【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn) 0~9數(shù)字的顯示。 基于單片機(jī)的籃球賽計時計分系統(tǒng)的設(shè)計 19 圖 一位動態(tài) LED顯示 MOV R1， 0AH MOV R0， 00 BUF： MOV A， R0 MOV DPTR， DATA MOVC A ， @A+DPTR MOV P1,A INC R0 DJNE R1,BUF SJMP NEXT DATA:DB 3F,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH 計時電路工作原理 計時電路如圖 所示，在 此電路中，單片機(jī)的 P1 口用于控制 4 位 LED 的段選碼；P2 口的 ~ 用于控制 4 位 LED 位選碼。由于所有的段選碼連接在一起，所以同一瞬間只能顯示同一字符，但如果要顯示不同的字符，則要借助位選口來控制。（如果LED 為共陰則 ~ 輸出高電平，為共陽則 ~ 輸出低電平。）例如，現(xiàn)在要顯示 5678 四個數(shù)字，則首先應(yīng)該將 5 的顯示代碼由 送出，然后 ~ 輸出相應(yīng)的為碼（共陰 LED 時 ~ 輸出 1000，共陽 LED 時 ~ 輸出 0111）時，則可以看到 在數(shù)碼管上顯示數(shù)字“ 5”，再將顯示的數(shù)字 5 延時 5~10ms，以造成視覺暫留效果；同時代碼由 送出。用同樣的方法將其余 3 個數(shù)字 678 送數(shù)碼管 4基于單片機(jī)的籃球賽計時計分系統(tǒng)的設(shè)計 20 顯示，最后則可以在 4 位 LED 上看到 5678 四個數(shù)字。 其主要由按鍵開關(guān) START/PAUSE、 SETTIME、 CHANGEFIELD，單片機(jī) AT89C51，譯碼器以及 LED 顯示器構(gòu)成，其工作過程如下：當(dāng)按下 SETTIME 時，時間顯示秒鐘會逐一變化，當(dāng)秒鐘為 99 時，再按下 SETTIME 此時分鐘會進(jìn) 1。 各個按鍵的作用介紹如下： START/PAUSE 鍵：可以 控制比賽時的開始和結(jié)束，另外還可以在比賽的任何時間暫停比賽。 SETTIME 鍵：可以實現(xiàn)比賽時間的調(diào)整； CHANGEFILED 鍵：可以交換場地時分?jǐn)?shù)的交換。 圖 計時電路 計分電路的設(shè)計 計分電路原理圖如圖 所示， B 隊原理圖與此類似。其電路主要由 AT89C5 LED、按鍵、晶振以及若干電阻等組成。其工作過程如下：按鍵 A+ A+ A+ A1 組成甲隊加減分控制，按鍵 A+ A+ A+ A1 的一端與芯片的 ~ 相接，另外一端接地，當(dāng) A+ A+ A+ A1 四個按鍵中的任何一個一位按下時，會輸入一個低基于單片機(jī)的籃球賽計時計分系統(tǒng)的設(shè)計 21 電平，從而使單片機(jī)機(jī)發(fā)生中斷，進(jìn)入相應(yīng)的中斷程序，然后判斷是加分或者還是減分，這樣就實現(xiàn)了加減分的操作。例如：現(xiàn)在以甲隊為例，當(dāng)按下“ A+1”時，這時 A+1=0（即低電平），其它都是高電平，這時 會輸入一個低電平到單片機(jī) AT89C51，使其外部中斷 INT0 發(fā)生，從而調(diào)用中斷服務(wù)程序，將要顯示的數(shù)據(jù)從程序中定義的 LED 顯示常數(shù)表 TAB 中取出數(shù)據(jù)，所以 A 隊將顯示 0001。 各個按鍵的作用： A+1 鍵：完成甲隊加一分操作； A+2 鍵：完成甲隊加兩分操作； A+3 鍵：完成甲隊加三分操作； A1 鍵：完成甲隊減一分操作；乙隊加減分依次類推。 圖 籃球 比賽計分器電路原理圖 整個籃球計時計分器的工作過程如下：首先在比賽之前，接通電源，系統(tǒng)自動復(fù)位，此時計時電路與計分電路中的共陰極數(shù)碼管全部顯示為 0000 和 0000；然后我們按計時電路中的 SETTIME 鍵來設(shè)置比賽的時間，例如比賽時間上半場為 20 分鐘，則可以通過此鍵使數(shù)碼管顯示為 2020，時間設(shè)置好時，等待賽程開始，當(dāng)裁判吹響哨聲時，立即按下 START/PAUSE 鍵，啟動 計時，這時計時電路開始工作，計時是采用的倒計時，即動20 分鐘減為 0 分鐘表示上半場結(jié)束，當(dāng)上半場結(jié)束時報警器會發(fā)出約 10 秒鐘的響聲，通知上半場的結(jié)束，這時按下 CHANGEFILED 鍵便可以實現(xiàn)分?jǐn)?shù)的交換，在整個賽程中，還要對兩隊比分進(jìn)行及時的刷新，這時可以通過計分電路來實現(xiàn)， A+1 鍵實現(xiàn) A 隊基于單片機(jī)的籃球賽計時計分系統(tǒng)的設(shè)計 22 加 1 分的操作， A+2 鍵：完成甲隊加 2 分操作； A+3 鍵：完成甲隊加 3 分操作； A1鍵：完成甲隊減 1 分操作；乙隊加減分依次類推。 由于加減分是采用中斷完成，且加減分的中斷優(yōu)先級小于計時電路的優(yōu)先級，所以不會對計時電路造 成影響，如果在賽程過程中，一方教練申請暫停時，經(jīng)裁判批準(zhǔn)，可以立即按下 START/PAUSE 鍵，即可以實現(xiàn)暫停計時，暫停時間到，再按下次鍵則可繼續(xù)計時，直至上半場結(jié)束，報警器會發(fā)出 10 秒鐘的響聲。下半場與上半場一樣。 報警電路的設(shè)計 本設(shè)計采用的是聲音報警電路 聲音報警電路是通過一個三極管來驅(qū)動，這里選用的是 NPN 型的三極管。電路原理圖如圖 所示。 圖 報警器 當(dāng)半場結(jié)束時或者 30s之內(nèi)沒有一次投籃時， AT89C51會通過 ，使三極管正向?qū)?，然后發(fā)出報警的響聲，然而達(dá)到了報警的效果。 晶振電路的設(shè)計 單片機(jī)內(nèi)部帶有時鐘電路，因此，只需要在片外通過 X X2 引腳接入定時控制單元（晶體振蕩和電容），即可構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 振蕩器的工作頻率一般在 ~12MHz 之間，當(dāng)然在一般情況下頻率越快越好?？梢员ＷC程序運(yùn)行速度即保證了控 制的實時性。一般采用石英晶振作定時控制元件；在不需要高精度參考時鐘時，也可以用電感代替晶振，有時也可以引入外部時鐘脈沖信號。 基于單片機(jī)的籃球賽計時計分系統(tǒng)的設(shè)計 23 C C10 雖然沒有嚴(yán)格要求，但電容的大小影響振蕩器的振蕩的穩(wěn)定性和起振的快速性，通常選擇在 10~30PF 左右。在設(shè)計電路板時，晶振，電容等均應(yīng)盡可能靠近芯片，以減小分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。其原理圖如圖 所示 ： 軟件設(shè)計 主流程圖 圖 為程序的主流程圖 C920PC1020PY112Mx2x1+5VS1SW PBC7R22kRESETVC C圖 復(fù)位電路和時鐘電路 基于單片機(jī)的籃球賽計時計分系統(tǒng)的設(shè)計 24 Y N Y N Y N N N Y Y 圖 主流程圖 定時清 0 甲乙兩隊分?jǐn)?shù)清0 開始 設(shè)置定時時間如： 20 分鐘 啟動鍵是否按下 倒計時開始定時 定時時間是否到 喇叭響十秒 暫停鍵是否按下 分?jǐn)?shù)設(shè)置鍵是否按下 交換鍵是否按下 對應(yīng)甲乙隊加減分?jǐn)?shù) 甲、乙隊交換分?jǐn)?shù)，并顯示 基于單片機(jī)的籃球賽計時計分系統(tǒng)的設(shè)計 25 抗干擾技術(shù) 單片機(jī)系統(tǒng)中抗干擾問題一直是設(shè)計中的一個十分重要的課題?？垢蓴_可以從軟件、硬件兩方面來提高系統(tǒng)的可靠性。 下面將從軟件方面 作出分析。 本設(shè)計抗干擾采用的是看門狗技術(shù)。 看門狗 ， 又叫 watchdog timer， 是一個定時器電路 ， 一般有一個輸入 ， 叫喂狗 ， 一個輸出到 MCU 的 RST 端 ， MCU 正常工作的時候 ，每隔一端時間輸出一個信號到喂狗端 ， 給 WDT 清零 ， 如果超過規(guī)定的時間不喂狗 ， (一般在程序跑飛時 )， WDT 定時超過 ， 就回給出一個復(fù)位信號到 MCU， 是 MCU 復(fù)位 。防止 MCU 死機(jī) 。 看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說程序跑飛 [11]。 在系統(tǒng)運(yùn)行以后也就啟動了看門狗的計數(shù)器，看門狗就開始自動計數(shù)，如果到了一定 的時間還不去清看門狗，那么看門狗計數(shù)器就會溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位。所以在使用有看門狗的芯片時要注意清看門狗。 硬件看門狗是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說在主程序的運(yùn)行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進(jìn)行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說 PC 指針不能回來。那么定時時間到后就會使單片機(jī)復(fù)位。常用的 WDT 芯片如 MAX81 504IMP 813 等。本設(shè)計采用的是 MAX813，芯片的原理圖及其與單片機(jī)的連接圖如圖 所示 ： 圖 MAX813與單片機(jī)的連接圖 軟件看門狗技術(shù)的原理和這差不多，只不過是用軟件的方法實現(xiàn)，我們還是以 51系列來講，我們知道在 51 單片機(jī)中有兩個定時器，我們就可以用這兩個定時器來對主程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。我們可以對 T0 設(shè)定一定的定時時間，當(dāng)產(chǎn)生定時中斷的時候?qū)趩纹瑱C(jī)的籃球賽計時計分系統(tǒng)的設(shè)計 26 一個變量進(jìn)行賦值，而這個變量在主程序運(yùn)行的開始已經(jīng)有了一個初值，在這里我們要設(shè)定的定時值要小于主程序的運(yùn)行時間，這樣在主程序的尾部對變量的值進(jìn)行判斷，如果值發(fā)生了預(yù)期的變化，就說明 T0 中斷正常，如果沒有發(fā)生變化則使程序復(fù)位。對于T1 我們用來監(jiān)控主程序的運(yùn) 行，我們給 T1 設(shè)定一定的定時時間，在主程序中對其進(jìn)行復(fù)位，如果不能在一定的時間里對其進(jìn)行復(fù)位， T1 的定時中斷就會使單片機(jī)復(fù)位。在這里 T1 的定時時間要設(shè)的大于主程序的運(yùn)行時間，給主程序留有一定的的裕量。而 T1的中斷正常與否我們再由 T0 定時中斷子程序來監(jiān)視。這樣就夠成了一個循環(huán)， T0 監(jiān)視T1， T1 監(jiān)視主程序，主程序又來監(jiān)視 T0，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行 [12]。 51 系列有專門的看門狗定時器 ,對系統(tǒng)頻率進(jìn)行分頻計數(shù) ,定時器溢出時 ,將引起復(fù)位 。 看門狗可設(shè)定溢出率 ,也可單獨(dú)用來作為定時器使用?？撮T狗使用注意：大 多數(shù) 51 系列單片機(jī)都有看門狗 ,當(dāng)看門狗沒有被定時清零時 ,將引起復(fù)位。這可防止程序跑飛。設(shè)計者必須清楚看門狗的溢出時間以決定在合適的時候，清看門狗。清看門狗也不能太過頻繁否則會造成資源浪費(fèi)。程序正常運(yùn)行時，軟件每隔一定的時間 (小于定時器的溢出周期 )給定時器置數(shù)，即可預(yù)防溢出中斷而引起的誤復(fù)位?？撮T狗運(yùn)用：看門狗是恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行及有效的監(jiān)視管理器（具有鎖定光驅(qū)，鎖定任何指定程序的作用，可用在家庭中防止小孩無節(jié)制地玩游戲、上網(wǎng)、看錄像）等具有很好的應(yīng)用價值。 “ 看門狗 ” 的設(shè)計思路： A、看門狗 定時器 T0 的設(shè)置。在初始化程序塊中設(shè)置 T0 的工作方式，并開啟中斷和計數(shù)功能。系統(tǒng) Fosc=12 MHz， T0 為 16 位計數(shù)器，最大計數(shù)值為 (2 的 10 次方 )1=65 535， T0 輸入計數(shù)頻率是 Fosc/12，溢出周期為 (65 535+1)／ 1=65 536(μ s)。 B、計算主控程序循環(huán)一次的耗時?？紤]系統(tǒng)各功能模塊及其循環(huán)次數(shù)，本系統(tǒng)主控制程序的運(yùn)行時間約為 16． 6 ms。系統(tǒng)設(shè)置 “ 看門狗 ” 定時器 T0 定時 30 ms(T0 的初值為 65 53630 000=35 536)。主控程序的每次循環(huán)都將刷新 T0 的初 值。如程序進(jìn)入“ 死循環(huán) ”