【正文】 定的狀態(tài)。 將從下面幾方面 ① keil程序調(diào)試及 Proteus 仿真 ② 實物完成 ③ 實際電阻測量及結(jié)果分析 keil 程序調(diào)試及 Proteus 仿真 本系統(tǒng)的調(diào)試主要以軟件為主，其中，系統(tǒng)電路圖的繪制和仿真我采用的是 Proteus 軟件，而程序方面，采用的是匯編語言，用 Keil 軟件將程序?qū)懭雴纹?機。研究程序之后，發(fā)現(xiàn)之前編寫的程序是讓我在按下暫停 /繼續(xù)鍵（ S9）之后才開始計時的，而比分、犯規(guī)加減鍵則是為了防止沒有開始倒計時，不小心觸碰到而加了下面這樣的程序語句： if（ TR0==1） //判斷是否開始，以免還未開始有誤按 所以， 完善 的方法也很簡單，將暫停 /繼續(xù)鍵（ S9）多余的功能程序刪除，在主程序 main 函數(shù)加入“ TR0=1”這個語句，就能讓系統(tǒng)自動開始倒計時了。 ③ 有新數(shù)據(jù)的時候才更新顯示緩沖區(qū)，否則就不更新 。最后成功的解決了這個問題。 要設計制作更高水平的系統(tǒng)，需要采用更穩(wěn)定、質(zhì)量更好的工件，設計更高水平的布局結(jié)構(gòu)以及制版工 藝，編寫更穩(wěn)定適用出錯率低的程序等等。 （ 4） 系統(tǒng)完成后測試了 系統(tǒng)所需要具備的功能，包括倒計時 20 分鐘、隊伍各自的加一分，兩隊犯規(guī)數(shù)的累計，倒計時暫停跟繼續(xù)、結(jié)束時發(fā)出提示音以及過程中 發(fā)出提示音，檢測了所有按鍵，基本上實現(xiàn)了本次畢業(yè)設計全部的要求。后來采用了 如圖 46 的電路： 基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 31 圖 46 驅(qū)動蜂鳴器電路 如圖所示，蜂鳴器的正極接到 VCC（＋ 5V）電源上面，蜂鳴器的負極接到三極管的發(fā)射極 E，三極管的基級 B 經(jīng)過限流電阻 R1 后由單片機的 引腳控制，當 輸出高電平時，三極管 T1 截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當 輸出 低電平時，三極管導通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。 數(shù)碼管閃爍的解決方案 發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的閃爍較為嚴重，經(jīng)過去上網(wǎng)查閱相關(guān)的資料和某些單片機論基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 30 壇上的材料，可能是以下的原因： ① 既然 是動態(tài)顯示，那么一定要反復的輸出顯示數(shù)據(jù)，當輸出顯示數(shù)據(jù)之間的時間間隔太小時，就會出現(xiàn)閃爍！最好的問題就是用靜態(tài)的，否則就要讓間隔時間很小 。 圖 43 仿真窗口截圖 然后點擊仿真界面左下角開始鍵即可進行仿真。 本次設計中顯示時間的四位一體數(shù)碼管和兩個顯示比分的二位一體數(shù)碼管是通過 74HC595 進行動態(tài)掃描的，而兩個顯示犯規(guī)的數(shù)碼管則 是直接連接在單片機的 和 端口上。 time_m!=0） { time_s=59； time_m； } else time_s； } TH0=（ 6553650000） /256； TL0=（ 6553650000） %256； } 按鍵檢測程序 其實，作為一個按鍵從沒有按下到按下以及釋放是一個完整的過程，也就是說，當按下一個按鍵時，總希望某個命令只執(zhí)行一次，而在按鍵按下的過程基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 21 中，不要有干擾 進來，因為，在按下的過程中，一旦有干擾過來，可能造成誤觸發(fā)過程 。 本次設計初始化部分程序如下所示： void Init（） //初始化函數(shù) { LED2=0； TMOD=0x01； //定時器 0 第一種工作方式 TH0=（ 6553650000） /256； //裝初值，定時 50ms TL0=（ 6553650000） %256； EA=1； //開總中斷 ET0=1； //打開定時器 0 } 倒計時程序 利用定時器 0 進行倒計時的時間計算，首先定義定時器溢出標志time_bit，再分別定義初始時間 20 ： 00 的分鐘變量 time_m 以及秒變量基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 20 time_s。 Proteus 可以完成單片機系統(tǒng)原理圖電路繪制、 PCB 設計，更為顯 著點的特點是可以與 keil的 u Visions4 IDE 工具軟件結(jié)合進行編程仿真調(diào)試。 其功能特點如下 ： Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件的功能。 支持 51 單片機 用的 C 語言編程 [11]的編譯器主要有兩種： Franklin C51 編譯器和 Keil C51 編譯器，我們簡稱 C51。否則，在蜂鳴器兩端會產(chǎn)生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞驅(qū)動三極管，并干擾整個電路系統(tǒng)的其它部分。在單片機的 軟件 設置中有幾個系統(tǒng)寄存器是用來設置 PWM 口的輸出的，可以設置占空比、周期等等，通過設置這些寄存器產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的 頻率 的波形之后，只要打開 PWM 輸出， PWM 輸出口就能輸出該頻 率的方波，這個時候利用這個波形就可以驅(qū)動蜂鳴器了。必須用 2K5K 的方波去驅(qū)動它 。 數(shù)據(jù)在 SHcp（移位寄存器時鐘輸入）的上升沿輸入到 移位寄存器 中，在 STcp（存儲器時鐘輸入）的上升沿輸入到存儲寄存器中去。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40 根 I/O 端口來驅(qū)動，一個 89S51 單片機可用的 I/O 端口才 32 個，實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。 硬件譯碼是指利用專門的硬件電路來實現(xiàn)顯示字符碼的轉(zhuǎn)換。 原理圖及引腳圖 對于一位數(shù)碼管對應的端名稱及排列如下圖所示 圖 214 一位數(shù)碼管引腳端名 稱 內(nèi)部的工作原理即如下圖所示。數(shù)碼管按段數(shù)分為 七段數(shù)碼管 和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光 二極管 單元（多一個小數(shù)點顯示）；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和 共陰極數(shù)碼管 。 基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 8 顯示模塊 顯示模塊采用 了 四位一體的數(shù)碼管 [9]、二位一體的數(shù)碼管以及一位數(shù)碼管，分別如圖 21 212 以及 213 所示。單片機的復位方式有上電自動復位和手動復位兩種，圖基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 7 6 是 51 系列單片機統(tǒng)常用的上電復位和手動復位組合電路，只要 Vcc 上升時間不超過 1ms，它們都能很好的工作。 用戶也可以采用外部時鐘。 字節(jié)的 RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但在物理上它們是分開的。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器 （ 地址為 0000HFFFFH ） 。 （ 6） P3 口 ： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 ，可以循環(huán)使用。為了使五人制足球）更利于發(fā)揮運動員的能力，并且提高其比賽的觀賞性， 國際足聯(lián)制定了一整套針對五人制足球運動的新規(guī)則。在五人制足球 比賽 中，每支球隊只有 5 名隊員 上場比賽而不是 11 名。各種普通家用電器中單片機的數(shù)量與日俱增。 它是微電子技術(shù)與計算機技術(shù)的結(jié)晶，現(xiàn)已成為集成電路大家族中的重要成員 [1]。 本設計中搭建了 很多89C51 單片機 相關(guān)電路，包括了 利用單片機復位電路，時鐘電路等。 在測試系統(tǒng)的軟件部分， 利用了 Proteus 搭建了系統(tǒng)的仿真電路。單片機的出現(xiàn)，對于科學技術(shù)的各個領域都產(chǎn)生了巨大影響，同樣引起儀器儀表結(jié)構(gòu)的根本性變革。 ATMEL 公司是美國 20 世紀80 年代中期成立并發(fā)展起來的半導體公司。 總結(jié)起來，室內(nèi)五人制足球比賽主要有三個不同之處： 的時間為 20分鐘。 室內(nèi)五人制足球比賽的發(fā)展越來越趨于普遍化、大眾化，很需要一個準確的有計分計時功能的設備，去幫助裁判更方便、更準確、更公平的判決比賽，從而有了本 次的設計。該器件的基本功能與普通的 51 單片機完全兼容。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8 位地址。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流 （ ILL） 。 如 EA 端為高電平 （ 接 VCC 端 ） ， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。 （ a）內(nèi)部振蕩電路 （ b）外部振蕩電路 由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 CPU執(zhí)行一條指令的各個微操作所對應時間順序稱為單片機的時序。 LED 顯示器 [13]即數(shù)碼管 是由若干個發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。 圖 215 共陽極數(shù)碼管內(nèi)部電路 二位數(shù)碼管為兩個一位的數(shù)碼管段選并聯(lián)而陰極 （共陰數(shù)碼管） 或者陽極（共陽數(shù)碼管） ，分別作為 位選端。 數(shù)碼管與單片機接口設計 由于單片機的并行口不能直接驅(qū)動 數(shù)碼管 ，所以，在一般情況下，必須采用專用的驅(qū)動電路芯片 [13]，使之產(chǎn)生足夠大的電流， 數(shù)碼管 才能正常工作 。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 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，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，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)，不會有閃爍感，動態(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。圖 220 為引腳圖。 3. 在一些特例中，可以和基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 14 LED 復用一個控制口 。比如為 2500Hz 的蜂鳴器的驅(qū)動，可以知道周期為 400μs，這樣只需要驅(qū)動蜂鳴器的 I/O 口每 200μs 翻轉(zhuǎn)一次電平就可以產(chǎn)生一個頻率為 2500Hz，占空比為 1/2duty 的方波，再通過三極管放大就可以驅(qū)動這個蜂鳴器了。 驅(qū)動電路如圖 221 所示。 本論文中 所有程序的編譯均 采用德國 Keil Software 公司開發(fā)的 Keil C51 編譯器 [12]。還可以直接在基于原基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 17 理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。定時 /計數(shù)器有四種工作方式，由 M1M0 進行開始 初始化 調(diào)用檢測按鍵部分 調(diào)用顯示函數(shù) 結(jié)束 倒計時程序 基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 19 設置，具體方式見下表。如果 time_m 跟time_s 均不為 0，那么 time_s 的數(shù)值減一 time_bit 每溢出一次都要重新對定時器裝初值，即 TH1=（ 65536200）/256； TL1=（ 65536200） %256。在程序設計時，從按鍵被識別按下之后，延時 5ms 以上，從而避開了干擾信號區(qū)域，再來檢測一次，看按鍵是否真得已經(jīng)按下，若真得已經(jīng)按下，這時肯定輸出為低電平，若這時檢測到的是高電平，證明剛才是由于干擾信號引起的誤觸發(fā)， CPU 就認為是誤觸發(fā)信號而舍棄這次的按鍵識別過程。 按照第三章程序框圖所示編寫程序之后 ，將程序在 keil 中編譯生成 .hex 文件。 實物完成及實物調(diào)試 在仿真成功之后，著手完成真正的實物制作，采用的是網(wǎng)孔電路板焊接器件，按照電路圖排版。 了解到上述原因之后， 修改顯示程序中每個數(shù)碼管的延時程序的數(shù)值，從講最初的延時數(shù)值 500 修改為 300，之后重新下載程序到單片機上，發(fā)現(xiàn)還是出現(xiàn)閃爍，但是 數(shù)碼管顯示比之前穩(wěn)定 ，最后將數(shù)值改為 200， 數(shù)碼管的顯示比較穩(wěn)定，基本無閃爍現(xiàn)象。 實物展示 及 按鍵測試 實物拍攝的圖片如圖 47 所示： 圖 47 實物圖 進行以下的測 試： 按下暫停 /繼續(xù)按鍵（ S9），此時倒計時暫停，如圖 48 所示： 基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 32 圖 48 測試暫停 /繼續(xù)按鍵（ S9） 按下加一分按鍵（ S3），此時左邊隊伍顯示數(shù)字“ 01”，如圖 49 所示： 圖 49 測試加一分按鍵（ S3） 按下犯規(guī)數(shù)加一按鍵（ S4），此時左邊隊伍犯規(guī)數(shù)顯示“ 1”，如圖 410 所示： 基于 51 單片機的室內(nèi)五人制足球比賽計分計時系統(tǒng) 33 圖 410 測試犯規(guī)加一按鍵（ S4） 按下隊伍切 換按鍵（ S10），再按下兩次加一分按鍵（ S3），此時右邊隊伍分數(shù)顯示“ 02”，如圖 411 所示： 圖 411 測試隊伍切換按鍵（ S10） 其余按鍵均按此方法測試，結(jié)果完全正確。更進一步考慮的話，可以配合傳感器工作，改變?nèi)藶檩斎氲取? （ 3） 基于 Keil C51 開發(fā)平臺開發(fā)了測試系統(tǒng)的測量控制程序，包括 單片機內(nèi)部相關(guān)寄存器的初始化、 倒計時 模塊、 按鍵檢測模塊以及 數(shù)碼管的顯示 模塊的程序編寫和調(diào)試 ，程序簡潔，運行速度快。 蜂鳴器不響 的解決方案 之前仿真電路中，驅(qū)動蜂鳴器的電路如圖 45 所示： 圖 45 驅(qū)動蜂鳴器錯