基于单片机AT89C51的乒乓球程序课程设计报告解读

1、宁波技师学院课程设计报告论文题目基于 AT89C51 的 乒乓 球 程 序专业班级： 学生姓名： 学 号：指导教师：宁波技师学院二零一三 年 十 月摘要单片机自 20世纪 70年代问世以来， 以极高的性价比， 受到人们的重视和关 注应用很广、发展很快。单片机以体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不 高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、 开发价位容易。由于具有上述优点，在我国单片机已广泛地应用 在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体 化设备等各方面，而 51 单片机是各个单片机中最典型最有代表性的一种。这次 课题设计通过对它的学习、应用，以 AT89C51 为核心

2、，辅以必要的电路，设计 了一个简易的电子时钟，它由直流电源供电，通过数码管显示时间，调整时间， 从而达到学习、设计、开发软、硬件的目的。关键词： 单片机；乒乓球程序，数码管显示； LED 灯显示乒乓球行程目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 引言 1.系统总体设计 2. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2.1系统结构 2. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 系统设计方案 2. HYPERLINK l bookmark

3、14 o Current Document 硬件设计 3. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 单片机最小系统 3.3.1.1复位电路 3.3.1.2时钟电路 5. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3.2控制电路 6.数码管的引脚及其作用 7.数码管显示电路 7. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 软件设计 8. HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 主程序流程图 8.4.2按键扫描 8.按键扫描流程

4、图 错. 误！未定义书签。按键扫描程序 错. 误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 制作与调试 1.6. HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 制作步骤与重点 1.6 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 结论 1.8. HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 致谢 1.9. HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 参考文献 2.0. HYPERLINK

5、 l bookmark52 o Current Document 附录 1系统实物图 2.1. HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 附录 2实验原理图 2.2. HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 附录 3系统仿真图 2.2.附录 3系统仿真图 2.3. HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 附录 4程序清单 2.4. HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 附录 5PCB图 3.4.附录 6 元器件清单3.5

6、.宁波技师学院课程设计1 引言当今，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，微型计算机的应用已渗透到生产、生活的各个方面。其中单片微型计算机虽然问世不久，然而体积小、价廉、功能强，其销售额以每年近 80%的速率增长。 他的性能不断提高，适用范围愈来愈宽，在计算机应用领域已占有日益重要的地位。单片微型计算机简称单片机，又成为控制器。他是在一块半导体上，集成了CPU、ROM 、RAM 、I/O 接口、定时器 /计数器、中断系统等功能部件，构成了一台完整的数字计算机。单片机在生产生活中的许多方面得到广泛的应用，例如，生活中五彩变幻的霓虹灯，手机通信，温度检测，流量控制等都涉及到单片机。单片机的应用

7、结束了计算机专业人员 “垄断”计算机系统开发与应用的时代，他 既给各种专业人员、特别是许多工程技术人员带来了学习和掌握计算机技术的 紧迫性，同时也带来了可能性，因为组成计算机应用系统变得容易、 “平凡 ”， 增强了人们进入这一领域的信心 单片机的历史非常短暂，然而发展十分迅猛。自 1971年美国 Intel 公司首先研 制出 4 位单片机 4004以来，他的发展可粗略划分为四个阶段： 第一阶段 1971 1976年，属萌芽阶段。 发展了各种 4位单片机，多用于家用电 器、计算器、高级玩具。第二阶段 19761980年，为初级 8 位机阶段，发展了各种中、低档 8位单片 机，典型的如 MCS-4

8、8系列单片机，片内含多个 8 位并行 I/O 接口、一个 8位 定时器/计数器，不带串行接口， 其功能可以满足一般工业控制和智能化仪器仪 第三阶段 19821983年，高级 8 位机阶段，发展了高性能的 8 位单片机，例 如 MCS-51 系列单片机，它带有串行 I/O 接口和多个 16位定时器 /计数器，具 有多级中断功能。这一阶段进一步拓宽了单片机的应用范围，使之能用于智能 终端、局部网络接口，并挤入了个人计算机领域。表等的需要。宁波技师学院课程设计2 系统总体设计系统结构根据于设计思想，做系统的结构框图如下图 2-1 所示图 2-1 系统的结构框图系统设计方案数字时钟设计主要包括单片机最

9、小系统、控制电路、显示电路，利用AT89C51 的处理能力来作为一个乒乓球游戏程序、 、宁波技师学院课程设计硬件设计单片机最小系统单片机最小系统是以 AT89C51为核心， 由单片机、 时钟电路、复位电路组 成，如图 3-1 最小系统复位电路复位操作上有上电复位和手动复位，上电复位是在上电瞬间，电容充电电 流最大，电容相当于短路， RST 端为高电平，实现上电复位，当电容两端电压 达到电源电压时，电容充电电流为零，电容相当于开路 RST 端为低电平，程序 正常运行。如图 3-2 上电复位电路宁波技师学院课程设计图 3-2 上电复位电路手动复位是在按键按下时， RST端直接与 VCC 接通，为高

10、电平形成复位， 同时电容被短路放电； 按键松开时， VCC 对电容充电， 充电电流在电阻上， RST 依然为高电平，仍是复位，充电完成后，电容相当于开路， RST 端为低电平， 单片机正常工作。如图 3-3 按键复位电路图 3-3 按键复位电路宁波技师学院课程设计时钟电路单片机内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路， XTAL1 和 XTAL2 分 别为振荡电路的输入端和输出端。在 XTAL1 和 XTAL2 引脚外接定时元件，振 荡电路就产生自激振荡，定时元件通常采用由石英晶体和电容组成的并联谐振 回路，晶体频率可以在 1.2MHZ 到 12MHZ 之间，电容起频率微调作用。如图 3-4 时

11、钟电路宁波技师学院课程设计控制电路控制电路通过按钮使单片机以设定输入的 I/O 口接通电源地使之变为低电平，再通过单片机内的程序的设定，运行相应的程序，在通过设定输出的 I/O口进行输出，使之按下按键后，在显示出相应的功能。如图 3-5 控制电路图 3-5 控制电路宁波技师学院课程设计3.3 数码管显示电路数码管的引脚及其作用图 3-6 共阳极数码管如上图 3-6 共阳极数码管 所示，共阳极低电平有效，根据要显示的数字进行选择 这些引脚的高低电平。数码管显示电路单片机把内部的程序中的乒乓球比赛完成后，成绩显示图 3-7 数码管显示电路宁波技师学院课程设计软件设计主程序流程图4-1 所示针对于设

12、计思想，做程序流程图如下图宁波技师学院课程设计按键功能P2.0 上启动P2.1 下启动P2.2 1 号选手P2.3 2 号选手主程序ORG 0000HJMP STARTORG 0030HSTART:MOV P0,#00HMOV P1,#00HMOV P2,#00HMOV P3,#00HMOV R4,#00HMOV R5,#00HLOOP1:;判断上下发球MOV P1,#000H10宁波技师学院课程设计MOV P2#000HJBP2.0,LOOPZJBP2.1,LOOPYJMP LOOP1LOOPZ:MOVR4,#02HMOVDPTR,#TAB1JMPMANILOOPY:MOVR4,#01HMO

13、VDPTR,#TAB2JMPMANIMANI:；循环，并判断中途是否有人击球JB P2.2,YSJB P2.3,ZSMOVA,R0MOVCA,A+DPTRMOV P1,A宁波技师学院课程设计11BDX:BDX1:ZBJ:LCALL DELAYINC R0CJNE R0,#08H,MANIJMP BDX；2 号击球，输出结果MOV R0,#00HCJNE R4,#01H,BDX1LCALL ZBJJMP JG；1 号击球，输出结果CJNE R4,#02H,BDXLCALL YBJJMP JG；延时MOV R3,#4K3: MOV R2,#250K2: MOV R1,#250K1: NOP宁波技师

14、学院课程设计12ZCG:CK:YBJ:MOVK6:NOPDJNZR1,K1DJNZR2,K2DJNZR3,K3JB P2.2,ZCGMOVR5,#03HJMPCKMOVR5,#01H按键等待JB P2.2,$RETR3,#4MOV R2,#250K5:宁波技师学院课程设计13K4:MOVR1,#250NOPNOPDJNZR1,K4DJNZR2,K5DJNZR3,K6JB P2.3,YCGMOVR5,#04HJMPCD按键等待MOVR5,#02HYCG:JB P2.3,$CD:JG:RET;结果输出CJNE R5,#01H,JG1；1 号接球成功JMP LOOPZ宁波技师学院课程设计14JG1:

15、JG2:JG3:YS:CJNE R5,#02H,JG2JMP LOOPYCJNE R5,#03H,JG3JMP YSCJNE R5,#04H,JGJMP ZSMOV P1,#0FFHMOV P3,#0A4HJMP LOOP1；2 接球成功；2 号胜；1 号胜；2 号胜出结果输出ZS:MOV；1 号胜出结果输出P1,#0FFHMOV P3,#0F9HJMP LOOP115宁波技师学院课程设计DELAY:MOV R3,#4J3:MOV R2,#250J2:MOV R1,#250J1:NOPNOPDJNZ R1,J1DJNZ R2,J2DJNZ R3,J3RETTAB1:DB 001H,002H,0

16、04H,008H,010H,020H,040H,080HTAB2:DB 080H,040H,020H,010H,008H,004H,002H,001HEND16宁波技师学院课程设计制作与调试制作步骤与重点在开始制作电路板之前，先把程序编写出来，经过PROTUE仿S 真，在仿真过程中出现指示灯不亮，或是数码管出现乱码，就把程序的结构变化一 下就恢复正常，由此看出程序的结构错误能直接阻碍程序的正常运行，因此程 序的编写是至关重要的。而在制作 PCB板之前，由于对于制作 PCB没有多少经 验，因此只有先制作原理图，一是因为能降低错误发生的概率，能快速的查出 错误的地方，二是能导入 PCB能快速的制作

17、， 所以先是画出原理图， 进行核对， 在核对完之后，根据从仓库领取的元件， 进行元件测绘 （特别是重要的元件必须 要精确 ） 后，开始制作 PCB板，在 PCB的制作中由于怕在腐蚀过程中出现意外， 因此把线径的宽度为 1mm，焊盘的直径为 2mm，孔的直径为 1mm。制作完之后， 先把 PCB与原理图核对几遍， 确认无误后，用 A4纸打印，再把元件放上去进行 核对（特别是单片机与数码管的引脚） ，确认完后再打印到热转印纸上。 在覆铜 板制作之前应先把板上氧化的部分用砂纸磨去，再把 PCB印到覆铜板上，之后 进行腐蚀，之后打孔焊接完后，用万用表进行测量，检查是否短路、短路、虚 焊，检查完毕后将程

18、序写入单片机内，再进行通电测试。调试方法及要求 给系统上电后，数码管亮，数码显示数据“8”，按下 P2.0后,LED 灯从上往下依次亮，到最后一灯时判断，如果这时P2.3 按下，则灯依次返回亮，到第一个灯时则轮到发球方判断；若最后一 灯时 P2.3未及时按下则判断按下 P2.0 的一方胜出， 数码管显示 2，反之显示 1；P2.1、 P2.2 的效果一样，只是反向。如图5-1宁波技师学院课程设计17所示。图 5-1 调试方法18宁波技师学院课程设计结论通过这次对数字钟的设计与制作，让我们了解了设计电路的程序，也让我 们了解了数字钟的原理和设计理念。要设计一个电路总要对着一个参考电路图 才可以连

19、接，但是最后的成品却不一定与想象的完全一样，因为在事迹接线中 有着各种各样的条件制约，所以要合理布局这样连出来的成品才比较美观。设 计过程中，在一次又一次的失败面前，我没有退缩，而是勇敢的去面对，积极 的去解决，充分运用所学知识和他人的帮助，最终取得了成功。通过亲自动手 制作，试验，遇到问题，解决问题，我们巩固了书本的知识，同时也学到了新 的学问，明白了实践的可贵性。动手能力的提高，细心与耐心的培养，品尝自 己劳动成果的喜悦，是我们在这次课程设计中最大的收获。19宁波技师学院课程设计致谢感谢陈罗迪同学提出的电路制作上的建议与帮助，感谢陈弢、唐幼军老师 在程序功能给予的建议与各种文件资料让我对编

20、程更加的熟练。宁波技师学院课程设计20参考文献单片微型计算机原理与应用（第二版） 主编 张立红 电子技术基础（第四版） 张毅刚 . 单片机原理与应用设计 张洪润等 . 单片机应用技术教程 杨美仙. 单片机的发展及其应用 J. 科技信息 （学术研究） 张志利. FPGA的单片机多机串行通信网络 J.宁波技师学院课程设计21附录 1 系统实物图宁波技师学院课程设计22附录 2 实验原理图宁波技师学院课程设计23附录 3 系统仿真图宁波技师学院课程设计24附录 4 程序清单定义 *SZ EQU20H;计时计数FZ EQUR2;分钟HZ EQUR1;时钟DH EQU R6;定时小时DF EQU R7;

21、定时分钟SJ EQU 21H;连击计数XS_DK EQU P2;数码管显示端口DQZ EQU R0;按键扫描：当前值ZQZ EQU 60H; 之前值ZAQZ EQU R3;再前值LJ EQU R4;连击累加XT EQU R5;选通暂存NZ BIT P1.7;闹钟标志及指示ZDBS BIT P1.6;整点指示AN EQU P1;按键XT_D EQU P3;选通端口ZS BIT P1.5;秒针指示K0 BIT P1.0;按钮 1，分钟加K1 BIT P1.1;按钮 2，分钟减25宁波技师学院课程设计K2 BIT P1.2;按钮 3，时钟加K3 BIT P1.3;按钮 4，时钟减K4 BIT P1.

22、4;按钮 5，定时ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPT0ZDORG001BHLJMPT1ZDORG0030H主程序MAIN: LCALL CSHA1: CJNE FZ,#00,SSCLR ZDBSSS: JB K4,SS1JNB K4,$CPL NZSS1: SJMPA1初始化 *CSH: MOVTMOD,#11HMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HMOV TH1,#0FCHMOV TL1,#18HSETB EASETB TR0SETB TR1SETB ET026宁波技师学院课程设计SETB ET1MOV HZ,#0MOV FZ,#0MOV XT,#7FHC

23、LR NZRET*T0中断T0ZD: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H INC SZCPL ZSSETB ZDBSRETI;*T1中断 *T1ZD: MOV TH1,#0FCHMOV TL1,#18HLCALL NZXSLCALL AJ_SMLCALL PDJNB NZ,A2LCALL DPDLCALL DXSSJMP A3A2: LCALL XSA3: RETI27宁波技师学院课程设计;* 判断时分秒钟 *PD: MOV A,SZCJNEA,#6000,L1MOVSZ,#0INC FZL1: CJNEFZ,#60,L2MOVFZ,#0INC HZL2: CJNEHZ,#2

24、4,FH1MOVHZ,#0FH1: RET;* 判断闹钟设置时分秒钟 *DPD: CJNE DF,#60,E1MOVDF,#0E1: CJNEDH,#24,FRMOVDH,#0FR: RET按键扫描 *8AJ_SM:MOV ZAQZ,ZQZMOVZQZ,DQZLCALL DMMOVA,DQZJZ KSRCJNEA,ZQZ,KS2CJNEZAQZ,#0,KSSJMPKS1KS: INC LJCJNE LJ,#200,KSR28宁波技师学院课程设计KS1:JNB NZ,KKSLCALL DCZSJMP KS2KKS:LCALL CZKS2:MOV LJ,#0KSR:RETDM:MOV A,ANOR

25、L A,#0E0HCPL AJZ RK1JB K0,RK2MOV DQZ,#1SJMP RKRRK1:MOV DQZ,#0SJMP RKRRK2:JB K1,RK3MOV DQZ,#2RK3:JB K2,RK4MOV DQZ,#3RK4:JB K3,RKRMOV DQZ,#4RKR:RET按键具体操作 *CZ:CJNE DQZ,#1,S1INC FZSJMP FHS1: CJNE DQZ,#2,S229宁波技师学院课程设计CJNEFZ,#0,LLMOVFZ,#60LL:DECFZSJMPFHS2: CJNEDQZ,#3,S3INC HZSJMPFHS3: CJNEDQZ,#4,FHCJNEHZ

26、,#0,PL2MOVHZ,#24PL2: DEC HZSJMPFHFH: RET定时按键操作 *DCZ: CJNEDQZ,#1,S5INC DFSJMP FHRS5: CJNE DQZ,#2,S6CJNE DF,#0,LLAMOV DF,#60LLA: DEC DFSJMP FHRS6: CJNE DQZ,#3,S7INC DHSJMP FHR30宁波技师学院课程设计S7: CJNE DQZ,#4,FHRCJNE DH,#0,PL3MOV DH,#24PL3: DEC DHFHR: RET数字钟显示 *XS: MOVXT_D,#0FFHMOVA,XTRL AMOVXT,ACJNEXT,#0FEH,Q1MOVA,HZMOVB,#10DIVABMOVSJ,ALCALL XS_SJMOVXT_D,XTSJMPQ4Q1: CJNE XT,#0FDH,Q2MOVA,HZMOVB,#10DIVABMOVSJ,BLCALL XS_SJMOVXT_D,XTSJMPQ4Q2: CJNE XT