单片机原理及应用课程设计-篮球比赛计分器【完整版】

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单片机原理及应用课程设计-篮球比赛计分器【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）课程设计课程课程单片机原理及应用课程设计题目篮球比赛计分器院系专业班级学生姓名学生学号指导教师2021年3月18日

课程单片机原理及应用课程设计题目篮球比赛计分器专业班级姓名学号一、设计目的：训练学生综合运用己学课程的根本知识，独立进行单片机应用技术开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。二、设计要求：1.应用MCS-51单片机设计一个篮球比赛计分器；2.能显示2个队的当前比分；根据各自得分情况进行加1，2，3分；3.硬件设计根据设计的任务选定适宜的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；4.软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；5.原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。三、参考资料：[1]单片微型计算机与接口技术，李群芳、黄建编著，电子工业出版社；[2]单片机原理及应用，张毅刚编著，高等教育出版社；[3]51系列单片机及C51程序设计，王建校，杨建国等编著，科学出版社；[4]单片机原理及接口技术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社；完成期限—2021.3.18指导教师专业负责人2021年3月18日目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章概述 1第2章设计分析 12.1功能分析 12.2方案论述 1第3章系统详细设计 13.1硬件设计 23.1.1单片机模块 23.1.2按键模块 33.1.3数码显示模块 43.2软件设计 5第4章系统仿真与实验测试 84.1系统仿真 84.2实验测试 9第5章结论 10参考文献 11附录1控制源代码 12附录2硬件总电路图 14第1章概述?单片机原理与应用?是电子信息工程专业的一门重要专业课，对应用能力和动手能力要求很高，课程设计环节是学生学习该课程后进行的一项必不可少的根本训练。并于大三下学期暑假进行，本人所选的课题是篮球赛计分器。本课题以增强型单片机AT89C51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。第2章设计分析2.1功能分析根据前面的设计的任务的要求，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局部植入主程序，通过按键局部进行加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。2.2方案论述本系统是以C语言作为编辑语言，采用单片机AT89C51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显示器显示范围可到达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，因此选材只有两个局部：单片机局部和显示局部。本次课程设计选用的芯片为AT89C51，显示局部用的是LED数码管显示。第3章系统详细设计本次课程设计主要分为2个主要的局部进行：硬件和软件。首先进行的是硬件的选材和电路图的连接，然后再进行程序的编写。3.1硬件设计由于本次课程设计的简易篮球计分器功能比拟简单，所以选择的器件也比拟少，主要有4个按键，1个AT89C51，3个共阳的数码显示管，因此本课题的硬件设计局部划分为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〕。3.1.1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根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根底课，那么AT89C51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根底课。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本钱本设计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SEQ图\*ARABIC1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，以防止锁存器为“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。3.1.2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。图图SEQ图\*ARABIC2按键模块图本设计显示局部采用的是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SEQ图\*ARABIC3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进制那么为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SEQ图\*ARABIC4数码管显示模块图3.2图SEQ图\*ARABIC4数码管显示模块图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位存放器，在特殊功能存放器中占地址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位的方式存放器TMOD和一个8位的控制存放器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SEQ表\*ARABIC1方式控制存放器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SEQ表\*ARABIC2控制存放器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存放器；将计数初值写入THX和TLX存放器；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〕，并编写中断效劳程序。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.图图SEQ图\*ARABIC5系统程序流程图第4章系统仿真与实验测试4.1系统仿真图SEQ图\*ARABIC6仿真效果图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工程，之后输入编写的程序，输入完成后保存然后执行工程、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AT89图SEQ图\*ARABIC6仿真效果图4.2实验测试图SEQ图\*ARABIC7初始值为0的仿真图翻开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图SEQ图\*ARABIC7初始值为0的仿真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.经过屡次反复测试，本系统已能到达设计所要求的所有功能。图图SEQ图\*ARABIC8值为5的仿真图第5章总结这次课程设计历时一个星期多左右，通过这一个星期的学习，发现了自己的很多缺乏，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比拟缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。在这期的学习中，虽然在理论上对单片机有了简单根本的了解，但是在真正的动手操作中还是存在很多的缺乏，这些个缺乏有表达在自己的粗心大意上，更多的是对知识的应用上能力有所欠缺，以至完成这样一个简单的设计花费了不少时间。但是最终通过自己的努力，查阅资料，询问同学，完成了这次的单片机的设计，在以后的学习中我也会更多的重视自己理论和实践的结合能力，提高自身综合能力。在这次单片机课程设计中使我对AT89C51单片机有了更深的了解，单片机的种类多，而型号杂，这也是我们学习中的困难，所以平时我们的学习应该多动手。单片机编程既可以用C语言也可用汇编语言，其中最重要的环节就是我们要敢于去写，敢于挑战，不怕犯错，然后就是多调试。在这次简易篮球赛计分器的设计中，由于本人的能力有限，所以还有很多需待改良的地方，比方能显示2个球队的比分以及时间的显示，利用数码管的动态显示来显示比分，时间等等。最后，我还要感谢在此次课程设计中帮助过我的老师和同学。特别是肖老师的细心指导和与我同组的同学，在他们的鼎力帮助我才能顺利的完成了本次课程设计。参考文献[1]肖洪兵.?跟我学用单片机?[M].北京：北京航空航天大学出版社,2005.8[2]何立民.?单片机高级教程?[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2007[3]吴秀清.?微型计算机原理与接口技术?[M].北京：中国科学技术出版社，2021.6[4]李广第．?微机原理与接口技术?[M]．湖南：湖南湖南大学出版社，2006[5]唐颖．?单片机原理与应用?[M]．北京：北京大学出版社，2021附录1控制源程序#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint初始化sbitP10=P1^0;按键k1sbitP11=P1^1;按键k2sbitP12=P1^2;按键k3sbitP13=P1^3;按键k4ucharcodetab[]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,