【正文】 編程語言，在 Protues 和 Keil 搭建的軟件仿真平臺下進行仿真，本設計包含了 AT89C51 系列單片機的最小系統(tǒng)的構成，同時在此基礎上擴展了一些實用性強的外圍接口，可以進一步了解譯碼器 74LS247 的應用， LED 七段數(shù)碼管的結構 和 工作原理，主要實現(xiàn)了計時和顯示 A/B 隊的分數(shù)，并能及時進行加分，減分，鳴笛警示等功能。 AT89C51。 [1]單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術，把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU、隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。 籃球比賽的計時 計分器 是一種得分類型的 工具 。 根據(jù)目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽計時系統(tǒng)設備應能夠與現(xiàn)場成績處理，現(xiàn)場大屏幕，電視轉(zhuǎn)播車等多種設備相聯(lián)，以便實現(xiàn)高比賽現(xiàn)場感，表演娛樂觀眾等功能目標。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 以 C 語言作為編程語言，在 Protues 和 Keil 搭建的軟件仿真平臺下進行仿真，本設計包含了 AT89C51 系列單片機的最小系統(tǒng)的構成，同時在此基礎上擴展了一些實用性強的外圍接口，可以進一步了解譯碼器 74LS247 的應用，LED 七段數(shù)碼管的結構 和 工作原理，主要實現(xiàn)了計時和顯示 A/B 隊的分數(shù)，并能及時進行加分，減分，鳴笛 警示等功能 [3]。 [3]結合 數(shù)碼管以及 51 單片機計數(shù)器的工作實現(xiàn)方式、接口應用、中斷控制等可設計出程序流程圖如下圖 22 所示： 圖 22 主程序流程圖 N Y 將 BCD碼轉(zhuǎn)化為 7段碼 顯示出來 ，并確認比賽是否結束 將當前的分數(shù)轉(zhuǎn)化為 BCD碼 確認按下的是哪個鍵 鳴笛休息 A隊減 1分 A隊加 1分 Y Y Nooo 讀 P3口的值 取 出 啟動按鍵是否按下 去抖 確認是否有按鍵按下 B隊加 1分 B隊減 1分 讀取功能鍵 等待按鍵釋放 N 停止 比賽開始，并初始化 比賽結束 本章小結 本章主要闡述了本設計的總體設計方案，通過模塊化的設計來實現(xiàn)硬件部分的功能，軟件部分的實現(xiàn)主要通過控制單片機的 I/O 口和相應按鍵操作來完成，先確定系統(tǒng)總體方案，后續(xù)章節(jié)的詳細方案設計就迎刃而解了。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000 次。外形及引腳排列如圖 31所示： 圖 31 AT89C51外形及引腳排列 主要特性： 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 32 可編程 I/O 線 低功耗的閑置和掉電模式 P1 口： P1口為 8 位，可位尋址的 雙向 I/O 口 ；內(nèi)部具備約 30千歐姆的上拉電阻，實現(xiàn)輸出功能時，不需要連接外部上拉電阻；實現(xiàn)輸入功能時，必須先輸入高電平“ 1”，才能讀取該端口所連接的外部數(shù)據(jù)； P1 口 的 8位類似漏極開路輸出，但內(nèi)部已接上上拉電阻，每個引腳可驅(qū)動 4個 LS 型 TTL 負載。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間 ，用以完成單片機的復位初始化操作。 ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令 時， ALE 才起作用。 EA /VPP： 訪問程序存儲控制信號。 數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示原理 [4] 在實際的單片機系統(tǒng)中，往往需要多位顯示。 動態(tài)顯示是多個數(shù)碼管，交替顯示，利用人的視覺暫留作用使人看到多個數(shù)碼管同時顯示。在動態(tài)顯示程序中，各個位的延時時間長短是非常重要的，如果延時時間長，則會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；如果延時時間太短， 則會出現(xiàn)顯示暗且有重影。 74LS247 的功能用于將 BCD 碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，通過它解碼，可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，從而簡化了程序，節(jié)約單片機的 I/O 開銷，因此是一個非常好的芯片。剩下的與非門和 3個輸入緩沖器作為試燈輸入（ LT）、滅燈輸入 /動態(tài)滅燈輸出（ BI/RBO）以及動態(tài)滅燈輸入（ RBI）端。 該電路有自動前、后沿滅零控制（ RBI 和 RBO）。 2）當?shù)碗娖街苯蛹拥綔鐭糨斎耄?BI）時，不管其他任何輸入端的 電平如何，所有段的輸出端都關死。 按鍵接口原理 鍵盤往往分成編碼鍵盤和非編碼鍵盤，編碼鍵盤由按鍵和鍵處理電路組成，直接為計算機提供 經(jīng)過編碼的按鍵鍵碼；而非編碼鍵盤則只提供按鍵，其余由計算機自己處理。為了避免鍵輸入錯誤，必須進行鍵抖動的處理。所謂行掃描就是一次給每條行線送低電平，而其余各行線送高電平，并檢測對每一行掃描時所產(chǎn)生的列狀態(tài)。 （ 2）去鍵抖動 消除按鍵抖動帶來的誤輸入。有了鍵碼，才好通過散轉(zhuǎn)指令把程序執(zhí)行到閉合鍵所對應的服務程序上去。 硬件電路設計 硬件部分的設計是整個設計的一個很重要的部分。 元器件的選擇 [3] 本設計主要選擇了 以 下元器件：如表 33 所示： 表 33 元器件列表 元器件名稱 所屬 類 所屬子類 AT89C51(單片機 ) Microprocessor IC’ s 8051 Family 7SEGMPX4CABKUE Optoelectrionics 7SegmentDisplay 7SEGMPX4CA Optoelectrionics 7SegmentDisplay SWSPDT Switchsamp。設計出的計時顯示電路如下圖 33所示： 圖 33 計時顯示屏電路圖 計分顯示屏的設計 計分電路主要由四個計分按鍵、單片機 AT89C5譯碼器 74LS24兩個 4 位共陽極的數(shù)碼管以及反相器 7404 構成。 圖 35 鳴笛器電路圖 本章小結 本章設計了以 8位單片機 AT89C51 為核心的籃球計分屏硬件平臺方案，并搭建了相應的 I/O 口控制按鍵電路、顯示電路、鳴笛警示等外圍電路，實現(xiàn)一個簡易的籃球賽計分屏硬件部分的設計。特殊控制器有工作方式控制寄存 器（ TMOD)，定時 /計數(shù)器控制寄存器（ TCON)，中斷允許控制寄存器 IE。它們用于存放定時或計數(shù)的初始值。 工作方式寄存器 TMOD TMOD 用于控制 T0 和 T1 的工作方式，其格式如表 41所示： 表 41 方式控制寄存器 TMOD 位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符號 GATE C/ T M1 M0 GATE C/ T M1 M0 門控開關 計數(shù) /定時 方式選擇 門控開關 計數(shù) /定時 方式選擇 T1方式字段 T0方式字段 各位 定義 如下： M1， MO:工作方式控制位，可構成表 42 所示四種工作方式： 表 42 方式控制寄存器 TMOD的 工作方式 M1 M0 工作方式 說明 0 0 0 13位定時器； 0 1 1 16位計數(shù)器； 1 0 2 可自動再裝載的 8位計數(shù)器； 1 1 3 T0分成兩個獨立的 8位計數(shù)器 C/ T :計數(shù)工作方式 /定時工作方式選擇位。 TMOD 的所有位在復位后清 0。當定時器 1 計滿溢出時，由硬件使 TF1 置 “1” ，并且申請中斷。當 GATE=1，且 INT1 為高電平時， TR1 置 “1” 啟動定時 器 1；當 GATE=0， TR1 置 “1” 啟動定時器 1。其功能及操作情況同 TR1。 IE0：外部中斷 0 請求標志位。由于 TCON 是可以位尋址的，因而如果只清溢出或啟動定時器 工作，可以用位操作命令。若要 AT89C51產(chǎn)生聲音，可利用程序 來控制單片機某個 I/O 口的“高”電平或者“低”電平，則在該I/O 口線上就能產(chǎn)生一定 頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制“高”、“低”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。因此，我們只要把一首歌曲的音階對應頻率關系確定即可。 4 3. 節(jié)拍的產(chǎn)生 若要構成音樂，光有音調(diào)是不夠的，還需要節(jié)拍，讓音樂具有旋律（固定的律動），而且可以調(diào)節(jié)各個音的快慢速度。 節(jié)拍也是用延時子程序或者定時器中斷來實現(xiàn)的。 //設置 T0 為工作方式 1，作為 16 位計數(shù)器 TH0=(6553550000)/256。 //開放所有中斷 ET0=1。 //預置場次比賽時間 if(Star==0amp。Puse!=0) //按下“開始鍵”，設置好比賽時間，并且未按“停止”鍵時，比賽正式開始 { TR0=1。 //將相應的分數(shù)、時間同步進行顯示 } } 時間顯示設計 系統(tǒng)要實現(xiàn)時間的計時功能，所以要用定時 /計數(shù)器的定時功能進行時間處理，在本程序設計中，用一個定時 50ms 的時間中斷函數(shù) void Js_50ms（ void），一個時間處理函 數(shù) void Ptime（ uchar）。 //延時去抖動 fs=fs+1。 //延時去抖動 fg=fg+1。 } /********T0 中斷服務函數(shù)，每隔 50ms 產(chǎn)生一次中斷 ********/ void Js_50ms(void)interrupt 1 using 1 //定時器 T0 中斷，用工作寄存器組 1 { TH0=(6553550000)/256。 //調(diào)用時間處理函數(shù) } /**********************時間處理函數(shù) ********************/ void Ptime(uchar time) { if(time==20) //如果為 1s（ 50ms*20=1s） { num=0。 //秒的個位 if(m==60) //如果為 1min { m=0。 //分鐘開始在預設的比賽時間基礎上倒計時 fs=f/10。 for(j=0。delay(1)。delay(1)。delay(1)。delay(1)。程序里分別用 q、 b、 s、 g 表示 B 隊顯示屏的千位、百位、十位、個位；用 qb s g1 表示 A 隊顯示屏的千位、百位、十位、個位。j=5。KL4=1。KL3=1。KL2=1。KL1=1。CL4=1。CL3=1。CL2=1。CL1=1。amp。 //延時去抖動 sum1=sum1+1。 //延時去抖動 sum1=sum11。 //求出 A 隊分值的十位 g=sum%10。 //求出 B 隊分值的十位 g1=sum1%10。判斷鳴笛按鍵是否按下即 腳上有沒有低電平，當鍵按下，就鳴笛。i8。 //取反 delay1(1)。j //喇叭不響 } 本章 小 結 本章 對嵌入式籃球計分屏 的軟件 部分進行了詳細 設計 并 詳細 介紹了本次設計所涉及到的原理，包括單片機的定時 /計數(shù)原理和聲音的產(chǎn)生原理，單片機的定時 /計數(shù)功能可以實現(xiàn)比賽雙方的計分和計時功能，利用發(fā)音原理可以實現(xiàn)本設計的鳴笛警示功能 。 Protues 是由 Labcenter Electronics 開發(fā)的功能強大的仿真軟件 ，有十多年的歷史，在全球廣泛使用， 它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。還可配合 Keil C 實現(xiàn)程序的聯(lián)合調(diào)試，將 Protues 中繪制的原理圖作為目標板，而用 Keil C 集成環(huán)境實現(xiàn)對目標板的控制，與實際中通過硬件仿真器對目標板的調(diào)試幾乎完全相同，并且支持多顯示器的調(diào)試，即 Protues 運行在一臺計算機上，而 Keil C 運行在另一臺計算機上，通過網(wǎng)絡連 接。仿真效果如圖 57 所示。 時間在一天天過去，還是沒有思路，于是就在老師的指導下開始看有關單片機方面的書籍， 上網(wǎng)查閱 相關 的資料。 畢業(yè)設計不僅給我們提供 了一個很好的展現(xiàn)和應用自己所掌握的知識的平臺，又是檢驗自己所學知識和實現(xiàn)所學知識價值的機會。我想， 生活就是這樣，汗水預示著結果也見證著收獲，勞動是人類生存永恒不變的話題。 人生也是如此，有困難，我們要勇敢面對，我們要走好人生的每一步棋，方。雖然很辛苦，但是學到了很多，我覺得很值。 我覺得以前 不夠 努力 ， 不夠?qū)Ｐ?，才會有“書到用時方恨少”的體會， 經(jīng)過這次設計我學到了很多 知識，同時 也端正了自己的學習態(tài)度。然后開始一個 部分一個部分地 寫，不懂就查閱資料或者請教老師和同學。 第六章 總 結 通過此次歷時四個多月的畢業(yè)設計，讓我收獲頗多，這次畢業(yè) 設計主要是對電路的設計，單片機的應用，各種軟件的操作的一個綜合性的考核，也是對大學四年我們所學到的知識的考核。 其仿真步驟