基于单片机AT89C51的乒乓球程序课程设计报告.doc

宁波技师学院课 程 设 计 报 告论文题目 基于AT89C51的乒乓球程序 专业班级： _学生姓名： 学 号： 指导教师： 宁波技师学院二零一三 年 十 月摘 要单片机自20世纪70年代问世以来，以极高的性价比，受到人们的重视和关注应用很广、发展很快。单片机以体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发价位容易。由于具有上述优点，在我国单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各方面，而51单片机是各个单片机中最典型最有代表性的一种。这次课题设计通过对它的学习、应用，以AT89C51为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由直流电源供电，通过数码管显示时间，调整时间，从而达到学习、设计、开发软、硬件的目的。关键词：单片机；乒乓球程序，数码管显示；LED灯显示乒乓球行程目录1 引言12 系统总体设计22.1系统结构22.2系统设计方案23 硬件设计33.1 单片机最小系统33.1.1复位电路33.1.2时钟电路53.2控制电路63.3.1数码管的引脚及其作用73.3.2数码管显示电路74软件设计94.1主程序流程图94.2按键扫描114.2.1按键扫描流程图114.2.2按键扫描程序125 制作与调试165.1制作步骤与重点166 结论187 致谢198 参考文献20附录1 系统实物图21附录2 实验原理图22附录3 系统仿真图22附录3 系统仿真图23附录4 程序清单24附录5 PCB图34附录6 元器件清单35宁波技师学院课程设计 341 引言当今，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，微型计算机的应用已渗透到生产、生活的各个方面。其中单片微型计算机虽然问世不久，然而体积小、价廉、功能强，其销售额以每年近80%的速率增长。他的性能不断提高，适用范围愈来愈宽，在计算机应用领域已占有日益重要的地位。单片微型计算机简称单片机，又成为控制器。他是在一块半导体上，集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定时器/计数器、中断系统等功能部件，构成了一台完整的数字计算机。单片机在生产生活中的许多方面得到广泛的应用，例如，生活中五彩变幻的霓虹灯，手机通信，温度检测，流量控制等都涉及到单片机。单片机的应用结束了计算机专业人员“垄断”计算机系统开发与应用的时代，他既给各种专业人员、特别是许多工程技术人员带来了学习和掌握计算机技术的紧迫性，同时也带来了可能性，因为组成计算机应用系统变得容易、“平凡”，增强了人们进入这一领域的信心单片机的历史非常短暂，然而发展十分迅猛。自1971年美国Intel公司首先研制出4位单片机4004以来，他的发展可粗略划分为四个阶段：第一阶段19711976年，属萌芽阶段。发展了各种4位单片机，多用于家用电器、计算器、高级玩具。第二阶段 19761980年，为初级8位机阶段，发展了各种中、低档8位单片机，典型的如MCS-48系列单片机，片内含多个8位并行I/O接口、一个8位定时器/计数器，不带串行接口，其功能可以满足一般工业控制和智能化仪器仪表等的需要。第三阶段 19821983年，高级8位机阶段，发展了高性能的8位单片机，例如MCS-51系列单片机，它带有串行I/O接口和多个16位定时器/计数器，具有多级中断功能。这一阶段进一步拓宽了单片机的应用范围，使之能用于智能终端、局部网络接口，并挤入了个人计算机领域。.2 系统总体设计2.1系统结构根据于设计思想，做系统的结构框图如下图2-1所示单片机控制电路显示电路电 源数码管显示LED灯显示图2-1 系统的结构框图2.2系统设计方案数字时钟设计主要包括单片机最小系统、控制电路、显示电路，利用AT89C51的处理能力来作为一个乒乓球游戏程序、3 硬件设计3.1 单片机最小系统单片机最小系统是以AT89C51为核心，由单片机、时钟电路、复位电路组成，如图3-1最小系统图3-1 最小系统3.1.1复位电路复位操作上有上电复位和手动复位，上电复位是在上电瞬间，电容充电电流最大，电容相当于短路，RST端为高电平，实现上电复位，当电容两端电压达到电源电压时，电容充电电流为零，电容相当于开路RST端为低电平，程序正常运行。如图3-2上电复位电路图3-2 上电复位电路手动复位是在按键按下时，RST端直接与VCC接通，为高电平形成复位，同时电容被短路放电；按键松开时，VCC对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍是复位，充电完成后，电容相当于开路，RST端为低电平，单片机正常工作。如图3-3按键复位电路图3-3按键复位电路3.1.2时钟电路单片机内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。在XTAL1和XTAL2引脚外接定时元件，振荡电路就产生自激振荡，定时元件通常采用由石英晶体和电容组成的并联谐振回路，晶体频率可以在1.2MHZ到12MHZ之间，电容起频率微调作用。如图3-4 时钟电路图3-4 时钟电路3.2控制电路控制电路通过按钮使单片机以设定输入的I/O口接通电源地使之变为低电平，再通过单片机内的程序的设定，运行相应的程序，在通过设定输出的I/O口进行输出，使之按下按键后，在显示出相应的功能。如图3-5 控制电路图3-5 控制电路3.3 数码管显示电路3.3.1数码管的引脚及其作用 图3-6 共阳极数码管如上图3-6共阳极数码管所示，共阳极低电平有效，根据要显示的数字进行选择这些引脚的高低电平。3.3.2数码管显示电路单片机把内部的程序中的乒乓球比赛完成后，成绩显示。图3-7 数码管显示电路4软件设计4.1主程序流程图针对于设计思想，做程序流程图如下图4-1所示 开始 否是否有键按下 是P2.0按下P2.1按下流水灯至下而上(2号发球)流水灯至上而下( 1号发球 )中途P2.2按下（2赢）LED流动显示中中途P2.3按下（1赢）LED灯最后一盏 进入判断P2.3按下，流水灯至下而上，（2号把球打回）P2.2按下，流水灯至上而下，（1号把球打回） 输出结果4.2按键功能P2.0上启动P2.1下启动P2.2 1号选手P2.32号选手主程序ORG0000HJMPSTARTORG0030HSTART:MOVP0,#00HMOVP1,#00HMOVP2,#00HMOVP3,#00HMOVR4,#00HMOVR5,#00HLOOP1:;判断上下发球MOVP1,#000HMOVP2#000HJBP2.0,LOOPZJBP2.1,LOOPYJMPLOOP1LOOPZ:MOVR4,#02HMOVDPTR,#TAB1JMPMANILOOPY:MOVR4,#01HMOVDPTR,#TAB2JMPMANIMANI:；循环，并判断中途是否有人击球JBP2.2,YSJBP2.3,ZSMOVA,R0MOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLDELAYINCR0CJNER0,#08H,MANIJMPBDXBDX:；2号击球，输出结果MOVR0,#00HCJNER4,#01H,BDX1LCALLZBJJMPJGBDX1:；1号击球，输出结果CJNER4,#02H,BDXLCALLYBJJMPJG ZBJ:；延时MOVR3,#4K3:MOVR2,#250K2:MOVR1,#250K1:NOPNOPDJNZR1,K1DJNZR2,K2DJNZR3,K3JBP2.2,ZCGMOVR5,#03HJMPCKZCG:；按键等待MOVR5,#01HJBP2.2,$CK:RETYBJ:MOVR3,#4K6:MOVR2,#250K5:MOVR1,#250K4:NOPNOPDJNZR1,K4DJNZR2,K5DJNZR3,K6JBP2.3,YCGMOVR5,#04HJMPCDYCG:按键等待MOVR5,#02HJBP2.3,$CD:RETJG:;结果输出CJNER5,#01H,JG1；1号接球成功JMPLOOPZJG1:CJNER5,#02H,JG2；2接球成功JMPLOOPYJG2:CJNER5,#03H,JG3；2号胜JMPYSJG3:CJNER5,#04H,JG；1号胜JMPZSYS:；2号胜出结果输出MOVP1,#0FFHMOVP3,#0A4HJMPLOOP1ZS:；1号胜出结果输出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 制作与调试5.1制作步骤与重点在开始制作电路板之前，先把程序编写出来，经过PROTUES仿真，在仿真过程中出现指示灯不亮，或是数码管出现乱码，就把程序的结构变化一下就恢复正常，由此看出程序的结构错误能直接阻碍程序的正常运行，因此程序的编写是至关重要的。而在制作PCB板之前，由于对于制作PCB没有多少经验，因此只有先制作原理图，一是因为能降低错误发生的概率，能快速的查出错误的地方，二是能导入PCB能快速的制作，所以先是画出原理图，进行核对，在核对完之后，根据从仓库领取的元件，进行元件测绘(特别是重要的元件必须要精确)后，开始制作PCB板，在PCB的制作中由于怕在腐蚀过程中出现意外，因此把线径的宽度为1mm，焊盘的直径为2mm，孔的直径为1mm。制作完之后，先把PCB与原理图核对几遍，确认无误后，用A4纸打印，再把元件放上去进行核对（特别是单片机与数码管的引脚），确认完后再打印到热转印纸上。在覆铜板制作之前应先把板上氧化的部分用砂纸磨去，再把PCB印到覆铜板上，之后进行腐蚀，之后打孔焊接完后，用万用表进行测量，检查是否短路、短路、虚焊，检查完毕后将程序写入单片机内，再进行通电测试。5.2调试方法及要求给系统上电后，数码管亮，数码显示数据“8”，按下P2.0后,LED灯从上往下依次亮，到最后一灯时判断，如果这时P2.3按下，则灯依次返回亮，到第一个灯时则轮到发球方判断；若最后一灯时P2.3未及时按下则判断按下P2.0的一方胜出，数码管显示2，反之显示1；P2.1、P2.2的效果一样，只是反向。如图5-1所示。S5图5-1 调试方法6 结论通过这次对数字钟的设计与制作，让我们了解了设计电路的程序，也让我们了解了数字钟的原理和设计理念。要设计一个电路总要对着一个参考电路图才可以连接，但是最后的成品却不一定与想象的完全一样，因为在事迹接线中有着各种各样的条件制约，所以要合理布局这样连出来的成品才比较美观。设计过程中，在一次又一次的失败面前，我没有退缩，而是勇敢的去面对，积极的去解决，充分运用所学知识和他人的帮助，最终取得了成功。通过亲自动手制作，试验，遇到问题，解决问题，我们巩固了书本的知识，同时也学到了新的学问，明白了实践的可贵性。动手能力的提高，细心与耐心的培养，品尝自己劳动成果的喜悦，是我们在这次课程设计中最大的收获。7 致谢感谢陈罗迪同学提出的电路制作上的建议与帮助，感谢陈弢、唐幼军老师在程序功能给予的建议与各种文件资料让我对编程更加的熟练。8 参考文献单片微型计算机原理与应用（第二版） 主编 张立红电子技术基础（第四版）张毅刚. 单片机原理与应用设计张洪润等. 单片机应用技术教程杨美仙. 单片机的发展及其应用J. 科技信息(学术研究)张志利. FPGA的单片机多机串行通信网络J.附录1 系统实物图附录2 实验原理图附录3 系统仿真图附录4 程序清单;*定义*SZEQU20H;计时计数FZEQUR2;分钟HZEQUR1;时钟DHEQUR6;定时小时DFEQUR7;定时分钟SJEQU21H;连击计数XS_DKEQUP2;数码管显示端口DQZEQUR0;按键扫描：当前值ZQZEQU60H;之前值ZAQZEQUR3;再前值LJEQUR4;连击累加XTEQUR5;选通暂存NZBITP1.7;闹钟标志及指示ZDBSBITP1.6;整点指示ANEQUP1;按键XT_DEQUP3;选通端口ZSBITP1.5;秒针指示K0BITP1.0;按钮1，分钟加K1BITP1.1;按钮2，分钟减K2BITP1.2;按钮3，时钟加K3BITP1.3;按钮4，时钟减K4BITP1.4;按钮5，定时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中断*T0ZD:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HINCSZCPLZSSETBZDBSRETI;*T1中断*T1ZD:MOVTH1,#0FCHMOVTL1,#18HLCALLNZXSLCALLAJ_SMLCALLPDJNBNZ,A2LCALLDPDLCALLDXSSJMPA3A2:LCALLXSA3:RETI;*判断时分秒钟*PD:MOVA,SZCJNEA,#6000,L1MOVSZ,#0INCFZL1:CJNEFZ,#60,L2MOVFZ,#0INCHZL2:CJNEHZ,#24,FH1MOVHZ,#0FH1:RET;*判断闹钟设置时分秒钟*DPD:CJNEDF,#60,E1MOVDF,#0E1:CJNEDH,#24,FRMOVDH,#0FR:RET;*按键扫描*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;*按键具体操作*CZ:CJNEDQZ,#1,S1INCFZSJMPFHS1:CJNEDQZ,#2,S2CJNEFZ,#0,LLMOVFZ,#60LL:DECFZSJMPFHS2:CJNEDQZ,#3,S3INCHZSJMPFHS3:CJNEDQZ,#4,FHCJNEHZ,#0,PL2MOVHZ,#24PL2:DECHZSJMPFHFH:RET;*定时按键操作*DCZ:CJNEDQZ,#1,S5INCDFSJMPFHRS5:CJNEDQZ,#2,S6CJNEDF,#0,LLAMOVDF,#60LLA:DECDFSJMPFHRS6:CJNEDQZ,#3,S7INCDHSJMPFHRS7:CJNEDQZ,#4,FHRCJNEDH,#0,PL3MOVDH,#24PL3:DECDHFHR:RET;*数字钟显示*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