基于51单片机比赛计分器设计--课程设计.docx

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1、等级: 课 程 设 计课程名称单片机原理与应用课题名称比赛计分器设计专 业测控技术与仪器班 级学 号姓 名指导老师2016年3月11日电气信息学院课程设计任务书课题名称比赛记分器设计姓 名专业测控技术与仪器班级学号指导老师课程设计时间2016年2月29日-2015年3月11日（1、2周）教研室意见意见： 审核人：一、任务及要求1、给甲，乙两队分别设置1个加分按钮，按一下能分别实现+1；2、给甲，乙两队分别设置1个减分按钮，按一下能分别实现-1；3、设置一个清零按钮，按一下能实现清零；4、设置一个甲、乙比分对调按钮；5、设置一个加减一分、两分和三分的切换按钮；6、设置预置分按钮。二、进度安排第一

2、周：周一：集中布置课程设计相关事宜，确定设计课题，进行分组和小组分工周二周五：到网上查找相关资料，了解设计方法和练习proteus软件的使用；周六周日：学习初步的模块设计；对所得资料进行整理和分析，连接线路图；第二周：周一周二：使用keil和proteus软件设计，修改程序，纠正错误；周三：软件仿真和系统调试，单片机实物图的连接和调试；周四周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。三、参考资料1单片机原理及及应用王迎旭 编 机械工业出版社 20112单片机应用程序设计技术 周航慈 著 北京航空航天大学出版社 2002目 录第1章 设计任务及要求11.1比赛记分器介绍11.2课题和分工11

3、.3 设计要求与内容1第2章 系统方案设计32. 1 总体系统框图32.2 AT89C51单片机介绍3第3章 系统硬件设计73.1 原理图及说明73.2 时钟输入电路73.3 发光二极管显示电路83.4 独立式键盘控制电路83.5 数码管显示电路9第4章 系统软件设计104.1 主要流程图104.2 程序模块11第5章 系统仿真及调试16 5.1调试结果16第6章 总结19参考文献20附录A电路原理图21附录B汇编程序清单22 - 27 -第1章 设计任务及要求1.1 比赛记分器介绍比赛记分器运用广泛，尤其在各类体育运动和体育比赛上，常能见到它的影子，而传统的比赛记分器多采用手翻形式的记分牌，

4、这种记分牌虽然廉价可靠，但使用寿命短，易磨损，计分不方便，位数少，面积小等缺陷使得它难以继续胜任现在的大型体育比赛的计分要求，于是电子化的记分器应运而生，这类记分器以其除了具有一切同记分牌一样的操作外，还有计时报警，比分切换、比分预置等诸多优点，逐渐成为各大比赛首选的记分器。1.2 课题和分工本次课程设计的课题是比赛记分器，是由刘永庚（小组组长）、黄鸿杰、冯德勇三人共同完成此次设计的，其中刘永庚主要负责使用汇编语言在keil软件上按照电路图和课题要求编写出正确的程序，黄鸿杰负责使用proteus软件绘制出符合设计要求和电气原理的比赛记分器电路图，以及进行仿真和演示，本人主要负责收集网络上的相关

5、资料和软件，并进行归纳整理，以及学习相关软件的使用方法，还有对后续出现的错误进行修正，拟写报告。1.3 设计内容与要求1.3.1.设计内容设计一个甲，乙两队用的比赛计分器，要求能实现以下功能：1、设置一个甲队按钮，结合分值切换键能实现甲的加减一分、加减两分、加减三分；2、设置一个乙队按钮，结合分值切换键能实现甲的加减一分、加减两分、加减三分；3、设置一个加减一分、加减两分和加减三分的分值切换按钮；4、设置一个清零按钮，按一下能实现清零；5、设置一个比分切换按钮，能在比赛换场时实现比分的对调；6、设置一个预置分按钮，能从任意比分开始；7、使用六位或八位数码管实时显示比赛双方比分。1.3.2设计要

6、求与内容1、设计方案要合理、正确，系统稳定；2、软件设计要求尽可能精练、简短，并且运行可靠；3、硬件电路力求简单明了，以节约成本。第2章 系统方案设计2.1 总体系统框图本次设计是设计一个基于AT89C51单片机的比赛计分器，在以单片机为主体的基础上配以一定的外围电路和软件，来实现比赛计分器的一些功能。利用2片4个7段共阴级数码管显示器.采用动态显示输出比分，通过甲操作按钮、乙操作按钮、分值切换按钮、对换比分按钮、清零按钮和预置按钮共六个功能按钮可以基本实现设计要求，分值状态用发光二极管的亮和灭来表示。系统设计方案的硬件电路设计的框图如图2-1所示。图2-1 基于AT89C51单片机比赛计分器

7、系统框图2.2 AT89C51单片机介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes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（CPU）和Flash存储单元。2.2.1 AT89C51单片机的主要特点 1）与MCS-51产品指令系统完全兼容 ；2）4k字节可重擦写Flash闪速存储器 ；3)1000次擦写周期 ；4)全静态操作：0Hz24MHz ；5)三级加密程序存储器 ；6)88字节

8、内部RAM ；7)32个可编程IO口线 ；8)2个16位定时计数器 ；9)6个中断源 ；10)可编程串行UART通道； 11)低功耗空闲和掉电模式。 图2-2-2 AT89C51引脚图2.2.2 AT89C51各引脚的功能1）VCCAT89C51电源正极输入，接+5V电压。2）GND电源接地端。3）XTAL1接外部晶振的一个引脚，在单片机内部，它是一反向放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器，它采用外部振荡器时，此引脚应接地。4）XTAL2接外部晶振的一个引脚，在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端，当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。5）RSTAT89C51

9、的复位信号的输入引脚，高电位工作，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个周期以上的时间，AT89C51便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。6）ALE/PROGALE是英文“ADDRESS LATCH ENABLE”的缩写,表示允许地址锁存允许信号.当访问外部存储器时,ALE信号负跳变来触发外部的8位锁存器(如74LS373),将端口P0的地址总线(A0A7)锁存进入锁存器中,在非访问外部存储器期间,ALE引脚的输出频率是系统工作频率的1/16,因此可以用来驱动其他外围芯片的时钟输入.当访问外围存储器期间,将以1/12振荡频率输出。7）EA/VPP此引脚为

10、低电平时,则读取外部程序代码(存于外部EPROM中)来执行程序.在使用AT89C51时,此引脚接成高电平使程序运行时访问内部程序存储器,当程序指针PC值超0FFFH时,将自动转向外部程序存储器运行。8）PSEN此为“Program Store Enable”的缩写.在访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访问外部程序存储器读取指令代码时，每个机器周产生二次PSEN信号。在执行片内程序存储器指令时，不产生PSEN信号，在访问外部数据时，也不产生PSEN信号。9）P0P0口（P0.0P0.7）是一个8位漏极开路双向输入端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用。外部不扩展而单

11、片应用时，则作为一般I/O口使用，P0口每个引脚可以驱动8个LSTTL负载。10）P1P1口（P1.0P1.7）是具有内部提升电路的双向I/O端口（准双向并行I/O端口），其输出可驱动4个LSTTL负载，仅供用户作为输入输出用的端口。P2P2口（P2.0P2.7）是具有内部提升电路的双向I/O端口（准双向并行I/O端口），当访问外部程序存储器时，它是高8位地址，外部不扩展而单片使用时，则作一般I/O口用，每个引脚可驱动4个LSTTL负载11）P3P3口（P3.0P3.7）是具有内部提升电路的双向I/O端口（准双向并行I/O端口），它还提供特殊功能，包括串行通信，外部中断控制、计时计数控制及外部

12、随机存储器的读取或写入控制等功能，其特殊功能引脚分配如下：P3.0 RXD串行通信输入P3.1 TXD串行通信输出P3.2 INT0外部中断0输入，低电平有效P3.3 INT1外部中断1输入，低电平有效P3.4 T0计数器0外部事件计数输入端P3.5 T1计数器1外部事件计数输入端P3.6 WR外部随机存储器的写选通，低电平有效P3.7 RD外部随机存储器的读选通，低电平有效第3章 硬件设计3.1 原理图及说明如图3.1所示，8个8段共阴极数码显示管采用动态输出方式， 8个发光二极管采用低电平点亮，信号输入采用独立按键方式。图3.1电路原理图3.2 时钟输入电路如图3.2所示，采用的是内部时钟

13、方式，在MCS-51单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2 。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟电路。图3.2 时钟输入电路3.3 发光二极管显示电路如图3.3所示，6个LED灯在低电平时点亮，高电平时熄灭，系统上电后，默认分值为+1，此时所有灯均不亮，只在分值切换按钮动作后会使指示灯依次从左到右循环点亮，对应的分值依次是+1、+2、+3、-1、-2、-3。 图3.3 LED显示电路3.4 独立式键盘控制电路如图3.4所示，独立式按键是指用I0口线构成的单个按

14、键电路，每个独立式按键单独占一根I0口线，每根I0口线上按键的工作状态不会影响其他IO口线的工作状态，即一个按键对应着个端口输入，每一个按键都有一个按键电路来判断其是否按下。其中第一个按键为甲队分数控制键，第二个按键为乙队分数控制键，第三个按键为甲乙两队加减分值切换键，第四个按键为甲乙两队比分清零键，第五个按键为甲乙两队比分对调键，第六个按键为甲乙两队比分预置键（预置分均为50）。图3.4独立式键盘控制电路3.5 数码管显示电路如图3.5所示，数码管显示电路使用2片4个8段共阴极数码显示管，采用动态输出方式。采用最前三位数码管显示甲队的分值，最后三位数码管显示乙队的分值，中间两位数码管显示分隔

15、符。74LS245是常用来驱动led或者其他的设备的芯片，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器 表3.5 LED显示器共阴极部分图3.5数码管显示电路第4章 软件设计4.1 主要流程图4.1.1 主程序流程图 图4.1.1 主程序流程图4.1.2 键盘控制子程序流程图图4.1.2 键盘控制子程序流程图4.1.3 数码管显示子程序流程图图4.1.3数码管显示子程序流程图4.2 程序模块4.2.1 键位模块4.2.1.1 按键设置

16、NA EQU 24H NB EQU 25H ;甲乙两队分数 TEMP EQU 26H ;存放每次计分分值TEMP1 EQU 27HSTA BIT P1.0 ;甲队分值控制位STB BIT P1.1 ;乙队分值控制位SWITCH BIT P1.2 ;计分分值切换控制位 CLR0 BIT P1.3 ;比分清零控制位BFQH BIT P1.4 ;比分对调控制位 YZFZ BIT P1.5 ;预置分值控制位ORG 0000H SJMP START START:MOV DPTR,#TABLE ;将表首址送DPTR MOV NA,#0 MOV NB,#0 ;比分自动清零 MOV TEMP,#1 ;开机默认

17、加减分值为1 MOV P2,#01H ;分值显示灯亮 A1:ACALL DISPLAY ;调显示函数 JNB STA,S1 JNB STB,S2 JNB SWITCH,S3 JNB CLR0,S4 JNB BFQH,S5 JNB YZFZ,S6LJMP A1 ;判断按下的控制键4.2.1.1 甲队控制键S1:LCALL DELAY ;去抖动 JB STA,A1 ;确认按键 MOV A,NA ADD A,TEMP MOV NA,AC0:JB STA,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY SJMP C04.2.3 乙队控制键S2:LCALL DELAY ;去抖动 JB STB,A1 MOV

18、 A,NB ADD A,TEMP MOV NB,AC1:JB STB,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY SJMP C1JB0:JB SWITCH,A1RET4.2.1.2 置零按键S4:LCALL DELAY ;去抖动 JB CLR0,A1 MOV NA,#0 ;甲清零 MOV NB,#0 ;乙清零C2:JB CLR0,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY ;延时去抖动 SJMP C24.2.1.3 比分置换S5:LCALL DELAY ;比分对调JB BFQH,A1MOV A,24H ;将甲队比分送寄存器AXCH A,25H ;交换A和乙队比分，A存乙队比分MOV 24H

19、,A ;乙队比分送甲空间C3:JB BFQH,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY SJMP C34.2.1.4 预置比分为50：50S6:LCALL DELAYJB YZFZ,A1MOV NA,#50MOV NB,#50C4:JB YZFZ,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY SJMP C44.2.1.5 分值切换按键S3:LCALL DELAY ;分值切换 LCALL JB0 INC TEMP1 MOV A,TEMP1D00: CJNE A,#2,D0 MOV TEMP,#2 LCALL JB0 ;等键释放 MOV P2,#11111101b ;设分值为+2命令 LJMP

20、 D00D0:CJNE A,#3,D1 MOV TEMP,#3 LCALL JB0 MOV P2,#11111011B ;设分值为+3命令 LJMP D0D1: CJNE A,#4,D2 MOV TEMP,#-1 LCALL JB0 ;设分值为-1的命令 MOV P2, #11110111B LJMP D1 D2: CJNE A,#5,D3 MOV TEMP,#-2 LCALL JB0 MOV P2, #11101111B ;设分值为-2命令 LJMP D2 D3:CJNE A,#6,D4 MOV TEMP,#-3 LCALL JB0 MOV P2,#11011111B ;设分值为-3命令 L

21、JMP D3 D4:CJNE A,#7,D5 MOV TEMP,#1 LCALL JB0 MOV P2,#11111110B ;设分值为+1命令 MOV TEMP1,#1 LJMP D4D5: LJMPA14.2.2 显示函数DISPLAY:MOV A,NA ;甲队比分显示 MOV B,#100 ;将8位二进制转换位十进制 DIV AB CLR P3.0 MOVC A,A+DPTR ;送段码 MOV P0,A ;显示甲比分比分百位 LCALL DELAY SETB P3.0 ;关位选 MOV A,B MOV B,#10 DIV AB CLR P3.1 ;开位选 MOVC A,A+DPTR MO

22、V P0,A LCALL DELAY SETB P3.1 MOV A,B CLR P3.2 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.2 CLR P3.3 MOV P0,#40H ;显示分隔符 LCALL DELAY SETB P3.3 ;* 乙队比分显示 MOV A,NB MOV B,#100 DIV AB CLR P3.5 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.5 MOV A,B MOV B,#10 DIV AB CLR P3.6 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY

23、 SETB P3.6 MOV A,B CLR P3.7 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.7 CLR P3.4 MOV P0,#40H LCALL DELAY SETB P3.4 RET TABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;共阴极数码管代码4.2.3 延时模块DELAY:MOV R6,#10 E:MOV R7,#250 DJNZ R7,$ DJNZ R6,E RET END第5章 系统仿真及调试5.1 调试结果调试结果记录如下：按照键盘分布说明按键，可以给甲、乙加或减1分，

24、2分，3分，显示器跟踪显示出总分，然后模拟比赛细节，均达到预期效果。在甲、乙均有一定总分的情况下，按复位按钮，显示结果复位。重复进行上面操作，结果均符合设计要求。可以通过切换按钮选择不同的状态，将会实现不同的功能。 图5.1.1 甲队加一分 图5.1.2 乙队加一分 图5.1.3 甲队加三分 图5.1.4 甲乙比分对调图5.1.5 甲乙比分对调图5.1.6 比分预置 图5.1.7 比分清零第6章 总结这次课程设计锻炼了我们思考和解决问题的能力，是一次非常深刻的学习经历。我们曾尝试过很多方法，虽然多有失败，但从中领悟和积累的经验和设计方法则是我们一笔不可多得的财富。越是在艰难关头，越是要锐意进取

25、，越是感到无计可施，知识空乏之时，越是要好学善思。我国的科学事业起步晚，技术差，全都仰赖一代又一代甘于奉献、刻苦专研的科学家们将我国的科技推进到世界先进水平的行列，虽然我们不是科学家，但我们理应向他们学习。开始的那几天，天天在网上找资料，不知看了多少文档，也不知道看了多少遍，把自己累的精力全无。方才懂得我们太盲目了，得到的是是事倍功半，所以最后就回到教材上去了，我们看不懂程序，就一条一条对照书本了解，还不懂的就去请教基础好点的同学或者直接不厌其烦地问老师，慢慢地我们从不懂到懂，从不会到会，我们都有种离成功不远的感觉。俗语说“行百里者半九十”，不到最后成功地仿真出来，我们就不能懈怠。三个臭皮匠顶

26、个诸葛亮，把观点和主意综合起来也许就有惊人的创新，于是我们循着有感觉的方向慢慢完善它，直到最后。当我们一步一步得到想要的结果时，就仿佛是战胜了一个强大的敌人。当然我们的成果不但是我们“三人帮”的共同努力，勇于专研的作用的结果，也有老师的耐心教导和细心帮助的成分在里面。经过这次磨砺，我能更深刻的体会到精诚团结的重要性，也明白知识基础是成才成人的重要基石，所以要好好学习，对知识永不满足。参考文献151系列单片机原理与接口技术实验指导周向红 编 湖南工程学院 2微型计算机原理及应用许立梓 编 机械工业出版社 20023微型计算机接口技术及应用刘乐善 编 华中理工大学出版社 2000 4计算机硬件技术

27、基础试验教程邹逢兴 编 高等教育出版社 2000516位微型计算机原理接口及其应用周佩玲 编 中国科技大学出版社2000 6微型计算机原理与接口技术吴秀清 编 中国科学技术出版社 20017微型计算机接口技术邓亚平 编 清华大学出版社 20017单片机原理及及应用王迎旭 编 机械工业出版社 20018单片机应用程序设计技术周航慈 著 北京航空航天出版社 20029单片机实用技术问答 谢宜仁 主编 人民邮电出版社 200210 单片机原理及应用张毅刚 编 高等教育出版社; 2008附录A电路原理图附录B汇编程序清单NA EQU 24H NB EQU 25H ;甲乙两队分数 TEMP EQU 26

28、H ;存放每次计分分值TEMP1 EQU 27HSTA BIT P1.0 ;甲队分值控制位STB BIT P1.1 ;乙队分值控制位SWITCH BIT P1.2 ;计分分值切换控制位 CLR0 BIT P1.3 ;比分清零控制位BFQH BIT P1.4 ;比分对调控制位 YZFZ BIT P1.5 ;预置分值控制位ORG 0000H SJMP START START:MOV DPTR,#TABLE ;将表首址送DPTR MOV NA,#0 MOV NB,#0 ;比分自动清零 MOV TEMP,#1 ;开机默认加减分值为1 MOV P2,#01H ;分值显示灯亮 A1:ACALL DISPL

29、AY ;调显示函数 JNB STA,S1 JNB STB,S2 JNB SWITCH,S3 JNB CLR0,S4 JNB BFQH,S5JNB YZFZ,S6 LJMP A1 ;判断按下的控制键S1:LCALL DELAY ;去抖动 JB STA,A1 ;确认按键 MOV A,NA ADD A,TEMP MOV NA,AC0:JB STA,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY SJMP C0S2:LCALL DELAY ;去抖动 JB STB,A1 MOV A,NB ADD A,TEMP MOV NB,AC1:JB STB,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY SJMP C1

30、JB0:JB SWITCH,A1RETS4:LCALL DELAY ;去抖动 JB CLR0,A1 MOV NA,#0 MOV NB,#0C2:JB CLR0,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY SJMP C2S5:LCALL DELAY ;比分对调JB BFQH,A1MOV A,24HXCH A,25HMOV 24H,AC3:JB BFQH,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY SJMP C3S6:LCALL DELAYJB YZFZ,A1MOV NA,#50MOV NB,#50 ；预置甲乙比分为50：50C4:JB YZFZ,A1 ;等键释放 LCALL DISPLAY

31、SJMP C4S3:LCALL DELAY ;分值切换 LCALL JB0INC TEMP1MOV A,TEMP1D00: CJNE A,#2,D0 MOV TEMP,#2 LCALL JB0 ;等键释放 MOV P2,#11111101b ;这里执行的是+2的命令 LJMP D00D0:CJNE A,#3,D1 MOV TEMP,#3 LCALL JB0 MOV P2,#11111011B ;这里执行的是+3的命令 LJMP D0D1: CJNE A,#4,D2 MOV TEMP,#-1 LCALL JB0 ;这里执行的是-1的命令 MOV P2, #11110111B LJMP D1 D2

32、: CJNE A,#5,D3 MOV TEMP,#-2 LCALL JB0 MOV P2, #11101111B ;这里执行的是-2的命令 LJMP D2 D3:CJNE A,#6,D4 MOV TEMP,#-3 LCALL JB0 MOV P2,#11011111B ;这里执行的是-3的命令 LJMP D3 D4:CJNE A,#7,D5 MOV TEMP,#1 LCALL JB0 MOV P2,#11111110B ;这里执行的是+1命令 MOV TEMP1,#1 LJMP D4D5:LJMPA1 ; * 显示函数 DISPLAY:MOV A,NA ;甲队比分显示 MOV B,#100 ;

33、转换8位二进制为十进制 DIV AB CLR P3.0 MOVC A,A+DPTR ;送段码 MOV P0,A ;显示甲比分比分百位 LCALL DELAY SETB P3.0 ;关位选 MOV A,B MOV B,#10 DIV AB CLR P3.1 ;开位选 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.1 MOV A,B CLR P3.2 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.2 CLR P3.3 MOV P0,#40H ;显示分隔符 LCALL DELAY SETB P3.3 MOV A,NB ;

34、 * 乙队比分显示 MOV B,#100 DIV AB CLR P3.5 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.5 MOV A,B MOV B,#10 DIV AB CLR P3.6 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.6 MOV A,B CLR P3.7 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.7 CLR P3.4 MOV P0,#40H LCALL DELAY SETB P3.4 RET TABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH DELAY:MOV R6,#10 ; *延时程序 E:MOV R7,#250 DJNZ R7,$ DJNZ R6,E RET END电气信息学院课程设计评分标准环节项目评价优良中及格不及格实践环节（70%）1、设计方案合理性与创造性2、开发板焊接及其调试完成情况3、硬件设计或软件编程完成情况4、硬件测试或软件调试结果*5、解决问题能力及答辩情况6、纪律和出勤情况设计报告（30%）1、 设计报告内容完整、规范，2、 图纸正确、清晰，3、 设计步骤规范、正确，4、 设计结果可行综合评价课程设计成绩评定为