第19頁共19頁學院專業學生姓名學號設計題目智能控制開關設計內容：設計基于單片機的智能控制開關設計，要求學生運用所學的專業理論知識完成該系統的硬件設計。要求：（1）以增強型單片機AT89C52為核心，設計制作籃球比賽計分器。針對籃球比賽中有得1、2、3分，有時還會出現加分錯誤的情況，本人設計的簡易籃球賽計分器主要通過按鍵實現以下功能：能夠進行加1、2、3分；能夠進行減1分。并通過3個數碼管進；（2）完成系統硬件設計，畫出電路原理圖；（3）完成系統軟件設計；（4）完成作籃球比賽計分器的設計與制作；進度安排：1.第1-2天根據任務書要求查找資料，完成開題報告；2．第3-4天根據設計的方案弄清原理，設計電路圖；3．第5-12天完成課設的硬件軟件部分；4．第13-14天撰寫論文并完成最后的檢查。指導教師（簽字）：年月日學院院長（簽字）：年月日課程設計任務書

摘要本設計是籃球計時計分器，主要在籃球比賽中用于記錄整個賽程的比賽時間和顯示甲、乙兩隊在比賽過程中的比分情況。該計時計分器有部分組成：一部分用來實現計時功能，其基本原理和定時鬧相似；另一部分用來實現計分功能，其基本原理和計數器相似，只不過所要記錄和顯示的對象是按鍵按下的次數，每按下一次計數值加一。該設計能夠實現計時和計分功能，采用共陰極數碼管進行動態顯示，加分的部分用按鍵來完成，每按一次發送一個計數脈沖，計數值加一。關鍵詞：計時計分動態顯示基于單片機的籃球賽計分器設計1緒論1.1發展背景體育比賽計時記分系統是對體育比賽過程中所產生的時間、比分等數據進行快速采集記錄、加工處理、傳遞利用的信息系統。根據不同運動項目的不同比賽規則要求,體育比賽的計時記分系統包括測量類、評分類、命中類、制勝類、得分類等多種類型。籃球比賽是根據運動隊在規定的比賽時間里得分多少來決定勝負的,因此,足球比賽的計時記分系統是一種得分類型的系統。籃球比賽的計時記分系統由計時器、記分器等多種電子設備組成。同時,根據目前高水平足球比賽要求,完善的足球比賽計時記分系統設備應該能夠與現場成績處理、現場大屏幕、電視轉播車等多種設備相聯,以便實現提高比賽現場感、表演娛樂觀眾等功能。1.2課題運用的知識點本課題主要運用單片機設計知識設計籃球賽記時計分器，因此涉及到的知識點主要有以下幾點：（1）AT89C52單片機的運用（2）LED數碼管的運用（3）人機接口2設計任務與要求《單片機原理與應用》是電子信息工程專業的一門重要專業課，對應用能力和動手能力要求很高，課程設計環節是學生學習該課程后進行的一項必不可少的基本訓練。并于大三下學期暑假進行，本人所選的課題是籃球賽計分器。本課題以增強型單片機AT89C52為核心，設計制作籃球比賽計分器。針對籃球比賽中有得1、2、3分，有時還會出現加分錯誤的情況，本人設計的簡易籃球賽計分器主要通過按鍵實現以下功能：能夠進行加1、2、3分；能夠進行減1分。并通過3個數碼管進行顯示。3功能分析根據前面的設計的任務的要求，本設計任務主要具有以下幾個模塊：單片機模塊；按鍵模塊；數碼顯示模塊。本設計由單片機模塊部分植入主程序，通過按鍵部分進行加1、2、3分以及減1分操作，最終在3個LED數碼管上顯示結果。3.1方案論述本系統是以C語言作為編輯語言，采用單片機AT89C52作為本設計的核心元件，。利用7段共陽LED作為顯示器件。在此設計中共接入了3個7段共陽LED顯示器，分別表示個位，十位，百位用于記錄該隊的分數，3個LED顯示器顯示范圍可達到0~999分，能夠滿足籃球比賽的需要。并設置有4個按鍵：K1，K2,K3,K4。當比賽隊得1分時，按下k1鍵加1分，得2分時按k2鍵加2分，得3分時按下k3鍵加3分。如分數計錯需減分時，每按一次k4鍵減1分。因所設計的籃球賽計分器功能較少，電路結構也相對簡單。所以在選材方面也不多。由于按鍵要求不是很高，因此選材只有兩個部分：單片機部分和顯示部分。本次課程設計選用的芯片為AT89C52，顯示部分用的是LED數碼管顯示。4系統詳細設計本次課程設計主要分為2個主要的部分進行：硬件和軟件。首先進行的是硬件的選材和電路圖的連接，然后再進行程序的編寫。3.1硬件設計由于本次課程設計的簡易籃球計分器功能比較簡單，所以選擇的器件也比較少，主要有4個按鍵，1個AT89C52，3個共陽的數碼顯示管，因此本課題的硬件設計部分劃分為3個模塊：單片機模塊；按鍵模塊；數碼顯示模塊。3.1硬件總電路圖4.1.1單片機模塊 單片化是把計算機系統盡可能集成在一塊半導體芯片上，其目的在于計算機微型化和提高系統的可靠性，這種單片計算機簡稱單片機。單片機的內部硬件結構和指令系統主要是針對自動控制應用而設計的，所以單片機又稱微控制器MCU（MicroControllerUnit），用它可以很容易的將計算機嵌入到各種儀器和現場控制設備中，因此單片機又叫做嵌入式微控制器（EmbeddedMCU）。MCS—51單片機是美國INTEL司于1980年推出的產品，典型產品有8031（內部沒有程序存儲器，實際使用方面已經被市場淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C5的5倍，實際使用方面已經被市場淘汰）和8751等通用產品，一直到現在，MCS-51內核系列兼容的單片機仍是應用的主流產品（比如目前流行的89S51、已經停產的89C51等），ATMEL公司的AT89C518位單片機，同時是在原基礎上增強了許多特性，如時鐘，更優秀的是由Flash（程序存儲器的內容至少可以改寫1000次）存儲器取帶了原來的ROM（一次性寫入），AT89C51的性能相對于8051已經算是非常優越的了。AT89C52是51系列單片機的一個增強型號，它是ATMEL公司生產的。AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含8kbytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統控制應用場合。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發成本本設計P1口接四個開關，分別作為比分+1、+2、+3、－1分的控制按鍵；P0、P2口和P3口分別按靜態接口方法接兩個數碼管來顯示比分。本次課程設計采用的是增強型AT89C52單片機。其管腳圖如圖1所示。圖圖SEQ圖\*ARABIC1單片機模塊圖主要功能特性1、兼容MCS51指令系統2、8k可反復擦寫(大于1000次）FlashROM；3、32個雙向I/O口；4、256x8bit內部RAM；5、3個16位可編程定時/計數器中斷；時鐘頻率0-24MHz；7、2個串行中斷，可編程UART串行通道；8、2個外部中斷源，共8個中斷源；9、2個讀寫中斷口線，3級加密位；低功耗空閑和掉電模式，軟件設置睡眠和喚醒功能；11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應不同產品的需求。本次設計用到了其中的P0,P1,P2,P3口，分別用于百位，開關，個位，十位。各管腳的功能和用法如下述。P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，當作輸出口使用時，必須接上拉電阻才能有高電平輸出；當作輸入口使用時，必須先向電路中的鎖存器寫入“1”，使FET截止，以避免鎖存器為“0”狀態時對引腳讀入的干擾。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，它不再需要多路轉接電路MUX；因此它作為輸出口使用時，無需再外接上拉電阻，當作為輸入口使用時，同樣也需先向其鎖存器寫“1”，使輸出驅動電路的FET截止。P2口：P2口電路比P1口電路多了一個多路轉接電路MUX，這又正好與P0口一樣。P2口可以作為通用的I/O口使用，這時多路轉接電路開關倒向鎖豐存器Q端。P3口：P3口特點在于，為適應引腳信號第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯。當作為I/O口使用時，第二功能信號引線應保持高電平，與非門開通，以維持從鎖存器到輸出端數據輸出通路的暢通。當輸出第二功能信號時，該位應應置“1”，使與非門對第二功能信號的輸出是暢通的，從而實現第二功能信號的輸出。其中P1的1~4腳分別接上開關K1~K4，P0的36~39腳接上上拉電阻和數碼顯示的百位，P2的21~24腳接數碼顯示的個位，P3的10~13腳接數碼顯示的十位。VCC腳和XTAL分別接上5V電源和12M的晶振。4.1.2按鍵模塊根據設計要求，該籃球賽計分器共有4個按鍵：K1、K2、K3、K4，分別實現的功能是加1、2、3分和減1分。K1與P1的1腳相連，K2與P1的2腳相連，K3腳與P1的3腳相連，K4鍵與P1的4腳相連，4個按鍵共用一個地端，如圖2所示。圖圖SEQ圖\*ARABIC2按鍵模塊圖4.1.3數碼顯示模塊本設計顯示部分采用的是7段共陽LED數碼管顯示，LED就是發光二極管，相對LET來說它的優勢在于節能環保，保護視力，使用壽命長等優點。數碼管實際上是由7個發光管組成8字形構成的，加上小數點就是8個。我們分別把他命名為A,B,C,D,E,F,G,H，如圖3所示。圖SEQ圖\*ARABIC3數碼管結構圖假設要顯示一個數字2,那么A、B、G、E、D這5個段的發光管亮就可以了，C、F、H不亮，同時由于接法為共陽接法，那么為低電平是亮，為高電平是滅。從高往低排列，P1.7-P1.0寫成二進制為01111110，把它轉化為16進制則為A2H。數碼管的接口有靜態接口和動態接口兩種。動態接口采用各數碼管循環輪流顯示的方法，當循環顯示的頻率較高時，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現象，這種顯示需要一個接口完成字形碼的輸出，另一接口完成各數碼管的輪流點亮。靜態接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個并行口接一個數碼管，數碼管的公共端按共陽接VCC，本次課程設計由于所需數碼管較少，故可用這種方法接線。這種接法占用接口多，僅能接少量數碼管。本次課程設計的比分范圍是0~999,所以采用的3個7段共陽LED來顯示，分別顯示個位十位百位，其中P2顯示個位，P3顯示十位，P0顯示百位。由于P0沒有內置電阻，因此在使用時需外接一個上拉電阻。如圖4所示。圖SEQ圖SEQ圖\*ARABIC4數碼管顯示模塊圖4.2軟件設計籃球比賽計分器其實就是一個計數器，本次課程設計就是利用單片機中的定時/計數器來實現其計分的功能。在52單片機中有兩個16位的定時/計數器T0,T1，分別由TH0、TL0和TH1、TL1組成，它們均是8位寄存器，在特殊功能寄存器中占地址8AH-8DH。它們用于存放定時或計數的初始值。此外，內部還有一個8位的方式寄存器TMOD和一個8位的控制寄存器TCON。用于選擇和控制定時/計數器的工作。其格式見下面兩表：表SEQ表\*ARABIC1方式控制寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0門控開關計數/定時方式選擇門控開關計數/定時方式選擇表SEQ表\*ARABIC2控制寄存器TF1TR1TF0TROIE1IT1IE0IT0T1請求有/無T1工作啟/停T0請求有/無T0工作啟/停INT1請求有/無INT1方式下沿INT1請求有/無INT1方式下沿籃球比賽計分器利用單片機的計數器進行工作，計數器對脈沖電平進行加1計數，直至計滿回零。作為可編程器件，單片機中的定時/計數器初始化編程步驟如下：根據定時時間要求或計數要求計算計數器初值；將工作方式控制字寫入TMOD寄存器；將計數初值寫入THX和TLX寄存器；啟動定時器/計數器，即將TRX置位。如果工作于中斷方式，需置位EA（中斷總開關）及ETX（允許定時/計數器中斷），并編寫中斷服務程序。本次課程設計程序是用C語言編寫的，因為設計的功能較為簡單，所以程序中只用到一個主程序就實現了其功能。程序的系統流程圖如圖5。控制源程序#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint初始化sbitP10=P1^0;按鍵k1sbitP11=P1^1;按鍵k2sbitP12=P1^2;按鍵k3sbitP13=P1^3;按鍵k4ucharcodetab[]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09};voidmain(){uchark1=0;while(1){ if(P10==0) { k1+=1;分數加1 while(P10==0); } if(P11==0) { k1+=2;分數加2 while(P11==0); } if(P12==0) { k1+=3;分數加3 while(P12==0); } if(P13==0) { k1-=1;分數減1 while(P13==0); } if(k1>1000)分數大于999，歸0 k1=0; P0=tab[S1/100]; 百位 P3=tab[S1%100/10];十位 P2=tab[S1%10];個位}}圖圖SEQ圖\*ARABIC5系統程序流程圖5系統仿真與實驗測試5.1系統仿真圖SEQ圖\*ARABIC圖SEQ圖\*ARABIC6仿真效果圖5.2實驗測試圖SEQ圖\*ARABIC7初始值為0的仿真圖打開Proteus上的單片機控制步進電機電路圖，點擊AT89C51單片機，調用后綴名為.”HEX圖SEQ圖\*ARABIC7初始值為0的仿真圖然后進行了如下操作：當按下k1鍵，從左往右（后同）的第3個數碼管顯示1，再按下k2鍵，第3個數碼管顯示3，按下k3鍵，第3個數碼管顯示6，再按下k4鍵，第3個數碼管顯示5，與設計的要求相符。顯示5的仿真圖如圖8所示.經過多次反復測試，本系統已能達到設計所要求的所有功能。圖圖SEQ圖\*ARABIC8值為5的仿真圖6心得與體會這次課程設計歷時二個星期多左右，通過這兩個星期的學習，發現了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經驗還是比較缺乏，理論聯系實際