小灯定时亮灭课程设计及乒乓球比赛游戏机的设计

小灯定时亮灭课程设计一.设计目的（1）对照原理图和电路板，将元器件管脚插入到电路板对应的位置上，然后用电烙铁和焊锡将元器件焊接到电路板上，最终设计成一个可以实现测温，时钟设计，时间继电器设计，RS-232串口通信的STC89C52的电路板。（2）然后根据所选题目进行程序设计，设计出可以实现所需功能的程序，然后将程序烧到STC89C52单片机上，最后实现能够在电路板上实现小灯亮灭延时控制。（3）加深对单片机原理，模拟电路，数字电路的理解（4）考察大学四年来的软硬件实际动手操作能力二.课程设计要求及任务2.1课程设计要求（1）能正确认识元器件（2）能读懂电路原理图（3）能正确掌握PCB图和原理图的关系（4）掌握基本焊接技巧，保证不能出现断路、短路、极性元件焊反等情况，以便保证下一步调试程序的正常进行。2.2课程设计任务单片机采用STC89C52芯片，使用8个发光二极管，开始时接在P.2、P.3、P.4、P.5端口的小灯亮，设置大约1s小灯灭，然后又1s小灯亮，如此循环，实现小灯的定时亮灭延时。2.3课程设计内容系统的软件和硬件设计，自己焊接STC89C52电路板，然后根据原理图实现硬件的设计，然后利用会变语言实现小灯定时亮灭延时的程序设计，最后将程序烧到单片机上，在Keil软件上进行仿真三.STC89C52单片机介绍3.1单片机基本介绍STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。图3-1C52单片机引脚图3.2C52单片机特性（1）增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.（2）工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）（3）工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz（4）用户应用程序空间为8K字节（5）片上集成512字节RAM（6）通用I/O口（32个）复位后为：，P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片（8）具有EEPROM功能和看门狗功能（9）共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2（10）外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒（11）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART（12）工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）4.设计框图整个设计以STC89C52单片机为核心，LED灯显示,复位电路，晶振电路组成。4.1硬件模块复位电路晶振电路复位电路晶振电路图4-1.硬件方框图4.2软件模块开始设置P开始设置P口初始延时10ms判断n是否等于10NYn清n清0LED灯循环亮灭等待图4-2.程序流程图4.3LED灯显示模块图4-3.LED显示电路图从LED显示电路图中可以看出，LED采用的是共阳极，电阻阻值为220R如果要让接在P1.7口的D8亮起来那么只要把P1.7口的电平变为低电平就可以了,相反如果要接在P1.7口的D8熄灭就要把P1.7口的电平变为高电平,同理接在P1.0-P1.6口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同D8。因此要实现灯亮小灯定时亮灭延迟，只需设置P口的高低电平即可。五.电路板的生成将一个STC89C52芯片，11个二极管，蜂鸣器，数码管，电阻，三极管，温度传感器，晶振，串口接口等器件，然后根据电路原理图，将各个器件按照正确的方式用电烙铁和焊锡焊接在C52电路板上，需要注意的是不要虚焊和不要将两个元器件的管脚相连，焊接完成后检查电路是否是通的，如果电路板焊接正确，则可将所编成序烧到电路板上。六.程序代码晶振：11.0592MHZ名称:小灯定时亮灭延时方式实现 现象：4个led定时亮灭#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitgate1=P1^2;sbitgate2=P1^3;sbitgate3=P1^4;sbitgate4=P1^5;delay(uchartime)//time=1时延时10ms{uchari,j,k,q;for(q=time;q>0;q--)//10*timemsfor(i=10;i>0;i--)//10ms{for(j=2;j>0;j--)//1ms{for(k=154;k>0;k--);}//154*3.255=500us}} //定义P2-7口voidmain(void){//unsignedchari,j;while(1){delay(100); //延时约1秒gate1=!gate1; //对P-1口取反，控制小灯的亮灭gate2=!gate2;gate3=!gate3;gate4=!gate4;}}七.课程设计总结通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步。本次课程设计的过程是艰辛的，不过收获却是很大的。在设计过程中，会出现了一些问题，但都是常见的小问题，如：写程序时经常出现少符号，输入字母出错等，在调试时出现异常，不过这些都是经常性错误，经过调试修改都一一解决，程序顺利完成，并实现了其功能。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更进一步的理解和认识。在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流，以及向老师请教，解决了所有的问题，体会到了在解决问题时的所有乐趣，增加了自己的学习乐趣。当然，通过这次课程设计，我也发现了自身的很多不足之处，也锻炼了自己的动手操作能力，增加了自己的实践能力，在以后的学习中，我会不断的完善自我。八.参考文献[1]蔡美琴.MCS-52系列单片机系统及其应用.北京：高等教育出版社，2010[2]郭天祥.52单片机C语言教程.北京：电子工业出版社，2009[3]李全利迟容强.单片机原理及接口技术.北京高等教育出版社2011[4]何力民.单片机高级教程.北京航空航天大学出版社2013[5]李朝青.单片机原理及接口技术.北京航空航天大学出版社2012[6]张毅刚.MCS-52单片机应用设计.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社1997[7]王福瑞.单片机测控系统设计大全.北京航空航天大学出版社1998[8]陈光东.单片微型计算机原理与接口技术.武汉华中理工大学出版社1999信息工程学院课程设计报告设计题目:名称:微机原理与接口技术班级:姓名:学号:设计时间:至指导教师:评语:评阅成绩:评阅教师:目录绪论第一章第二章第三章1绪论1.1:背景1.1.1课题目的及意义本次课程设计的内容是独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计，采用EWB电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试，在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。通过这次课程设计让我们了解和熟悉了乒乓球游戏机的原理和Multisim仿真设计软件的操作，也让我们加深了解了对双向移位寄存器、双D触发器及、加法器及逻辑门电路的一些实际用途，并将理论与实践相结合。1.1.2课题的内容和要求独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计，采用EWB电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试，在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。乙方记分显示发球次数显示乙方记分显示发球次数显示音响电路甲方乙方裁判发光二极管排组控制电路双向移位寄存器乒乓球比赛模拟机框图 设计要求：基本部分(1)至少用8个LED排成直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一个点亮的LED（乒乓球）依次从左到右，或从由到左移动，“球”的移动速度能由时钟电路调节。(2)当球（被点亮的那只LED）移动到某方的最后一位时，参赛者应该果断按下自己的按扭使“球”转向，即表示启动球拍击中，若行动迟缓或超前，表示未击中或违规，则对方得一分。(3)设计自动记分电路，甲乙双方各用一位数码管显示得分，每记满9分为一局。课题任务要求1、画出总体设计框图，以说明乒乓球比赛游戏机由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。并以文字对原理作辅助说明。2、设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。3、选择合适的元器件，在EWB上连接验证、仿真、调试各个功能模块的电路。在连接验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的仿真、调试和故障排除。4、在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和连接，进行合理布局，进行整个数字钟电路的连接验证、仿真、调试。

5、自行接线验证、仿真、调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象和仿真结果分析问题所在，加以解决。学生要解决的问题包括元器件选择、连接和整体设计引起的问题。1.2方案选择根据设计任务，对照图乒乓球比赛模拟及1.1，可以分为三个模块进行设计：1.球台电路：球迹移动电路可采用双向移位寄存器方法实现，由发光二极管作光点模拟乒乓球移动的轨迹。2.驱动控制电路：由双D触发器及逻辑门电路构成，通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。3.计分电路：使用十进制的计数器、逻辑门和集成的4管脚的数码管来组成计分电路。通过多次设计、画图及仿真实验，我们发现方案电路最简洁，原理简单易懂，操作也很方便，且实用性较强。故采用此方案进行设计。2电路组成和工作原理（1）分析系统的逻辑功能，画出其框图如下时钟信号源时钟信号源发光二极管球台驱动电路控制电路LED数码管1显示译码器1计数器2计数器1显示译码器2LED数码管2按键电路图1乒乓球比赛游戏机的原理框图如上图2.1所示，该电路主要由时钟信号源、按键电路、球台驱动电路，控制电路，计数器，显示译码器和LED数码管等组成。途中标出的各种信号的含义分别为：CP表示球台驱动电路和计数器的时钟信号；S表示灯（乒乓球）移动的信号；L表示发光二极管驱动信号，由L1~L8组成；CNT表示计数器的计数脉冲信号，由CNT1,CNT2组成；KA,KB表示开关控制的外输入发球、击球信号。（2）总体思路描述如下：1.用两个74LS194四位双向移位寄存器来模拟乒乓球台，其中第一个74LS194的DL输出端QD接第二个的右移串行输入端SR，这样当乒乓球往右准备移出第一个寄存器的时候就会在时钟脉冲的作用下被移入第二个寄存器。同样道理，第二个74LS194的AR输出端接第一个的左移串行输入端。2.用双D触发器74LS74及逻辑门电路构成驱动控制电路3.用十进制计数器74LS160D、逻辑门电路和集成的4管脚的数码管组成计分电路3单元电路的设计3.1球台电路的设计.球台电路如下图2设计所示：图2球台电路上图中，两片4位74LS194双向移位寄存器接成8位双向移位寄存器。74LS194功能表如表1所示：表174LS194功能表DS1S0工作状态01111××00011011置零保持右移左移并行输入功能说明：(1)当S1=S0=1时，不管各输入端原来是什么状态，在下一个时脉冲到来时，其输出分别是预先输入到并行输入端的abcd，这种方式叫送数。(2)当S1=0，S0=1时，其工作方式叫右移，这时，每来一个时钟脉冲，输出端的数各向右移一位，而QA端的输出则由加到R端的数来补充。(3)当S1=1，S0=0时，其工作方式叫左移，情况正好与右移相反；QD端的输出由加到L端的数来补充。(4)当S1=S0=0时，不管是否有CP脉冲作用，输出保持不变，这叫保持方式。CP=0时也是保持方式。3.2驱动控制电路的设计驱动控制电路设计如下图3所示图3驱动控制电路图中74LS74为上升沿触发的D触发器，~PR为置1端（低有效），~CLR为置0端（低有效）。当J1=0时，两片D触发器输出端均为1即S1=S0=1，通过接入74LS194，此时实现的是并行输入功能。当J1=1时，L1=J2=1，J3=L8=0,通过各门电路可知U2A,U4A,U2B输出端分别为0，1，1，则D触发器输出端分别为0，1即S1=0,S0=1。相反情况时，当J1=1时，L1=J2=0，J3=L8=1，D触发器输出端分别为1，0即S1=1,S0=0。通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。3.3计分电路的设计计分电路的设计如下图4所示：图4计分电路如上图所示，计分电路由一个7404非门，7409与门和十进制的74LS160计数器构成。得分真值表二如下表二所示：表2得分真值表L1J2(A)L8J3Y(A)Y(B)100001001010由上表可得上图中非门和与门的接法。同步十进制计数器74LS160的功能表如下表三所示：表374LS160的功能表DEPET工作状态×××01111×0111××××01×011置零预置数保持保持（但C=0）计数由74LS160的功能表可知，当~RD=~LD=EP=ET=1时工作状态为计数，即图4中的~CLR=~LOAD=ENT=ENP=1时。选用ENP、ENT作为74LS160的计数控制端，当ENT=ENP=1时计数，当ENT=ENP=0时计分电路处于保持状态。RCO为进位输出端，即当选手计满9分时给出报警信号。4总体电路的设计通过前面的单元电路的设计，将他们合理的组合连接起来，就可以得到总体设计电路图，其图如下图五所示:图五总体电路5结果分析在进行仿真运行的过程中，先将开关PlayC往上打，即打到“1”的位置。然后选着发球方A或B，若A先发球，就将开关PlayA往上打，即打到“1”的位置。球将会向右移动，当点亮的球移动到B方的最后一位时，将B的开关往下打，B就会得一分，反之，若行动迟缓或超前，表示未击中或违规，则对方得一分。若B先