电子乒乓球单片机课程设计报告课件

大连民族大学机电工程学院大连民族大学机电工程学院 自动化系自动化系 单片机系统课程设计报告单片机系统课程设计报告 题题 目：目：电子乒乓球电子乒乓球 专专 业：业：自动化自动化 班班 级：级：146 班班 学生姓名：学生姓名：马玉明马玉明 马国昊马国昊 指导教师：指导教师：刘岩川刘岩川 刘冠群刘冠群 设计完成日期：设计完成日期： 2016 年年 12 月月 30 日日 课程设计任务书 题目：电子乒乓球 课程设计时间： 2016.12.122016.12.30 一、设计任务 二、设计内容及要求 系统设计的方案； 软件仿真电路实现； 需要的详细材料； 实验电路焊接与调试； 设计的性能指标； 撰写设计报告； 资料归档。 三、设计重点 四、课程设计进度要求 2016.12.1212.18 文献检索，原理图及 PCB 板设计； 2016.12.1912.20 程序设计，软件仿真，材料采购； 2016.12.2112.23 硬件焊接调试； 2016.12.2412.28 软硬件联调； 2016.12.29 报告撰写； 2016.12.30 成果验收，答辩； 五、参阅书目 1 郭天祥.新概念 51 单片机 C 语言教程M.北京:电子工业出版社,2009. 2 胡汉才.单片机原理与接口技术M.北京: 清华大学大学出版社,2004.1- 505. 3 邢国泉. LM35 温度传感器的温度特性及其应用J. 医疗设备信息. 2007,11,25-28. 4 薛国红,赵修斌,卢艳娥等.零漂与增益控制对量化的影响分析J.西安：空 军工程大学,2008. 目目 录录 1 任务分析和性能指标任务分析和性能指标.1 1.1 任务分析1 1.2 性能指标1 2 总体设计方案总体设计方案1 2.1 硬件方案1 2.2 软件方案1 3 系统硬件设计系统硬件设计2 3.1 检测电路2 3.2 控制电路2 4 系统软件设计系统软件设计2 4.1.2 4.2.2 4.3.2 5 调试及性能分析调试及性能分析2 5.1 调试分析2 5.1.1 软件调试.2 5.1.2 硬件调试.2 5.1.3 系统功能调试.3 5.2 性能分析3 总总 结结3 参考文献参考文献4 附录附录 1 元器件清单元器件清单.5 附录附录 2 调试系统照片调试系统照片.6 1 1 任务分析和性能指标任务分析和性能指标 1.1 任务分析 此次我们的设计任务是，用单片机开发板设计一个电子乒乓球。通过我们 对乒乓球打法和规则的分析发现，它主要是实现两个人通过控制独立按键来控 制流水灯的左右移动。但前提是，当流水灯移到某一方的时候，这一方必须且 只能在超前或滞后 0.5 秒之内按下按键，否则对方得分并且用数码管把分数显 示出来。当某一方率先得满 11 分时，这方赢并且这方的数码管全亮 8，蜂鸣器 响。 1.2 性能指标 在规定时间内按下独立按键，来控制流水灯的左右移动。 通过按键按下的时间差来控制流水灯的流速。 在规定时间内没有按下按键时，对方得分用数码管显比分。 某一方率先得满 11 分这方赢并且蜂鸣器响。 2 2 总体方案设计总体方案设计 2.1 硬件方案 通过对产品功能的分析，其硬件主要有 LED 灯、数码管、单片机最小系统、 蜂鸣器等。 16 个 LED 灯我们通过单片机的 P1 端口来控制，用前四个端口控制 LED 灯的阴极，后四个端口通过控制 PNP 型三极管的基极电平，来间接控制 LED 灯的阳极，这样可以给 LED 灯充足的电流使其发光。 4 个数码管是通过单片机 P2 口的前四个端口和 P3 端口来控制。前四个端 口控制三极管的基极电流来间接控制数码管的阳极，P3 端口控制数码管的阴极。 这样可以给数码管充足的电流使其发光。 蜂鸣器通过 P2.7 端口控制。P2.7 端口直接控制三极管的的基极电流来间接 控制蜂鸣器的阳极电流使其有充足的电流放光。 2.2 软件方案 通过对系统功能的分析，其主要有发球判断、按键扫描、LED 灯左右移动、 接球判断、数码管计分、输赢判断、蜂鸣器响、延时等功能子程序组成。所以 我们主要先进行每一个子程序的撰写，并进行调试，然后进行主程序的撰写并 用主程序来调用这些子程序，然后进行总体调试。 3 3 硬件设计硬件设计与实现与实现 3.1 检测电路 3.2 控制电路 4 4 软件设计软件设计与实现与实现 4.1 主程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV DPTR,#TAB MOV 30H,#03H LCALL DISPLAY MOV P1,#00H CLR P2.7 LCALL DELAY1S MOV P1,#0FFH SETB P2.7 4.2 子程序 YF: MOV P1,#0EEH;点亮 D1 JB P0.2,YF LCALL Delay50ms JB P0.2,YF LJMP LOOP1 ZF: MOV P1,#77H;点亮 D16 JB P0.0,ZF LCALL Delay50ms JB P0.0,ZF LJMP LP2 LOOP1: LCALL LM MOV TMOD,#01H MOV TL0,#00H MOV TH0,#4CH 5 MOV R2,#10 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA JNB P0.0,LP1 LJMP YOUDEFEN LP1:LCALL Delay50ms JNB P0.0,LP2 LJMP YOUDEFEN LP2:LCALL RM MOV TMOD,#01H MOV TL0,#00H MOV TH0,#4CH MOV R2,#10 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA JNB P0.2,LP3 LJMP ZUODEFEN LP3:LCALL Delay50ms JNB P0.2,LP4 LJMP ZUODEFEN LP4:LJMP LOOP1 LM: JB P0.0,LM1 LJMP YOUDEFEN LM1:CLR P1.0 LCALL LOOP JB P0.0,LM2 LJMP YOUDEFEN LM2:CLR P1.1 LCALL LOOP JB P0.0,LM3 LJMP YOUDEFEN 6 LM3:CLR P1.2 LCALL LOOP JB P0.0,LM4 LJMP YOUDEFEN LM4:CLR P1.3 LCALL LOOP RET LOOP: CLR P1.4 LCALL Delay50ms SETB P1.4 CLR P1.5 LCALL Delay50ms SETB P1.5 CLR P1.6 LCALL Delay50ms SETB P1.6 CLR P1.7 LCALL Delay50ms MOV P1,#0FFH RET RM:JB P0.2,RM1 LJMP ZUODEFEN RM1:CLR P1.3 LCALL LOOP2 JB P0.2,RM2 LJMP ZUODEFEN RM2:CLR P1.2 LCALL LOOP2 JB P0.2,RM3 LJMP ZUODEFEN RM3:CLR P1.1 LCALL LOOP2 JB P0.2,RM4 LJMP ZUODEFEN 7 RM4:CLR P1.0 LCALL LOOP2 RET LOOP2: CLR P1.7 LCALL Delay50ms SETB P1.7 CLR P1.6 LCALL Delay50ms SETB P1.6 CLR P1.5 LCALL Delay50ms SETB P1.5 CLR P1.4 LCALL Delay50ms MOV P1,#0FFH RET ZUODEFEN: DEC 30H LCALL DISPLAY LJMP YF YOUDEFEN: INC 30H LCALL DISPLAY LJMP ZF YYING: MOV P3,#00H MOV P2,#0FFH CLR P2.2 CLR P2.3 LCALL DELAY1S LJMP YYING ZYING: MOV P3,#00H 8 MOV P2,#0FFH CLR P2.0 CLR P2.1 LCALL DELAY1S LJMP ZYING DISPLAY: MOV DPTR,#TAB MOV P3,#0FFH CLR A MOV A,30H cjne a,#0,DI1 LJMP ZYING DI1:CJNE A,#6H,DI LJMP YYING DI:MOVC A,A+DPTR MOV P3,A MOV P2，#00H RET Delay50ms: MOV R3,#200 Del2: MOV R4,#250 DJNZ R4,$ DJNZ R3,Del2 RET DELAY1S: MOV R3,#5 D2:MOV R4,#250 D3:MOV R5,#200 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D3 DJNZ R3,D2 RET TAB: DB 0Xc0,0Xf9,0Xa4,0Xb0,0X99,0X92,0X82 END 9 5 调试及性能分析调试及性能分析 5.1 调试分析 5.1.1 软件调试软件调试 在进行软件调试的时候，出现各种各样的错误。比如使用短跳转程序的时 候，出现了超出其跳转的范围，所以就只能用长跳转来代替。其次就是地址没 有定义或者是定义重复，也就是重名的现象，这只能修改其地址名字使之不要 重名就可以了。 上面那些错误是经常出现也是比较容易处理的，但是下面这些错误出现的 概率虽不是很高，但是很难处理。例如，虽然程序逻辑上是真确的但是就是会 提示有错误。这种错误常常就是一些隐藏的错误，必须对数据存储单元的大小 和有没有被占用要进行分析，所以是比较难得。 5.1.2 硬件调试硬件调试 完成了对硬件 PCB 图的设计，还要对硬件实物电路板进行调试。我们的电 路板主要有 LED 灯、数码管、蜂鸣器、按键、电源开关、USB 接口和复位按 钮。首先我们编写了一个简单的调试程序，就是将单片机 mcu 的 P0、P1、P2、P3 端口全给低电平，理论上所有的 LED 灯和数码管都会亮还有 蜂鸣器也会响。这些进过测试完好之后再进行独立按键的调试经过调试之后， 发现除了数码管和电源开关外基本都好。电源通过观察电路板发现电源开关少 了一根出线，相当于直接被短了，而数码管虽然都亮，但是在进行控制的时候 没法实现单独控制只能一起控制。 5.1.3 系统功能调试系统功能调试 经过上面的两个步骤之后，我们就进行产品的系统功能调试。也就是说将 软件烧写到 MCU 里面让硬件电路板实现我们所需的功能。 这一步的第一步就是进行程序的烧写，由于我们电路板上没有烧写程序的 接口，所以只能通过其他的开发板来烧写程序软后，再将 MCU 芯片移到我们 的电路板上进行调试。由于开发板是转接口线烧写程序，所以会出现各种不兼 容性问题。这使得我们的调试时间大大增加。不过最后基本上还是达到了最初 设计要求的功能。 10 5.2 性能分析 和最初的设计要求进行对比，虽然有一定的差距和不同，但是大体上还是 实现了设计要求的功能。能够通过独立按键在规定的时间内按下实现流水灯的 左右移动，但是缺少了加速功能。在数码管进行比分显示方面，虽然和预先的 有所差别，但还是实现了计分的功能，因为硬件的原因只能设计成这样了。 11 总总 结结 通过此次单片机课程设计，我掌握了设计一个电子产品的基本步骤及方法。 我们这次设计的是电子乒乓球，这次的设计让我们懂得了如何用软件设计相应 的电路图及对应的 PCB 图。刚开始的时候对电路原理图还是了解一点的，但对 PCB 图几乎是一无所知。但经过上网搜索和向老师讨教之后，最终还是完成了 PCB 图的设计直到出板。这个过程只有亲身体验了之后才能真正的了解完全的 掌握。同样，电子产品主要的部分就是软件，就是大家都熟悉的程序的编写。 在刚开始进行编程的时候我们几乎没有什么思路，毕竟是第一次进行产品功能 程序的编写，所以难免会是忙受忙脚。进过几天的准备之后我们进行程序的编 写，但是编到一半的时候，发现编不下去了，因为错误太多了，所以就重新开 始编写了。吸取上次的错误教训，这次我们打算一个一个的编写。也就是将所 有的子程序分开的来写，写好一个调试成功后再写下一个，最后用主程序将这 些子程序进行组合。经过垂死挣扎之后还是成功了。这次的编写虽然不是很完 美但也不是很糟糕。这次的单片机课设让门学到了很多很多，我相信这会为我 们以后职业生涯打下一个很好的基础的。 12 参考文献参考文献 1 郭天祥.新概念 51 单片机 C 语言教程M.北京:电子工业出版社,2009. 2 胡汉才.单片机原理与接口技术M.北京: 清华大学大学出版社,2004.1- 505. 3 邢国泉. LM35 温度传感器的温度特性及其应用J. 医疗设备信息. 2007,11,25-28. 4 薛国红,赵修斌,卢艳娥等.零漂与增益控制对量化的影响分析J.西安：空 军工程大学,2008. 5 马忠梅，刘滨等. 单片机 C 语言 Windows 环境编程宝典M. 北京: 北京航 空航天大