乒乓球计分器

1、乒乓球计分器单片机技术课程设计说明书 设计课题：乒乓球电子计分器 专业（系） 电气工程系 班 级 智能电子 081班 学生姓名 杜 慧 娟 指导老师 陈 新 喜 完成日期 2019 年 4 月 26号 目录一、设计任务与要求2二、方案设计与论证2三、硬件电路设计3四、软件设计8五、安装与调试13六、使用说明 15七、心得体会16参考文献附录电路原理图电路PCB图元器件清单 详细程序清单 成绩评定表一、设计任务与要求1 设计一个乒乓球电子记分器。2 能用按键控制比分，并在数码管上显示，能一键切换。二、方案设计与论证1 总体设计分析单片机的集成度高，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价

2、格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特的优点。所以本课题采用单片机AT89S51作为本设计的核心元件。利用 7段共阳数码管作为显示器件。在此设计中共接入了 8个 7段共 阳LED显示器，用于记录两队的分数。当比赛需要加分时，按下S1进行切换。接通电源后，直接进入右边数码管的加减分模式。按下S2键给右队加1分，如分数计错需减分时，按下S3键减1分。按下S1，进入左边数码管的加减分模式。按下S2给左队加分。如分数记错需要减分时，按下 S3键减1分.S4键控制大比分.比赛结束时按下复位键即可 将两队的计分牌清零。2 功能模块方案设计模式一：按下S2给左边加分，按下 S3给左边减分。模式二：按

3、下S2给右边加分，按下S3给右边减分。3 方案确定选定方案描述：在像乒乓球这样的竞技比赛中，记分器占着很大的作用。如果我们就只在心里记着双 方的比分，显然是不实际的，而且在现在的乒乓球比赛中采用的都是11 分制。因此我们不能再用传统的记分方式了。本次课题采用单片机设计了一个乒乓球的记分器，该记分器 操作简单，使用安全，方便，能满足广大乒乓球爱好者的需要。总系统图：三、硬件电路设计1. 89S51 单片机芯片介绍单片机就是一块硅片上集成了中央处理器（cpu）存储器和输入输出接口 （并行I/O串行通信口 ） 振荡电路，计数器等电路的一块集成电路，这样的一块集成电路具有一台计算 机的基本功能，因而被

4、称为单片微型计算机，简称单片机 （MCU）. MCS-51 单片机是美国 INTE 公司于 1980 年推出的产品，典型产品有 80 31 （内部没有程序存储器，实际使用方 面已经被市场淘汰）、8051 （芯片采用HMOS功耗是630mW/是89C51的5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和 8751 等通用产品，一直到现在， MCS-5 1 内核系列兼容的单 片机仍是应用的主流产品，比如目前流行的 89S51 。有些文献甚至也将 8051 泛指 MCS-51 系列单片机， 8051 是早期的最典型的代表作，由 MCS-51 单片机影响极深远，许多公司都 推出了兼容系列单片机，就是说 MCS-5

5、1 内核实际上已经成为一个 8 位单片机的标准。 其他的公司的 51 单片机产品都是和 MCS-51 内核兼容的产品而以。同样的一段程序，在 各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的，如ATMEL的89C51 （已经停产）、89S51, PHILIPS （菲利浦），和 WINBOND华邦）等，我们常说的已经停产的89C51指的是ATMEI公司的AT 89C51单片机，同时是在原基础上增强了许多特性，如时钟，更优 秀的是由Flash （程序存储器的内容至少可以改写 1000次）存储器取带了原来的 ROM（次 性写入）， AT89C51 的性能相对于 8051 已经算是非常优越的了。 不过在市场

6、化方面， 89C51 受到了 PIC 单片机阵营的挑战， 89C51 最致命的缺陷在于不支持 ISP （在线更新程 序）功能，必须加上 ISP 功能等新功能才能更好延续 MCS-51 的传奇。 89S51 就是在这样 的背景下取代 89C51 的，现在， 89S51 目前已经成为了实际应用市场上新的宠儿，作为市 场占有率第一的Atmel目前公司已经停产AT89C51,将用AT89S51代替。89S51在工艺上 进行了改进， 89S51 采用 0.35 新工艺，成本降低 , 而且将功能提升 , 增加了竞争力。 AT89S51/LS51单片机是低功耗的、具有 4KB在线课编程Flash存储器的单片

7、机。它与通用 80C51 系列单片机的指令系统和引脚兼容。片内的 Flash 可允许在线重新编程，也可使用 非易失性存储器编程。他将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能性价比的微控制器。1 ） AT89S51 具有如下特性：- 片内程序存储器含有 4KB的Flash存储器，允许在线编程，檫写周期可达 1000次;- 片内数据存储器内含 128字节的 RAM；-I/O口具有 32 根可编程 I/O 线;- 具有两个 16 位 I/O 线;- 中断系统具有 6 个中断源、 5 个终端矢量、 2 个中断优先级的中断结构; - 串行口 是一个全双工的

8、串行通信口;- 具有两个数据指针 DPTRC和DPTR1- 低功耗节电模式有节电模式和掉电模式；- 包含 3 级程序锁定位；-AT89S51的电源电压为 4.0-5.5V- 振荡器频率 0-33MHz（ AT89S51）- 具有片内看门狗定时器；- 灵活的在线片内编程模式（字节和页编程模式）；- 具有断电标志模式POF2 ）89S51相对于89C51增加的新功能包括：-新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比 89C51更低！-ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作 环境中剥离。是一个强大易用的功能。-最高工作频率为33MHz 89C51

9、的极限工作频率是24M就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。- 具有双工UART串行通道。-内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。-双数据指示器。-电源关闭标识。-全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。-兼容性方面：向下完全兼容 51全部字系列产品。比如 8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采用 的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等），在89S51上一样可以照常运行，这就 是所谓的向下兼容

10、。3 ）引脚排列及功能P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH编程和校验时，P1 口作为第八位地址接

11、收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作 为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器 进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输

12、出4个TTL门电流。当P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL ）这是由于上拉的缘故。除此之外P3 口还具有以下功能，如表所示：2.电路介绍1 ）电源部分电源主要采用+5V电源，安全且节能环保，符合设计要求和环保要求。2 ）按键、时钟部分按键部分主要由加分按钮、减分按钮、复位按钮三部分组成。其中 S1 为切换按钮， S2 为加分按钮， S3 为减 分按钮， S4 操作需显示的大比分。时钟部分构成单片机的最小系统。3 )显示部分显示部分我们主要采用7段共阳LED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

13、是 8 个。4 )复位电路构成单片机最小系统四、软件设计统的操作过程和工作过程在程序的设计过程中起着很重要的指导作用，因此在软件设 计之前应首先分析乒乓球比赛记分器的工作原理。当比赛开始时，先判断是哪队得分，每次加分加 1 分。如果不小心加错分了，则按键 减去多加的分。S4控制大比分。当比赛开始时，首先按复位键清除场上比分，按S1切换加减分的双方。根据以上对工作流程的分析，软件设计可以分为以下几个模块：1. 键盘扫描UINT8 Scankey(void)UINT8 key;if(P3&0x0f)=0x0f)return(0xff);Delay(10);if(P3&0x0f)=0

14、x0f)return(0xff);key=P3&0x0f;while(P3&0x0f)!=0x0f); return(key); 2. 显示函数void Display(void)static UINT8 num=0;UINT8 temp0,temp1, temp2,temp3, temp5,temp6,temp7; if(i=1)temp0= jifen;temp1= XA%10;temp2= XA/10;temp3= DA%10;temp5= DB%10;temp6= XB%10;temp7= XB/10; if(i=2)temp0= jifen;temp1= XA%10;

15、temp2= XA/10;temp3= DA%10;temp5= DB%10;temp6= XB%10;temp7=XB/10;P2=0xff;switch(num)case 0:P0=SEGMENTtemp0; case 1:P0=SEGMENTtemp1; case 2:P0=SEGMENTtemp2; case 3:P0=SEGMENTtemp3; case 4:P0=0xf6; break; break; break; break; break; case 5:P0=SEGMENTtemp5;case 6:P0=SEGMENTtemp6;case 7: P0=SEGMENTtemp7;

16、P2=SELECTnum; num+; if(num=8) num=0; 3. 主函数 main() UINT8 c;Init();while(1) c=Scankey();switch(c) case S1: S_1();break; case S2: S_2();break; case S3: S_3();break; case S4: S_4();break; break;break;break;4. 延时函数void Delay(UINT16 t) UINT16 i,j; for(i=0;ifor(j=0;j5. 其他程序void S_1() i+; if(i=3) i=1;void

17、S_2() if(i=1) XA=XA+jifen; if(i=2) XB=XB+jifen; void S_3() if(i=1)XA=XA-jifen;if(i=2) XB=XB-jifen;void S_4() if(i=1) DA=DA+jifen; XA=0;XB=0 ； if(i=2) DB=DB+jife n; XB=O;XA=O;void In it（） TMOD=0x01; TH0=0xf8; TL0=0x30; TR0=1; IE=0x82;主流程图：五、安装与调试1. 调试的条件与方法：1 ）不通电检查检查连线电路安装完毕后，不要急于通电，先认真检查接线是否正确，包括错线

18、、少线、多线。多线一般是因接线时看错引脚，或者改接线时忘记去掉原来的旧 线造成的，在实验中经常发生，而查线时又不易发现，调试时往往会给人造成错觉，以为 问题是由元气件造成的。为了避免做出错误判断，通常采用2种查线方法：一种方法是按照设计的电路图检查安装的线路，把电路图上的连线按一定顺序在安装好的线路中逐一对应检查，这种方法比较容易找出错线和少线；另一种方法是按实际线路来对照电路原理图，按照2个元件引脚连线的去向查清，查找每个去处在电路图上是否存在，这种方法不但能查出错线和少线， 还能检查出是否多线。不论用什么方法查线，一定要在电路图上对查过的线做出标记，并且还要检查每个元件的引脚的使用端数是否

19、与图 纸相符。查找时最好用指针式万用表的“ RX1”，或用数字万用表的“X 档”。直观检查直观检查电源、地线、元件引脚之间有无短路；连线处有无接触不良；二极管、三极管、电解电容等引脚有无错接；集成电路是否插对等。2 ）通电观察把经过准确测量的电源电压加入电路，电源接通之后不要急于测量数据和观察结果，首 先要观察有无异常现象，包括有无冒烟，是否闻到异常气味，手模元件是否发烫，电源是 否有短路现象等。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。然 后再测量各元件引脚的电源电压，而不是只测量各路总电源电压，以保证元器件正常工作。3 ）分块调试。调试包括测试和调整两个方面。测试是在安装

20、后对电路的参数及工作 状态进行测量，调整是指在测试的基础上对电路的参数进行修正，使之满足设计要求。为 了使测试顺利进行，设计的电路图上应标出各点的电位值、相应的波形以及其它数据。测 试方法有2种：第一种是采用边安装边调试的方法，也就是把复杂的电路按原理图上的功 能分成块进行安装调试，在分块调试的基础上逐步扩大安装调试的范围，最后完成整机调 试。采用这种方法能及时发现问题，因此是常用的方法，对于新设计的电路更是如此。另一种方法是整个电路安装完毕，实行一次性调试。这种方法适用于简单电路或定型产品。分块调试是把电路按功能分成不同的部分，把每个部分看成一个模块。比较理想的调试程 序是按信号的流向进行，

21、这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最 后的联调创造条件。4 ）整机联调在分块调试的过程中，由于是逐步扩大调试范围，故实际上已完成了某 些局部联调工作。下面只要作好各功能块之间接口电路的调试工作，再把全部电路接通， 就可以实现整机联调。整机联调只需要观察动态结果，即把各种测量仪器及系统本身显示 部分提供的信息与设计指标逐一比较，找出问题，然后进一步修改电路参数，直到完全符 合设计要求为止。2. 使用仪器设备数字万用表、示波器、电烙铁 3. 测试数据分析单片机的电压应是 4.0-5.5V 。数码管的电流：静态时，10-15mA;动态时，16/1动态扫描时，平均电流为 4-5mA

22、峰值电流 50-60mA。六、乒乓球电子记分器使用说明1 使用前注意事项（1）轻拿轻放，确定放置的地方平坦、干燥。（2）打开电源开关，记分器会自动清零。（3）确认电源指示灯亮着，如果不亮检查是否电源二极管烧坏，如果是则更换二极管。（4）如果数码管不能显示，则检查三极管是否完好，如果三极管能正常工作，则检查数码管能否正常工作。（5） 如果数码管亮度不均，查看控制数码管电流的电阻是否损坏2 小比分加分操 作按下总开关，接通电源。按下S2给左边的数码管加分，如果要给另外一队加分，则只需要按下S1,再按下S2加分。按下复位键，则清零。3 小比分减分操作按下总开关，接通电源。按下S3给左边的数码管减分，

23、如果要给另外一队加分，则只需要按下S1,再按下S3减分。按下复位键，则清零。4.大比分控制操作当一方赢得该局比赛时，按下S4给该队加一分七、心得体会本系统主要是利用的 AT89S51单片机的原理来设计，性能优良。由于单片机的强大功能，所以有很大的改良型，能够进一步的完善和加强它的功能。通过一周的课程设计，使 我得到了很多知识，并找出了平时学习中的不足以及知识上的误区。平时在练习过程中遇 到过很多大大小小的问题，但是都没有及时的解决，以至于很多知识点都很模糊。从此次 设计可以看出我们在学习的过程中缺乏动手能力，这也是作为一个即将踏上工作岗位上的 人的一大弊端，如果知道的晚的话也许会影响以后的工作

24、。在这次设计中我知道了它的重 要性，所以在今后的学习中我会认真的对待这一错误。让自己变的更加完美，用知识充实 自己的大脑。 参考文献1王静霞 .单片机原理及应用电子工业出版社 .2019.5. 2 姚金生，郑小利等元器件。北京：电子工业出版社， 20193张宪，王春娴等电子元器件的选用与检测问答。北京：化学工业出版社， 2019附录：电路原理图 PCB 图 元器件清单 详细程序清单成绩评定表附录一：电路原理图：附录二： PCB 图附录三： 元件清单附录四： 详细程序设计#includetypedef unsigned char UINT8;typedef unsigned int UINT16

25、; #define S1 0x0e #define S2 0x0d #define S30x0b #define S4 0x07UINT8 code SEGMENT = 0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8,0x80,0x90, 0xbf, 0xf6, 0xff;UINT8 code SELECT = 0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7, 0xef, 0xdf, 0xbf, 0x7f;UINT8 DA=0,XA=0,DB=0,XB=0,i=1,jifen=1; void Delay(UINT16 t) UINT16 i,j;fo

26、r(i=0;ifor(j=0;jvoid Display(void) static UINT8 num=0;UINT8 temp0,temp1, temp2,temp3, temp5,temp6,temp7; if(i=1) temp0= jifen; temp1= XA%10; temp2= XA/10; temp3= DA%10; temp5= DB%10; temp6= XB%10; temp7= XB/10; if(i=2) temp0= jifen; temp1= XA%10; temp2= XA/10; temp3= DA%10; temp5= DB%10; temp6= XB%10; temp7=XB/10; P2=0xff;switch(num) case 0:P0=SEGMENTtemp0; case 1:P0=SEGMENTtemp1; case 2:P0=SEGMENTtemp2; break; break; break; case 3:P0=SE