【正文】 指導(dǎo)教師 2020 年 4 月無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) i 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 摘要： 隨著電子技術(shù)發(fā)展，電子產(chǎn)品也得到了非常廣泛應(yīng)用，尤其是單片機(jī)技術(shù)和數(shù)碼顯示產(chǎn)品的應(yīng)用，給整個(gè)人類的生活產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，以往在體育競(jìng)技場(chǎng)的換號(hào)牌采用電子顯示設(shè)計(jì)，用電子數(shù)碼管顯示號(hào)碼，用強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)電路來做為驅(qū)動(dòng)顯示，主要 是采用電子輸入數(shù)據(jù)號(hào)碼，同時(shí)可以利用外部 I2C 通信技術(shù)的存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，達(dá)到多功能換號(hào)碼牌的一種電子產(chǎn)品，如今已經(jīng)在很多大型比賽中多次應(yīng)用，尤其中國成功舉辦 2020 年奧運(yùn)會(huì)后，國家對(duì)體育事業(yè)的投入越來越多，電子產(chǎn)品在體育等領(lǐng)域應(yīng)用將更加廣泛， 本報(bào)告設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的換人顯示裝置以滿足實(shí)際換人的需要， 通過采用單片機(jī)，矩陣式鍵盤，數(shù)碼管制作一個(gè)具有輸入數(shù)據(jù)，清除數(shù)據(jù)，手動(dòng)或自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，查詢保存的數(shù)據(jù)，自動(dòng)待機(jī)，手動(dòng)關(guān)閉開啟數(shù)碼管顯示，狀態(tài)指示等功能比賽場(chǎng)地用的電子換號(hào)牌。 球類比賽用的換人牌是執(zhí)場(chǎng)裁判在收到換人或比賽延期等等信息時(shí) ,雙手舉起的方框型信息顯示裝置 ,現(xiàn)在大多采用電子式 ,一般包括顯示和驅(qū)動(dòng)電路 (多采用 LED 等亮度較高的器件 )、微處理器、電源和按鍵等組成部分。其中單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，通過不斷的對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，判斷是否有按下鍵，按一下了哪個(gè)一個(gè)鍵，從而執(zhí)行相應(yīng)的操作。 設(shè)計(jì)的要求 (1)換號(hào)功能：輸入兩組數(shù)據(jù)，一組綠色表示換上號(hào)碼，一組紅色表示換下號(hào)碼。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 3 第 二 章 設(shè)計(jì)的各部分功能介紹 控制部分介紹 本設(shè)計(jì)控制部分，采用單片機(jī) AT89C51，單片機(jī)成本低，功耗小，性價(jià)比高，能夠 簡(jiǎn)化外圍電路并綜合實(shí)際程序容量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量 AT89C52 簡(jiǎn)介 AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀 程序存儲(chǔ)器 和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) ，片內(nèi)置通用 8 位 中央 處理器 和 Flash 存儲(chǔ)單元 ， AT89C52 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 4 I/O 總線 —— （ P0 口）， （ P1 口）， (P2 口 )， （ P3 口）為輸入 /輸出引線。當(dāng) CPU 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 用來鎖存 P0 輸出的地址信號(hào)的低 8 位。 EA/VPP：訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。當(dāng)該引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 led 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于 3 位 “+1”型。 led 數(shù)碼無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 5 管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè) 單片機(jī) 的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的 余輝 效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速 度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 6 有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且 功耗 更低。功能引腳如下圖所示。 ULN2020 采用 DIP—16 或 SOP—16 塑料封裝。 ULN2020 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列 ,由七個(gè)硅 NPN 達(dá)林頓管組成。 鍵盤的工作原理： 按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的 兩端。在 矩陣 式 鍵盤 中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。 行掃描法 ： 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過程如下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 9 第 三 章 設(shè)計(jì)的原理和電路 設(shè)計(jì)的概要 本系統(tǒng)由 3*4 陣列鍵盤，單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)碼管四個(gè)部分組成。以及實(shí)際功能 的需要，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的電路塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，電源部分主要是提供穩(wěn)定的工作電源，控制部分主要是負(fù)責(zé)信號(hào)傳送和輸入，顯示部分是主要的顯示功能，擴(kuò)展電路部分主要是存儲(chǔ)擴(kuò)展和按鍵功能擴(kuò)展電路。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。對(duì)設(shè)計(jì)者而言，熟練的掌握 EDA 技術(shù)，可以大大提高工作效率，祈禱事半功倍的效果。 仿真電路 圖 41：仿真電路 原件介紹 S1： 電源控制開關(guān)，控制電源的輸入與否。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 14 S2： 電源切換撥碼開關(guān)，可以選擇不同的電壓來改變 LED 工作亮度要求。 第三步：如果暫時(shí)不保存，但是又要換號(hào)碼，這個(gè)時(shí)候你要按下 *按鈕，把數(shù)據(jù)全部清為 0000，然后重新輸入你要的號(hào)碼，同第二步要求一樣。 第七步：使用完畢，關(guān)閉電源，斷開 S1 開關(guān)。后來經(jīng)過指導(dǎo)老師的點(diǎn)撥，我們采取了各個(gè)擊破的戰(zhàn)術(shù)，先將整個(gè)換人顯示牌的所有功能進(jìn)行分類，然后分別進(jìn)行電路設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)部分功能，最后將所有的功能模塊接在一起以實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的所有功能。由于本電路的線路較為復(fù)雜，在焊接過程中尤其需要注意，我們便采取“兩人上崗，輪流工作”的戰(zhàn)術(shù)，確保在每次焊接時(shí)焊接人員都有充沛的體力和清醒的大腦，這樣就能最大限度降低焊接出錯(cuò)的可能性。//顯示初始值 unsigned char x1。 unsigned char display_flag=0。//KEY 輸入端 sbit k2=P1^1。 unsigned long z,x,y=0。 void key_s(void) { P2=0xff。 0x0f。j0。 0x0f。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 19 switch(temp) { case 0x0e: key=3。 case 0x0b: key=1。 temp=temp amp。 0x0f。 temp=temp amp。i) for(j=200。 temp=temp amp。 0x0f。 break。 x++。 temp=temp amp。 temp=P2。i0。 temp=P2。 temp=temp amp。 case 0x0d: key=8。 } 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 21 temp=P2。 while(temp!=0x0f) { temp=P2。 P2_7=0。 if (temp!=0x0f) { for(i=50。j)。 if (temp!=0x0f) { temp=P2。 break。 break。 0x0f。 } } } void key_scan() { if(k2==0) { if(b=10) { if(k2==0) { while(k2==0)。 void delay() { 。 delay()。 delay()。 delay()。 while((sda==1)amp。 delay()。 delay()。i8。 sda=CY。 // scl=0。 sda=1。 delay()。i8。 scl=0。 for(a=x。b)。 write_byte(address)。 stop()。 respons()。 write_byte(0xa1)。 return date。} break。//當(dāng) K1 處于被按下狀態(tài)時(shí)候一直等待 kflag1++。 write_add(0x01,x2)。 write_add(0x03,y2)。 //P1=0x00。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 26 TL0=(655361000)%256。 EA=1。 init()。 x2=read_add(0x01)。 x1=read_add(0x04)。 } if(kflag2==3) { x1=read_add(0