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XXXXXXXX信息工程学院课程设计报告篮球计数器设计人：XXX专业：电子信息工程班级：电子班学号：指导教师：二零一X年一月1设计目的及要求.....................................31.1设计目的.....................................31.2设计要求.....................................42设计方案及原理....................................42.1方案论述......................................43硬件设计...........................................53.1单片机模块....................................53.2按键模块.....................................83.3数码显示模块.................................94软件设计..........................................115系统调试..........................................145.1系统仿真.....................................145.2测试.........................................156结论分析及体会....................................167参考文献..........................................17附录一控制源程序..................................18附录二硬件总电路图................................20附录三元件清单....................................20附录四..............................................211设计目的及要求1.1设计目的本课题以增强型单片机AT89C52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。1.2设计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设计方案及原理2.1方案论述本系统是以C语言作为编辑语言，采用单片机AT89C52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0~999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AT89C52，显示部分用的是LED数码管显示。3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5个按键，1个AT89C52，3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单片机模块单片机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AT89C52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CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes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，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、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P1的1~4脚分别接上开关K1~K4，P0的36~39脚接上上拉电阻和数码显示的百位，P2的21~24脚接数码显示的个位，P3的10~13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。3.2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。图2按键模块图3.3数码显示模块本设计显示部分采用的是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2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01111110，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0~999,所以采用的3个7段共阳LED来显示，分别显示个位十位百位，其中P2显示个位，P3显示十位，P0显示百位。由于P0没有内置电阻，因此在使用时需外接一个上拉电阻。如图4所示。图4数码管引脚连接图4软件设计篮球比赛计分器其实就是一个计数器，本次课程设计就是利用单片机中的定时/计数器来实现其计分的功能。在52单片机中有两个16位的定时/计数器T0,T1，分别由TH0、TL0和TH1、TL1组成，它们均是8位寄存器，在特殊功能寄存器中占地址8AH-8DH。它们用于存放定时或计数的初始值。此外，内部还有一个8位的方式寄存器TMOD和一个8位的控制寄存器TCON。用于选择和控制定时/计数器的工作。其格式见下面两表：表1方式控制寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0门控开关计数/定时方式选择门控开关计数/定时方式选择表2控制寄存器TF1TR1TF0TROIE1IT1IE0IT0T1请求有/无T1工作启/停T0请求有/无T0工作启/停INT1请求有/无INT1方式下沿INT1请求有/无INT1方式下沿篮球比赛计分器利用单片机的计数器进行工作，计数器对脉冲电平进行加1计数，直至计满回零。作为可编程器件，单片机中的定时/计数器初始化编程步骤如下：根据定时时间要求或计数要求计算计数器初值；将工作方式控制字写入TMOD寄存器；将计数初值写入THX和TLX寄存器；启动定时器/计数器，即将TRX置位。如果工作于中断方式，需置位EA（中断总开关）及ETX（允许定时/计数器中断），并编写中断服务程序。本次课程设计程序是用C语言编写的，因为设计的功能较为简单，所以程序中只用到一个主程序就实现了其功能。程序的系统流程图如图5。控制源程序见附录1.NNN开始总分寄存器R0清0七段码数据表首地址送DPTR读取P1的值取出低4位总分加1分取出低4位按键去抖动再次读取P1的值是否有键按下是否真有按键按下总分加2分总分加3分总分减1分等待按键释放将总分转换为BCD码再将BCD码转换为七段码经P0口输出显示5系统调试5.1系统仿真本次课程设计用到的仿真软件有Protues和Keiluvision。在用Protues进行仿真之前，先要用KEILUVISION软件将我们编写好的汇编程序编译。具体方法是先新建一项目，之后输入编写的程序，输入完成后保存然后执行项目、编译，在目标文件夹内生成编译好的程序文件，其中*.HEX文件就是我们所需要的目的文件，在之后电路设计好后用于导入AT89C51中执行其功能。然后在生成*.HEX文件后，进入Protues软件，此时软件已自动打开一新建项目。我们可直接在其中构建电路图，点击板面左侧按键P，在弹出的Pickdevices对话框中进行元器件的选择，元器件都找到后，先进行排版再按照电路图连接，连接好后，双击AT89C51在弹出对话框中选择单片机中要输入的程序，在输入程序后，即可开始进行仿真了，选择执行后点击开关可观察到数码管亮，并能实现加1、加2、加3、减1功能。仿真效果如图6。图6仿真效果图5.2测试打开Proteus上的单片机控制步进电机电路图，点击AT89C51单片机，调用后缀名为.”HEX”的文件。点击运行，观察现象，3个数码管均显示为0。如图7所示。图7初始值为0的仿真效果图然后进行了如下操作：当按下k1键，从左往右（后同）的第3个数码管显示1，再按下k2键，第3个数码管显示3，按下k3键，第3个数码管显示6，再按下k4键，第3个数码管显示5，与设计的要求相符。显示5的仿真图如图8所示.经过多次反复测试，本系统已能达到设计所要求的所有功能。图8仿真计分为5的效果图6结论分析及体会这次课程设计历时两个星期多