【正文】 展望 隨著室內(nèi)五人制足球比賽愈發(fā)蓬勃發(fā)展，用一個(gè)準(zhǔn)確的計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng)去提供公平公正的比賽環(huán)境就顯得越來越重要，本 設(shè)計(jì)基于單片機(jī)制作產(chǎn)生，所以存在著單片機(jī)自身的缺陷，例如 受制版工藝、布局結(jié)構(gòu)、器件質(zhì)量等因素的影響導(dǎo)致抗干擾能力差，故障率高，不易擴(kuò)展，對環(huán)境依賴性強(qiáng) 等，但是其本身經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、成本較低，所以本系統(tǒng)還是很適用于一些小型、業(yè)余的室內(nèi)足球比賽。因此 可以通過程序控制 腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉 。 ② 只要刷新速度高于 20 次 /秒，就沒問題 ， 保證頻率了，如何掃描不均勻的話也可能會閃爍 。 仿真結(jié)果 ： 仿真后，主要出現(xiàn)了一個(gè)問題那就是 當(dāng)點(diǎn)擊開始仿真按鈕之后，顯示犯規(guī)數(shù)的數(shù)碼管不會顯示初始數(shù)字“ 0”，出現(xiàn)錯(cuò)誤，如下圖所示： 基于 51 單片機(jī)的室內(nèi)五人制足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng) 29 圖 44 圖片描述 研究程序后發(fā)現(xiàn)在 給出數(shù)碼管高電平（ =1）之后沒有隨 后給出低電平（ =0），修改完程序如下所示： P0=LED_DATE[A_Foul]； //A 隊(duì)犯規(guī) AF = 1； Delay_MS（ 500）； AF = 0； 之后順利的解決這個(gè)問題，數(shù)碼管顯示出正確的數(shù)字 系統(tǒng)中存在一些缺陷需要完善，例如 倒計(jì)時(shí)不會自動開始，在暫停計(jì)時(shí)的時(shí)候，無法進(jìn)行比分以及犯規(guī)數(shù)的加減。顯示函數(shù)的程序如下所示： void Display（） //顯示函數(shù) { P0=LED_DATE[time_m/10]； //得出時(shí)間千位 HC595（ HC595_ScanDATE[0]）； Delay_MS（ 200）； P0=0xff； //消隱 P0=LED_DATE[time_m%10]； //得出時(shí)間百位 基于 51 單片機(jī)的室內(nèi)五人制足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng) 26 HC595（ HC595_ScanDATE[1]）； Delay_MS（ 200）； P0=0xff； //消隱 P0=LED_DATE[time_s/10]； //得出時(shí)間十位 HC595（ HC595_ScanDATE[2]）； Delay_MS（ 200）； P0=0xff； //消隱 P0=LED_DATE[time_s%10]； //得出時(shí)間最個(gè)位 HC595（ HC595_ScanDATE[3]）； Delay_MS（ 200）； P0=0xff； //消隱 P0=LED_DATE[A_Score/10]； //得出 A 隊(duì)得分十位 HC595（ HC595_ScanDATE[4]） ； Delay_MS（ 200）； P0=0xff； //消隱 P0=LED_DATE[A_Score%10]； //得出 A 隊(duì)得分個(gè)位 HC595（ HC595_ScanDATE[5]）； Delay_MS（ 200）； P0=0xff； //消隱 P0=LED_DATE[B_Score/10]； //得出 B 隊(duì)得分十位 HC595（ HC595_ScanDATE[6]）； Delay_MS（ 200）； P0=0xff； //消隱 P0=LED_DATE[B_Score%10]； //得出 B 隊(duì)得分個(gè)位 HC595（ HC595_ScanDATE[7]）； Delay_MS（ 200）； P0=0xff； //消隱 基于 51 單片機(jī)的室內(nèi)五人制足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng) 27 HC595（ HC595_ScanDATE[8]）； P0=LED_DATE[A_Foul]； //A 隊(duì)犯規(guī) AF = 1； Delay_MS（ 500）； AF = 0； P0=0xff； // 消隱 P0=LED_DATE[B_Foul]； //B 隊(duì)犯規(guī) BF = 1； Delay_MS（ 500）； BF = 0； P0=0xff； // 消隱 } 基于 51 單片機(jī)的室內(nèi)五人制足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng) 28 第 4 章 系統(tǒng)運(yùn)行及測試結(jié)果分析 本章主要介紹系統(tǒng)樣應(yīng)用結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行分析。因此在按鍵按下的時(shí)候， 要把手上的干擾信號以及按鍵的機(jī)械接觸等干擾信號給濾除掉，一般情況下，可以采用電容來濾除掉這些干擾信號，但實(shí)際上，會增加硬件 成本及硬件電路的體積 ，總得有個(gè)辦法解決這個(gè)問題 。 time_bit 每溢出 20 次為 1 秒，先判斷 time_m 跟 time_s 是否均為 0，如果是， 則比賽結(jié)束，蜂鳴器響，并且停止計(jì)時(shí)。 本次設(shè)計(jì)的仿真電路 如圖 31 所示： 圖 31 Proteus 仿真電路圖 室內(nèi)五人制足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng)的主程序 本論文足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng)的程序框圖如下圖所示，主要包括了系統(tǒng)初始化部分、檢測按鍵部分以及顯示函數(shù)部分等，主程序框圖如圖 32 所示： 基于 51 單片機(jī)的室內(nèi)五人制足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng) 18 圖 32 主程序框圖 初始化程序 初始化，是對將要用到的 51 系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始 工作狀態(tài)設(shè)定，初始化子程序 的主要工作是設(shè)置定時(shí)器的工作模式，初值預(yù)置，開中斷和打開定時(shí)器等 。這些功能是： （ 1）原理布圖 （ 2） PCB 自動或人工布線 （ 3） SPICE 電路 仿真 革命性的特點(diǎn) （ 1）互動的電路仿真 用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。 C51 是專為 51 單片機(jī) 開發(fā)的一種高性能的 C 編譯器。 3．濾波電容 基于 51 單片機(jī)的室內(nèi)五人制足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng) 15 濾波電容 C1 的作用是濾波，濾除蜂鳴器電流對其它部分的影響，也可改善電源的交流阻抗，如果可能，最好是再并聯(lián)一個(gè) 220uF 的電解電容。比如頻率為20xxHz 的蜂鳴器的驅(qū)動，可以知道周期為 500μs，這樣只需要把 PWM 的周期設(shè)置為 500μs，占空比電平設(shè)置為 250μs，就能產(chǎn)生一個(gè)頻率為 20xxHz 的方波，通過這個(gè)方波再利用三極管就可以去驅(qū)動這個(gè)蜂鳴器了。 有源蜂鳴器往往比無源的貴，就是因?yàn)槔锩娑鄠€(gè)震蕩電路。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個(gè)脈沖。 基于 51 單片機(jī)的室內(nèi)五人制足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng) 12 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 “ a， b， c， d， e， f， g， dp” 的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共 極 COM 增加 位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 軟件譯碼就是編寫軟件譯碼程序，通過譯碼程序來得到要顯示的字符的字段碼，譯碼程 序通常為查表程序。每個(gè)段其實(shí)就是一個(gè)發(fā)光二極管，導(dǎo)通即亮。 共陽極數(shù)碼管 是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 （ COM） 的數(shù)碼管。 圖 211 四位一體數(shù)碼管顯示模塊 圖 212 二位一體數(shù)碼管顯示模塊 圖 213 一位數(shù)碼管顯示模塊 LED[10]是發(fā)光二極管顯示器的縮寫。 復(fù)位電路如圖 29 所示。采用外部時(shí)鐘的電路如圖 31（ b）圖所示。 當(dāng)一條指令訪問 7FH 以上的內(nèi)部地址單元時(shí)，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高 128 字節(jié)。 EA 端必須保持低電平 （ 接地 ） 。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動 （ 吸收或輸出電流 ） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流 （ ILL） 。 基于 51 單片機(jī)的室內(nèi)五人制足球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng) 3 第 2 章 設(shè)計(jì) 原理 STC89C51 單片機(jī) STC 系列單片機(jī) [4]是美國 STC 公司最新推出的一種新型 51 內(nèi)核的單片機(jī)。在國際足聯(lián)與其成員的共同的努力下，五人制足球的相關(guān)知識和資源在越來越多的 國家 得到了傳播。 五人制足球 比賽的方法具有很高的鍛煉價(jià)值，同時(shí)其趣味性 、 靈活性的特點(diǎn)也能豐富業(yè)余文化生活、陶冶情操，五人制足球主要反映 運(yùn)動員 所掌 握， 運(yùn)用技術(shù)復(fù)雜，多姿多彩， 戰(zhàn)術(shù) 多樣，變幻莫測，攻守變換快，比賽起伏跌宕， 精彩紛呈 ，勝負(fù)難以預(yù)料，經(jīng)常出現(xiàn)戲劇性變化，這正是五人足球運(yùn)動的魅力所在。 單片機(jī)的典型代表是 Intel 公司在 20 世紀(jì) 80 年代初研制出來的 MCS51系列單片機(jī) [3]。盡管單片機(jī)是從 1982 年才開始在我國應(yīng)用的，但它一經(jīng)上市便顯示出強(qiáng)大的生命力，以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)迅速占領(lǐng)市場并獲得廣泛應(yīng)用。 74HC595芯片能 將串行輸入的 8 位數(shù)字，轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿休敵龅?8 位數(shù) 。 利用 STC89C51 單片機(jī)芯片以及 74HC595 芯片，搭建數(shù)碼管顯示電路 以及 開關(guān)電路 ， 利用三極管搭建了蜂鳴器驅(qū)動電路 。這種超大規(guī)模集成電路芯片稱為 “單片微處理器 ”，也叫單片機(jī)。發(fā)型之后在全國迅速得到廣泛應(yīng)用，但 Intel 公司已集中精力在 CPU 的生產(chǎn)上，并逐漸放棄了單片機(jī)的生產(chǎn)。 五人制足球與普通足球的其他不同包括 五人制通常在室內(nèi)比賽，比賽場地較小 ，使用較小的球門以及較小尺寸的足球，以及縮短了的比賽時(shí)間。五人制足球與 11 人制足球一樣有自己的世界杯和洲際杯，而且五人制足球?qū)⒂?20xx 年進(jìn)入巴西奧運(yùn)會，成為 奧運(yùn)會 正式比賽項(xiàng)目。片內(nèi)含有 Flash 程序存儲器、 SRAM、 UART、 SPI、 A\D、 PWM 等模塊。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分 別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入 （ P ） 和輸入 （ P ）， 參見表 41。對 P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口 。需注意的是 ： 如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 RAM 還是訪問特殊功能寄存器。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 圖 29 單片機(jī)復(fù)位電路 時(shí)鐘發(fā)生電路 單片機(jī)中 CPU 每執(zhí)行一條指令，都 必須在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的控制下嚴(yán)格按時(shí)間節(jié)拍進(jìn)行，而這個(gè)時(shí)鐘脈沖是單片機(jī)控制中的時(shí)序電路發(fā)出的。 LED 由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、與單片機(jī)接口方便等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。 其 在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。下面的示例圖都以共陽極數(shù)碼管為例，共陰極數(shù)碼管原理相同，只是二極管方向相反。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中為了簡化硬件線路設(shè)計(jì)，數(shù)碼管譯碼采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)，采用的是共陽極數(shù)碼管。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。 移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（ Ds），和一個(gè)串行輸出（ Q7’） ， 和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一 個(gè)并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 OE 時(shí)（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線 。無源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是： 1. 便宜 2. 聲音頻率可控，可以做出 “多來米發(fā)索拉西 ”的效果 。 而利用 I/O 定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平來產(chǎn)生驅(qū)動波形的方式會比較麻煩一點(diǎn)，必須利用 定時(shí)器 來做定時(shí)，通過定時(shí)翻轉(zhuǎn) 電平產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形，這個(gè)波形就可以用來驅(qū)動蜂鳴器了。 4．三極管 三極管 Q1 起開關(guān)作用，其基極的高電平使三極管飽和導(dǎo)通，使 蜂鳴器發(fā)聲；而基極低電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲 。由 C51 產(chǎn)生的目的代碼的運(yùn)行速度極高，所需存儲空間極小，完全可以和匯編語言媲美。 （ 2）仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC 等常用主流單片機(jī)。 初始化中 TMOD 設(shè)置為 0x01，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的為 00000001，對應(yīng)定時(shí)器的工作方式寄存器可以知道，設(shè)定的模式為，定時(shí)器 0 工作在方式 1 圖 33 工作方式寄存器 TMOD GATE：門控位 GATE=0 時(shí)，只要用軟件使 TCON 中的 TR0 或者 TR1 為 1，就可以啟動定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作； GATE=1 時(shí)，要同時(shí)滿足以下要求，才能啟動定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作（一般不使用） ① 用軟件使 TR1 或 TR0 為 1， ② 同時(shí)外部中斷（ INT0/1）引腳（ ， ）也為高電平 M1M0；工作方式設(shè)置位。如果 time_m 不為 0 但是 time_s為 0，則 time_s 的 數(shù) 值由 0 變?yōu)?59， time_m 的數(shù)值減 1。 因此可以采用軟件濾波的方法去除這些干擾信號，一般情況下，一個(gè)按鍵按下的時(shí)候， 總是在按下的時(shí)刻存在著一定的干擾信號，按下之后就基本上進(jìn)入了穩(wěn)