【正文】 料和程序命令，因此整個(gè)過(guò)程時(shí)間安排不合理。 西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 23 結(jié) 論 在本次設(shè)計(jì)中，我通過(guò)基于典型單片機(jī) AT89C51 的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，對(duì)于單片機(jī)工作原理，功能有了宏觀的了解，并對(duì)單片機(jī)匯編程序的應(yīng)用有了新的、進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。 4． 仿真結(jié)束，系統(tǒng)再次進(jìn)入 IDLE 狀態(tài)，閑置，等待下次 INTO 的輸入。 3．程序進(jìn)入計(jì)分中斷服務(wù)程序，由于系統(tǒng)工作方式為方式 0， 與 同時(shí)輸出信號(hào)， 為多位時(shí)鐘脈沖信號(hào)。判斷引腳 的數(shù)值，因?yàn)? 連接計(jì)分電路部分中的 CD4094 的 DATA 腳，使用軟件仿真，將 的數(shù)值由 1 修改為 0。由于這是軟仿真，無(wú)法加入 INTO信號(hào)，所以我們手動(dòng) 將 的數(shù)值由 1 修改為 0，程序才得以執(zhí)行。 （ 3） 如果代碼有修改， 再次對(duì)代碼進(jìn)行檢查。 （ 2）對(duì)各個(gè)子程序進(jìn)行測(cè)試。檢查代碼的錯(cuò)誤，建立自己的代碼檢查表，對(duì)經(jīng)常易錯(cuò)的地方進(jìn)行檢查?？偩€即沒(méi)有互相短路，也沒(méi)有連接到 “ 地 ” 上。這主要通過(guò)寫(xiě)入和讀出的數(shù)據(jù)保持一致。 因此，程序在啟動(dòng)時(shí)（至少在第一次上電啟動(dòng)時(shí)）一定要對(duì)外部 RAM 進(jìn)行檢測(cè)。比西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 22 如：系統(tǒng)的外部 RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）是單片機(jī)系統(tǒng)中常用的器件。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該細(xì)細(xì)考慮將各個(gè)使用到的芯片、接口設(shè)計(jì)成容易使用軟件進(jìn)行測(cè)試的模式。 西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 20 定 時(shí) 中 斷 初 始 化按 下 調(diào) 時(shí) 開(kāi) 關(guān) ， 產(chǎn) 生 低電 平開(kāi) 放 定 時(shí) 中 斷立 即 數(shù) 0 0 H 取 出 ， L E 輸出 高 電 平經(jīng) 過(guò) P 1 . 0 發(fā) 送 代 碼 ， 然后 將 L E 清 零啟 動(dòng) 定 時(shí) 器 ， T 0 開(kāi) 始 定時(shí)調(diào) 用 定 時(shí) 中 斷 程 序 圖 32 計(jì)時(shí)部分程序流程圖 計(jì) 分 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 計(jì) 分 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的流程圖如下圖 33 所示。以使單片機(jī)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。 總體設(shè)計(jì)模塊分為計(jì)時(shí)模塊和計(jì)分模塊兩部分。 5．改變編程單元的地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，重復(fù) 1— 5 步驟，直到全部文件編程結(jié)束，每個(gè)字節(jié)寫(xiě)入周期是自身定時(shí)的，通常約為 。 3．激活相應(yīng)的控制信號(hào)。具體過(guò)程是： 1．在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)，這里為 33H， 34H， 35H， 36H，37H， 38H， 6 個(gè)地址符。 編程單元的地址加在 P1 口和 P2 口的 — （ 11 位地址范圍為0000H— 0FFFH），數(shù)據(jù)從 P0 口輸入，引腳 、 、 、 的電平設(shè)置參考校驗(yàn)電路， /PSEN 為低電平， RST 保持高電平， EA/Vpp 引腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電壓， ALE/PROG 引腳輸入編程脈沖。同型號(hào)的 74 系列、 74HC 系列、 74LS 系列芯片，邏輯功能上是一樣的。 74LS21 是雙4 輸入與門(mén)。 CD4094 是 8 位移位寄存器，它主要完成串行輸入，并行輸出 8 位數(shù)據(jù)的功能，所以又叫 8 位串/并轉(zhuǎn)換器。譯碼器屬于非時(shí)序電路，其輸出狀態(tài)與時(shí)鐘無(wú)關(guān)，僅取決于輸入的 BCD 碼。鎖存器的作用是避免在計(jì)數(shù)過(guò)程中出現(xiàn)“跳數(shù)現(xiàn)象”，便于觀察和記錄。 CD4511 芯片介紹 在本次設(shè)計(jì)中，由于只要求 LED 顯示器顯示 0~9 這十個(gè)數(shù)字，因此我們選用 CD4511 為 LED 顯示器的譯碼芯片。然后在 RD/ 輸出時(shí)顯示為 001 000。單片機(jī)的 RXD 每次發(fā)送 6 個(gè)數(shù)據(jù)，分別對(duì)應(yīng)以 33H， 34H， 35H， 36H，37H， 38H 為偏移首地址單元里的數(shù)據(jù)。在 RXD/ 引腳輸出數(shù)據(jù)的過(guò)程中，連續(xù)使單片機(jī) RD/ 引腳輸出 6 次高電平 6，這樣便使6 片 CD4094 中得到不同的顯示代碼，然后使單片機(jī) RD/ 引腳輸出 為 低電平，將 6片 CD4094中顯示代碼送 LED顯示器顯示，便得到結(jié)果，顯示為 001 000。將 8 位數(shù)據(jù)順利送到串行 /并行轉(zhuǎn)換器 CD4094 中 。由于串行口的工作方式設(shè)置為方式 0。假設(shè)比賽剛開(kāi)始，雙方比分為 000 ： 000，當(dāng)某一時(shí)刻之后，當(dāng)甲隊(duì)加分時(shí)，則按下 K1 鍵，這時(shí)K1=0（低電平），其余 K2K3K4=111（為高電平） K1K2K3K4 相與之后的結(jié)果為低電平，這時(shí)與門(mén) 8 腳輸出的低電平到 AT89C51 的 腳，使其外部中斷INT0[16]發(fā)生中斷，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) 06H（因?yàn)?LED 顯示常數(shù)表 TAB 的偏移地址為36H， 36H 首先是指向 LED 顯示常數(shù)表 TAB 中第一個(gè)數(shù)據(jù) 3FH 的，當(dāng) K1 按下時(shí)，相當(dāng)于將 33H 地址加 1，這時(shí)便指向第二數(shù)據(jù) 06H，即對(duì)應(yīng)字母代碼關(guān)系表中的加 1）。西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 16 因?yàn)榘存I開(kāi)關(guān)按下時(shí)為低電平。按鍵 K1~K4 一端接地，另一端輸入與門(mén) 74LS21 的 9腳， 10 腳， 12 腳， 13 腳，以及單片機(jī) AT89C51 的 ， ， ， ，8 腳接 AT89C51 的 腳。 西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 15 1A11B2NC31C41D51D6GND7VCC142Y82A92B10NC112C122D13U174LS21D1LEDK1 K2 K3 K42345678RST9RXD10TXD11INT012INT113T014T115WR16RD17XTAL218XTAL119GND2012122232425262728PSEN29ALE30EA313233343537363839VCC40U2AT89C51116R1AVCCSTRCLKDATA 圖 29 計(jì)分電路原理圖 4． 計(jì)分電路的工作原理 計(jì)分電路主要由單片機(jī) AT89C51，串行 /并行轉(zhuǎn)換器 [15]（ CD4094）， LED顯示器， 74LS21 以及按鍵開(kāi)關(guān)組成。有關(guān) 74LS21 集成電路的引腳分布及內(nèi)部原理構(gòu)造如圖 28 所示。其中 2 腳 DATA 為串行數(shù)據(jù)輸入腳；3 腳 CLOCK 為時(shí)鐘脈沖輸入； 1 1 11 腳為并行 8 位數(shù)據(jù) 輸出，前 7 腳與 LED 顯示器的 a~g 引腳相連， 11 腳置空； 8 腳接地； 16 腳接電源 5V。 CD4094 是 8 位移位西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 14 寄存器，它主要完成串行輸入，并行輸出 8 位數(shù)據(jù)的功能，是典型的串行 /并行轉(zhuǎn)換芯片。在不同工作方式中，由時(shí)鐘振蕩頻率的分頻可由定時(shí)器 T1 的溢出率 [14]確定，使用十分方便靈活。在 一定條件下，向 SBUF 寫(xiě)入數(shù)據(jù)就啟動(dòng)了發(fā)送過(guò)程；讀 SBUF 就啟動(dòng)了接收過(guò)程。 串行端口有一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器 SBUF[13] (在特殊功能寄存器中的字節(jié)地址為 99H)，該寄存器為發(fā)送和接收所共同。其中，方式 0 主要用于外接移位寄存器，以擴(kuò)展單片機(jī)的 I／ O電路；方式 1 多用于雙機(jī)之間或者與外設(shè)電路的通信；方式 2， 3 除有方式 l的功能外，還可用作多機(jī)通信，以構(gòu)成分布式多微機(jī)系統(tǒng) [10]。 1． 串行接口工作原理 MCS51[9]系列單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)串行 I／ O 端口，通過(guò)引腳 RXD(P3． 0)和 TXD(P3． 1)可與外設(shè)電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信。它能同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，還能作為同步移位寄存器使用。 西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 13 圖 26 時(shí)鐘振蕩電路 圖 27 外部時(shí)鐘電路 本次設(shè)計(jì)使用的是石英晶體諧振器，因此采用 30pF 的電容，頻率大小采用 12MHZ 與 6MHZ 均可，這里采用的是 12MHZ 晶振。在外接時(shí)鐘的情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘脈沖的輸入端， XTAL2 則懸空。諧振器本身對(duì)外接電容 C C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度以及溫度的穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用 30pF，而建議若使用陶瓷諧振器選擇 40pF。 振蕩電路如圖 26 所示。 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的 高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入和 輸出端。如果比賽中，裁判叫暫停，則只要按西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 12 一下 K7 鍵，即可暫停計(jì)時(shí)。定時(shí) T0 計(jì)數(shù) 60 秒后中斷返回，繼續(xù)定時(shí)計(jì)數(shù)下一個(gè) 60 秒；同時(shí)則在 4 位 LED 顯示器上顯示“4459” 四位數(shù)，表示時(shí)間已過(guò)去 1 秒鐘，即為 44 分 59 秒。 時(shí)間設(shè)置完成后，啟動(dòng)定時(shí)器 T0 開(kāi)始定時(shí)計(jì)數(shù)。調(diào)時(shí)按鍵開(kāi)關(guān)每按一次，數(shù)字自動(dòng)加 1，直到調(diào)到需要設(shè)置的時(shí)間即可。這時(shí)，只要將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)過(guò) P1 口的 送到 CD4511 的輸入端 A~~D 端，送完后，將 LE 清零。 西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 11 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U48051C030UFC130UFY112MHZ+C322UFVCCVCCK5K7K6R?1K7126U5BELL 圖 25 計(jì)時(shí)電路原理圖 4．計(jì)時(shí)電路的工作原理 計(jì)時(shí)電路主要由開(kāi)關(guān) K5~~K7，單片機(jī) AT89C51，譯碼器以及 LED 顯示器構(gòu)成。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動(dòng)發(fā)聲。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、震動(dòng)膜片以及西安數(shù)字技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 10 外殼等組成。所有蜂鳴器都有兩種類(lèi)型：純蜂鳴器和帶驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器，蜂鳴器都是用音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)的， 都 是交流驅(qū)動(dòng) 。 表 22 模擬過(guò)程表 2．報(bào)警器 （ 1） 報(bào)警器的分類(lèi) 蜂鳴器有兩類(lèi) 3 大品種 。為了使顯示效果更加穩(wěn)定，可以使每個(gè)數(shù) 碼管所顯示的數(shù)字不斷的重復(fù)，但其中重復(fù)頻率達(dá)到了一定的程度的時(shí)候，加之人眼睛本身的視覺(jué)暫留效果的作用，便可以看到相當(dāng)穩(wěn)定的“ 5678”四個(gè)數(shù)字。再將顯示的數(shù)字“ 5”延時(shí) 5~10ms，以造成視覺(jué)暫留效果；同時(shí)代碼由 送出。（如果 LED 為共陰極則 ~~輸出為高電平，如果 LED 為共陽(yáng)極則 ~~ 輸出為低電平。 圖 23 靜態(tài)顯示圖 圖 24 動(dòng)態(tài)顯示圖 由于所有的段選碼連在一起，所以同一瞬間只能顯示同一種字符。下圖 24 為 4 位 LED 顯示器動(dòng)態(tài)顯示電路。 本設(shè)計(jì)采用的便是此種顯示方式。 這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于：在同一時(shí)間可以顯示不同的字符；但缺點(diǎn)就是占用端口資源較多。 所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O接口 [5]用于筆劃段字形代碼。 （ 2） LED 顯示器顯示方式 點(diǎn)亮 LED 顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示；二是動(dòng)態(tài)顯示。 如圖 22 所示 。中 7 個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成 “ 日 ” 字形，另一個(gè)點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用， 它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。 （ 1） LED 結(jié)構(gòu)與原理 圖 21 為典型的數(shù)碼管 。由于這兩種顯示器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，接口容易實(shí)現(xiàn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。下半場(chǎng)的流程和上半場(chǎng)基本上是一樣的。由于加分、減分我們采用中斷完成，且加、減分的中斷優(yōu)先權(quán)小于計(jì)時(shí)電路中的中斷優(yōu)先權(quán)，所以不會(huì)對(duì)計(jì)時(shí)電路造成影響。在整個(gè)賽程中，我們還要對(duì)兩隊(duì)比分進(jìn)行及時(shí)刷新，這時(shí)我們通過(guò)計(jì)分電路 圖 29 中的 K1~K4 鍵完成此功能，K1 和 K2 鍵完成甲隊(duì)加分、減分， K3 和 K4 鍵完成乙隊(duì)加分、減分。時(shí)間設(shè)置好時(shí)，等待賽程開(kāi)始，當(dāng)裁判吹響哨聲時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)，這時(shí)計(jì)時(shí)電路便開(kāi)始工作，計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)方式，即從 20 分鐘減為 0 分鐘表示上半場(chǎng)結(jié)束。 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器電路工作過(guò)程 整個(gè)籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器的工作過(guò)程如下：首先在比賽之前，接通電源，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，此時(shí)計(jì)時(shí)電路與計(jì)分電路中的共陰極數(shù)碼管分別顯示為 0000 和000000；然后我們按照計(jì)時(shí)電路圖 25