【正文】 控制由k7鍵完成。如果上半場(chǎng)賽程時(shí)間沒(méi)有到0000時(shí)，則此時(shí)按下k7鍵，只會(huì)暫停比賽，不能交換分?jǐn)?shù)。因此，k7鍵完成三重功能，即：?jiǎn)?dòng)，暫停，比分交換。其中計(jì)分是用6個(gè)LED顯示器。 賽程結(jié)束報(bào)警當(dāng)比賽結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出10秒鐘報(bào)警聲，提示賽程結(jié)束。7段共陰LED顯示數(shù)碼管等電子元件完成顯示設(shè)計(jì)在電路上的實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)采用的是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷小[1,2]。下面是用PROTEL畫的總體電路圖22[3,4]。 單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介MCS51是指由美國(guó)INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了很多品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用8051來(lái)稱呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合會(huì)看到8031的名稱。AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 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)，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案[5,6]。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。段式與數(shù)碼管類似，行點(diǎn)陣式一般是英文字符，全點(diǎn)陣式可顯示任何信息， 如漢字、圖形、圖表等。在本次設(shè)計(jì)中，采用的是靜態(tài)顯示。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷小[1,2]。 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~~9十個(gè)數(shù)字，因此我們選用CD4511為L(zhǎng)ED顯示器的譯碼芯片。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。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。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。74LS21是雙4輸入與門。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。 報(bào)警器 報(bào)警器的分類蜂鳴器有兩類3大品種。所有蜂鳴器都有兩種類型：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)[9]。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、震動(dòng)膜片以及外殼等組成。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。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。振蕩電路如下圖32所示。諧振器本身對(duì)外接電容CC2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，而使用陶瓷諧振器建議選擇40pF。圖32 時(shí)鐘振蕩電路 計(jì)時(shí)電路原理本次設(shè)計(jì)中的計(jì)時(shí)部分采用的是7段共陰LED顯示數(shù)碼管以及CD4511芯片構(gòu)成。同時(shí)，CD4511的輸出直接與LED的a~~g相接，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)BCD的顯示。 計(jì)時(shí)電路的工作原理計(jì)時(shí)電路如圖33所示，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[11]。這時(shí)，~~D端，送完后，將LE清零。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。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)。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。如果比賽中，裁判叫暫停，則只要按一下K7鍵，即可暫停計(jì)時(shí)。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。 串行接口工作原理MCS51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。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)。本次設(shè)計(jì)的計(jì)分電路中，我們使用集成電路CD4094。其中引腳分布圖中2腳DATA為串行數(shù)據(jù)輸入腳；3腳CLOCK為時(shí)鐘脈沖輸入；11111腳為并行8位數(shù)據(jù)輸出，前7腳與LED顯示器a~~g引腳相連，11腳置空；8腳接地；16腳接電源5V。有關(guān)74LS21集成電路的引腳分布及內(nèi)部原理構(gòu)造如下圖34所示：圖34 74LS21引腳圖74LS21芯片的主要引腳說(shuō)明：14腳為電源腳7腳接地113為與門輸入腳8腳為與門輸出腳 計(jì)分電路原理圖計(jì)分電路原理圖如圖35所示。其工作過(guò)程如下：按鍵開(kāi)關(guān)K1~~K4組成甲、乙兩隊(duì)加減分控制。當(dāng)按鍵開(kāi)關(guān)K1~~K4四個(gè)按鍵的任何一個(gè)一位按下時(shí)，與門的8腳輸出都會(huì)產(chǎn)生低電平使單片機(jī)中斷，從而使相應(yīng)LED顯示。圖35 計(jì)分電路原理圖 球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的工作過(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)碼管全部顯示為0000和000 000；然后我們按照計(jì)時(shí)電路中的K5鍵來(lái)設(shè)置比賽時(shí)間的十位數(shù)，例如比賽時(shí)間上半場(chǎng)為20分鐘，則通過(guò)K5鍵，使數(shù)碼管1顯示“2”即可；再按下K6鍵，設(shè)置比賽時(shí)間的個(gè)位數(shù)，使數(shù)碼管2顯示“0”即可。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)采用到計(jì)時(shí)方式，即從20分鐘減為0分鐘表示上半場(chǎng)結(jié)束。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。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。下半場(chǎng)的流程和上半場(chǎng)基本上是一樣的。單片機(jī)編程常用的語(yǔ)言是C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言，最終都要轉(zhuǎn)為Intel HEX格式或二進(jìn)制格式(Binary)文件拷入單片機(jī)芯片內(nèi)。 編程設(shè)置及總流程框圖編程前，必須設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)以及控制信號(hào)。本次設(shè)計(jì)的程序流程圖如下圖41所示： 圖41 程序流程圖 主要模塊說(shuō)明 計(jì)時(shí)部分模塊流程 按下調(diào)時(shí)開(kāi)關(guān)，產(chǎn)生低電平立即數(shù)00H取出，LE輸出高電平，然后將LE清零開(kāi)放定時(shí)中斷啟動(dòng)定時(shí)器，T0開(kāi)始定時(shí)定時(shí)中斷初始化調(diào)用定時(shí)中斷程序 圖42 計(jì)時(shí)部分流程圖 記分部分模塊流程按下計(jì)分鍵輸出低電平，外部中斷產(chǎn)生調(diào)用中斷程序串行數(shù)據(jù)輸出移位脈沖輸出顯示數(shù)據(jù)，兩隊(duì)相應(yīng)比分變化串行口發(fā)送完畢，標(biāo)志清零圖43 計(jì)分部分流程圖 系統(tǒng)調(diào)試 軟件調(diào)試上電時(shí)對(duì)系統(tǒng)中進(jìn)行檢測(cè)是單片機(jī)程序中的一個(gè)良好設(shè)計(jì)。很多有經(jīng)驗(yàn)的單片機(jī)設(shè)計(jì)者都會(huì)在系統(tǒng)上電時(shí)（特別是第一次上電時(shí)）進(jìn)行全面的檢測(cè)，或者更進(jìn)一步，將系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)中分為測(cè)試模式和正常運(yùn)行模式，通過(guò)加入測(cè)試模式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)，使得系統(tǒng)的批量檢測(cè)更為方便容易。比如：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。因