 口特点在于，为适应引脚信号第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑。当作为 I/O 口使用时，第二功能信号引线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。当输出第二功能信号时，该位应应置“1” ，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。其中 P
11、1 的 14 脚分别接上开关 K1K4，P0 的 3639 脚接上上拉电阻和数码显示的百位，P2 的 2124 脚接数码显示的个位，P3 的 1013 脚接数码显示的十位。VCC脚和 XTAL 分别接上 5V 电源和 12M 的晶振。3.1.2 按键模块根据设计要求，该篮球赛计分器共有 4 个按键：K1 、K2 、K3、K4，分别实现的功能是加 1、2、3 分和减 1 分。K1 与 P1 的 1 脚相连，K2 与 P1 的 2 脚相连，K3 脚与P1 的 3 脚相连， K4 键与 P1 的 4 脚相连，4 个按键共用一个地端，如图 2 所示。 3.1.3 数码 显示 模块本 设计显示部分采用的
12、是 7 段共阳 LED 数码管显示，LED 就是发光二极管，相对 LET 来说它的优势在于节能环保，保护视力，使用寿命长等优点。数码管实际上是由 7 个发光管组成 8 字形构成的，加上小数点就是 8 个。我们分别把他命名为 A,B,C,D,E,F,G,H，如图 3 所示。图 3 数码管结构图假设要显示一个数字 2, 那么 A、B、G、E、D 这 5 个段的发光管亮就可以了，C、F、 H 不亮，同时由于接法为共阳接法，那么为低电平是亮，为高电平是灭。从高往低排列， P1.7-P1.0 写成二进制为， 把它转化为 16 进制则为 A2H。数码管的接口有静态接口和动态接口两种。动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示的频率较高时，利用人眼的暂留特性，看不出闪烁显示现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出，另一接口完成各数码管的轮流点亮。静态接口为固定显示方式，无闪烁，其电路可采用一个并行口接一个数码管，数码管的公共端按共阳接 VCC，本次课程设计由于所需数码管较少，故可用这种方法接图 2 按键模块图线。这种接法占用接口多，仅能接少量数码管。本次课程设计的比分范围是 0999,所以采用的 3 个 7 段共阳 LED 来显示，
