寧波技師學院課 程 設 計 報 告論文題目 基于AT89C51的乒乓球程序 專業班級： _學生姓名： 學 號： 指導教師： 寧波技師學院二零一三 年 十 月摘 要單片機自20世紀70年代問世以來，以極高的性價比，受到人們的重視和關注應用很廣、發展很快。單片機以體積小、重量輕、抗干擾能力強、環境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發價位容易。由于具有上述優點，在我國單片機已廣泛地應用在工業自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機電一體化設備等各方面，而51單片機是各個單片機中最典型最有代表性的一種。這次課題設計通過對它的學習、應用，以AT89C51為核心，輔以必要的電路，設計了一個簡易的電子時鐘，它由直流電源供電，通過數碼管顯示時間，調整時間，從而達到學習、設計、開發軟、硬件的目的。關鍵詞：單片機；乒乓球程序，數碼管顯示；LED燈顯示乒乓球行程目錄1 引言12 系統總體設計22.1系統結構22.2系統設計方案23 硬件設計33.1 單片機最小系統33.1.1復位電路33.1.2時鐘電路53.2控制電路63.3.1數碼管的引腳及其作用73.3.2數碼管顯示電路74軟件設計94.1主程序流程圖94.2按鍵掃描114.2.1按鍵掃描流程圖114.2.2按鍵掃描程序125 制作與調試165.1制作步驟與重點166 結論187 致謝198 參考文獻20附錄1 系統實物圖21附錄2 實驗原理圖22附錄3 系統仿真圖22附錄3 系統仿真圖23附錄4 程序清單24附錄5 PCB圖34附錄6 元器件清單35寧波技師學院課程設計 341 引言當今，計算機技術帶來了科研和生產的許多重大飛躍，微型計算機的應用已滲透到生產、生活的各個方面。其中單片微型計算機雖然問世不久，然而體積小、價廉、功能強，其銷售額以每年近80%的速率增長。他的性能不斷提高，適用范圍愈來愈寬，在計算機應用領域已占有日益重要的地位。單片微型計算機簡稱單片機，又成為控制器。他是在一塊半導體上，集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定時器/計數器、中斷系統等功能部件，構成了一臺完整的數字計算機。單片機在生產生活中的許多方面得到廣泛的應用，例如，生活中五彩變幻的霓虹燈，手機通信，溫度檢測，流量控制等都涉及到單片機。單片機的應用結束了計算機專業人員“壟斷”計算機系統開發與應用的時代，他既給各種專業人員、特別是許多工程技術人員帶來了學習和掌握計算機技術的緊迫性，同時也帶來了可能性，因為組成計算機應用系統變得容易、“平凡”，增強了人們進入這一領域的信心單片機的歷史非常短暫，然而發展十分迅猛。自1971年美國Intel公司首先研制出4位單片機4004以來，他的發展可粗略劃分為四個階段：第一階段19711976年，屬萌芽階段。發展了各種4位單片機，多用于家用電器、計算器、高級玩具。第二階段 19761980年，為初級8位機階段，發展了各種中、低檔8位單片機，典型的如MCS-48系列單片機，片內含多個8位并行I/O接口、一個8位定時器/計數器，不帶串行接口，其功能可以滿足一般工業控制和智能化儀器儀表等的需要。第三階段 19821983年，高級8位機階段，發展了高性能的8位單片機，例如MCS-51系列單片機，它帶有串行I/O接口和多個16位定時器/計數器，具有多級中斷功能。這一階段進一步拓寬了單片機的應用范圍，使之能用于智能終端、局部網絡接口，并擠入了個人計算機領域。.2 系統總體設計2.1系統結構根據于設計思想，做系統的結構框圖如下圖2-1所示單片機控制電路顯示電路電 源數碼管顯示LED燈顯示圖2-1 系統的結構框圖2.2系統設計方案數字時鐘設計主要包括單片機最小系統、控制電路、顯示電路，利用AT89C51的處理能力來作為一個乒乓球游戲程序、3 硬件設計3.1 單片機最小系統單片機最小系統是以AT89C51為核心，由單片機、時鐘電路、復位電路組成，如圖3-1最小系統圖3-1 最小系統3.1.1復位電路復位操作上有上電復位和手動復位，上電復位是在上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當于短路，RST端為高電平，實現上電復位，當電容兩端電壓達到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當于開路RST端為低電平，程序正常運行。如圖3-2上電復位電路圖3-2 上電復位電路手動復位是在按鍵按下時，RST端直接與VCC接通，為高電平形成復位，同時電容被短路放電；按鍵松開時，VCC對電容充電，充電電流在電阻上，RST依然為高電平，仍是復位，充電完成后，電容相當于開路，RST端為低電平，單片機正常工作。如圖3-3按鍵復位電路圖3-3按鍵復位電路3.1.2時鐘電路單片機內設有一個由反向放大器所構成的振蕩電路，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。在XTAL1和XTAL2引腳外接定時元件，振蕩電路就產生自激振蕩，定時元件通常采用由石英晶體和電容組成的并聯諧振回路，晶體頻率可以在1.2MHZ到12MHZ之間，電容起頻率微調作用。如圖3-4 時鐘電路圖3-4 時鐘電路3.2控制電路控制電路通過按鈕使單片機以設定輸入的I/O口接通電源地使之變為低電平，再通過單片機內的程序的設定，運行相應的程序，在通過設定輸出的I/O口進行輸出，使之按下按鍵后，在顯示出相應的功能。如圖3-5 控制電路圖3-5 控制電路3.3 數碼管顯示電路3.3.1數碼管的引腳及其作用 圖3-6 共陽極數碼管如上圖3-6共陽極數碼管所示，共陽極低電平有效，根據要顯示的數字進行選擇這些引腳的高低電平。3.3.2數碼管顯示電路單片機把內部的程序中的乒乓球比賽完成后，成績顯示。圖3-7 數碼管顯示電路4軟件設計4.1主程序流程圖針對于設計思想，做程序流程圖如下圖4-1所示 開始 否是否有鍵按下 是P2.0按下P2.1按下流水燈至下而上(2號發球)流水燈至上而下( 1號發球 )中途P2.2按下（2贏）LED流動顯示中中途P2.3按下（1贏）LED燈最后一盞 進入判斷P2.3按下，流水燈至下而上，（2號把球打回）P2.2按下，流水燈至上而下，（1號把球打回） 輸出結果4.2按鍵功能P2.0上啟動P2.1下啟動P2.2 1號選手P2.32號選手主程序ORG0000HJMPSTARTORG0030HSTART:MOVP0,#00HMOVP1,#00HMOVP2,#00HMOVP3,#00HMOVR4,#00HMOVR5,#00HLOOP1:;判斷上下發球MOVP1,#000HMOVP2#000HJBP2.0,LOOPZJBP2.1,LOOPYJMPLOOP1LOOPZ:MOVR4,#02HMOVDPTR,#TAB1JMPMANILOOPY:MOVR4,#01HMOVDPTR,#TAB2JMPMANIMANI:；循環，并判斷中途是否有人擊球JBP2.2,YSJBP2.3,ZSMOVA,R0MOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLDELAYINCR0CJNER0,#08H,MANIJMPBDXBDX:；2號擊球，輸出結果MOVR0,#00HCJNER4,#01H,BDX1LCALLZBJJMPJGBDX1:；1號擊球，輸出結果CJNER4,#02H,BDXLCALLYBJJMPJG ZBJ:；延時MOVR3,#4K3:MOVR2,#250K2:MOVR1,#250K1:NOPNOPDJNZR1,K1DJNZR2,K2DJNZR3,K3JBP2.2,ZCGMOVR5,#03HJMPCKZCG:；按鍵等待MOVR5,#01HJBP2.2,$CK:RETYBJ:MOVR3,#4K6:MOVR2,#250K5:MOVR1,#250K4:NOPNOPDJNZR1,K4DJNZR2,K5DJNZR3,K6JBP2.3,YCGMOVR5,#04HJMPCDYCG:按鍵等待MOVR5,#02HJBP2.3,$CD:RETJG:;結果輸出CJNER5,#01H,JG1；1號接球成功JMPLOOPZJG1:CJNER5,#02H,JG2；2接球成功JMPLOOPYJG2:CJNER5,#03H,JG3；2號勝JMPYSJG3:CJNER5,#04H,JG；1號勝JMPZSYS:；2號勝出結果輸出MOVP1,#0FFHMOVP3,#0A4HJMPLOOP1ZS:；1號勝出結果輸出MOVP1,#0FFHMOVP3,#0F9HJMPLOOP1DELAY:MOVR3,#4J3:MOVR2,#250J2:MOVR1,#250J1:NOPNOPDJNZR1,J1DJNZR2,J2DJNZR3,J3RETTAB1:DB001H,002H,004H,008H,010H,020H,040H,080HTAB2:DB080H,040H,020H,010H,008H,004H,002H,001HEND5 制作與調試5.1制作步驟與重點在開始制作電路板之前，先把程序編寫出來，經過PROTUES仿真，在仿真過程中出現指示燈不亮，或是數碼管出現亂碼，就把程序的結構變化一下就恢復正常，由此看出程序的結構錯誤能直接阻礙程序的正常運行，因此程序的編寫是至關重要的。而在制作PCB板之前，由于對于制作PCB沒有多少經驗，因此只有先制作原理圖，一是因為能降低錯誤發生的概率，能快速的查出錯誤的地方，二是能導入PCB能快速的制作，所以先是畫出原理圖，進行核對，在核對完之后，根據從倉庫領取的元件，進行元件測繪(特別是重要的元件必須要精確)后，開始制作PCB板，在PCB的制作中由于怕在腐蝕過程中出現意外，因此把線徑的寬度為1mm，焊盤的直徑為2mm，孔的直徑為1mm。制作完之后，先把PCB與原理圖核對幾遍，確認無誤后，用A4紙打印，再把元件放上去進行核對（特別是單片機與數碼管的引腳），確認完后再打印到熱轉印紙上。在覆銅板制作之前應先把板上氧化的部分用砂紙磨去，再把PCB印到覆銅板上，之后進行腐蝕，之后打孔焊接完后，用萬用表進行測量，檢查是否短路、短路、虛焊，檢查完畢后將程序寫入單片機內，再進行通電測試。5.2調試方法及要求給系統上電后，數碼管亮，數碼顯示數據“8”，按下P2.0后,LED燈從上往下依次亮，到最后一燈時判斷，如果這時P2.3按下，則燈依次返回亮，到第一個燈時則輪到發球方判斷；若最后一燈時P2.3未及時按下則判斷按下P2.0的一方勝出，數碼管顯示2，反之顯示1；P2.1、P2.2的效果一樣，只是反向。如圖5-1所示。S5圖5-1 調試方法6 結論通過這次對數字鐘的設計與制作，讓我們了解了設計電路的程序，也讓我們了解了數字鐘的原理和設計理念。要設計一個電路總要對著一個參考電路圖才可以連接，但是最后的成品卻不一定與想象的完全一樣，因為在事跡接線中有著各種各樣的條件制約，所以要合理布局這樣連出來的成品才比較美觀。設計過程中，在一次又一次的失敗面前，我沒有退縮，而是勇敢的去面對，積極的去解決，充分運用所學知識和他人的幫助，最終取得了成功。通過親自動手制作，試驗，遇到問題，解決問題，我們鞏固了書本的知識，同時也學到了新的學問，明白了實踐的可貴性。動手能力的提高，細心與耐心的培養，品嘗自己勞動成果的喜悅，是我們在這次課程設計中最大的收獲。7 致謝感謝陳羅迪同學提出的電路制作上的建議與幫助，感謝陳弢、唐幼軍老師在程序功能給予的建議與各種文件資料讓我對編程更加的熟練。8 參考文獻單片微型計算機原理與應用（第二版） 主編 張立紅電子技術基礎（第四版）張毅剛. 單片機原理與應用設計張洪潤等. 單片機應用技術教程楊美仙. 單片機的發展及其應用J. 科技信息(學術研究)張志利. FPGA的單片機多機串行通信網絡J.附錄1 系統實物圖附錄2 實驗原理圖附錄3 系統仿真圖附錄4 程序清單;*定義*SZEQU20H;計時計數FZEQUR2;分鐘HZEQUR1;時鐘DHEQUR6;定時小時DFEQUR7;定時分鐘SJEQU21H;連擊計數XS_DKEQUP2;數碼管顯示端口DQZEQUR0;按鍵掃描：當前值ZQZEQU60H;之前值ZAQZEQUR3;再前值LJEQUR4;連擊累加XTEQUR5;選通暫存NZBITP1.7;鬧鐘標志及指示ZDBSBITP1.6;整點指示ANEQUP1;按鍵XT_DEQUP3;選通端口ZSBITP1.5;秒針指示K0BITP1.0;按鈕1，分鐘加K1BITP1.1;按鈕2，分鐘減K2BITP1.2;按鈕3，時鐘加K3BITP1.3;按鈕4，時鐘減K4BITP1.4;按鈕5，定時ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPT0ZDORG001BHLJMPT1ZDORG0030H;*主程序*MAIN:LCALLCSHA1:CJNEFZ,#00,SSCLRZDBSSS:JBK4,SS1JNBK4,$CPLNZSS1:SJMPA1;*初始化*CSH:MOVTMOD,#11HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HMOVTH1,#0FCHMOVTL1,#18HSETBEASETBTR0SETBTR1SETBET0SETBET1MOVHZ,#0MOVFZ,#0MOVXT,#7FHCLRNZRET;*T0中斷*T0ZD:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HINCSZCPLZSSETBZDBSRETI;*T1中斷*T1ZD:MOVTH1,#0FCHMOVTL1,#18HLCALLNZXSLCALLAJ_SMLCALLPDJNBNZ,A2LCALLDPDLCALLDXSSJMPA3A2:LCALLXSA3:RETI;*判斷時分秒鐘*PD:MOVA,SZCJNEA,#6000,L1MOVSZ,#0INCFZL1:CJNEFZ,#60,L2MOVFZ,#0INCHZL2:CJNEHZ,#24,FH1MOVHZ,#0FH1:RET;*判斷鬧鐘設置時分秒鐘*DPD:CJNEDF,#60,E1MOVDF,#0E1:CJNEDH,#24,FRMOVDH,#0FR:RET;*按鍵掃描*8AJ_SM:MOVZAQZ,ZQZMOVZQZ,DQZLCALLDMMOVA,DQZJZKSRCJNEA,ZQZ,KS2CJNEZAQZ,#0,KSSJMPKS1KS:INCLJCJNELJ,#200,KSRKS1:JNBNZ,KKSLCALLDCZSJMPKS2KKS:LCALLCZKS2:MOVLJ,#0KSR:RETDM:MOVA,ANORLA,#0E0HCPLAJZRK1JBK0,RK2MOVDQZ,#1SJMPRKRRK1:MOVDQZ,#0SJMPRKRRK2:JBK1,RK3MOVDQZ,#2RK3:JBK2,RK4MOVDQZ,#3RK4:JBK3,RKRMOVDQZ,#4RKR:RET;*按鍵具體操作*CZ:CJNEDQZ,#1,S1INCFZSJMPFHS1:CJNEDQZ,#2,S2CJNEFZ,#0,LLMOVFZ,#60LL:DECFZSJMPFHS2:CJNEDQZ,#3,S3INCHZSJMPFHS3:CJNEDQZ,#4,FHCJNEHZ,#0,PL2MOVHZ,#24PL2:DECHZSJMPFHFH:RET;*定時按鍵操作*DCZ:CJNEDQZ,#1,S5INCDFSJMPFHRS5:CJNEDQZ,#2,S6CJNEDF,#0,LLAMOVDF,#60LLA:DECDFSJMPFHRS6:CJNEDQZ,#3,S7INCDHSJMPFHRS7:CJNEDQZ,#4,FHRCJNEDH,#0,PL3MOVDH,#24PL3:DECDHFHR:RET;*數字鐘顯示*XS:MOVXT_D,#0FFHMOVA,XTRLAMOVXT,ACJNEXT,#0FEH,Q1MOVA,HZMOVB,#10DIVABMOVSJ,ALCALLXS_SJMOVXT_D,XTSJMPQ4Q1:CJNEXT,#0FDH,Q2MOVA,HZMOVB,#10DIVABMOVSJ,BLCALLXS_SJMOVXT_D,XTSJMPQ4Q2:CJNEXT,#0FBH,Q3MOVA,FZMOVB,#10DIVABMOVSJ,ALCALLXS_SJMOVXT_D