片机课程设计报告--电子记分牌.doc

第一章 系统概述1.1 背景知识 现在大多数比赛活动中，都会遇到要向观众和选手展示选手得分的情况，需要用到电子记分牌。由于单片机的集成度高，功能强，实用性好，特别是它具有重量轻，功耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特的优点，是单片机迅速得到了推广应用，目前已成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部位。本次设计的记分牌，也是充分利用了单片机的以上优点，因而具有电路简单，成本较低，灵敏可靠，操作方便的优点。1.2 设计内容及要求1.2.1 设计内容（1） 选51单片机，晶振采用12MHz。（2） 启动时现实的初始分数为50。（3） 选手每答对一题加1分；每打错加分和减分一题减1分。加分和减分分别由“加”、“减”按钮（K1和K2）实现。（4） 积分范围为0099。（5） 裁判按下复位按钮（K3）时，数码管显示初始分数50。（6） 按键按下时有提示声，当有键按下时蜂鸣器发出声音，按键释放时停止发声。1.2.2 设计要求（1） 按照要求完成系统分析及方案设计。（2） 完成硬件原理图的设计，并选择相关元器件。（3） 完成软件流程图的设计，编写相应的单片机控制程序。（4） 撰写设计报告。第二章 系统方案设计2.1 总体方案 电子记分牌的设计主要由单片机主控模块、显示模块、按键模块、电源模块、发声模块等组成，系统框图如图所示。图2.1 方案设计框图2.2 系统组成 硬件电路由晶振电路、复位电路、80C51单片机、独立式键盘、显示电路和蜂鸣器驱动电路组成。 软件部分主程序由初始化、显示程序、键盘扫描和按键处理程序、蜂鸣器发声程序和延时子程序等组成。第三章 基本硬件电路设计3.1 时钟电路单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准。80C51单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶振或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如下图所示。电容器Cl，C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在30pF。晶振频率的典型值为12MHz。内部振荡方式所得的时钟情号比较稳定，实用电路中使用较多，电路如图3.1。图3.1 时钟电路图3.2 复位电路复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的初态开始运行。当80C51单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。复位电路要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。图3.2 复位电路图3.3 键盘控制电路 由于在本设计中，一共需要三个按键，分别是加一键、减一键和复位键，考虑到使用按键较少，故选择用独立式按键。独立式按键使用简单，适合于按键较少的系统，其基本思想是将每个按键接在一根I/O口线上，当键没有被按下时，对应的I/O口显示高电平，当有键被按下时，相应的I/O口显示低电平，单片机就是通过检测I/O口的高低电平来判断是否有键被按下和具体的哪个键被按下，电路如图3.3。图3.3 按键电路图3.4 显示电路 显示电路由两个静态显示的数码管组成，分别接在P2口和P0口，,由于采用了共阳极数码管，故每位接一个非门电路，当单片机执行相应的按键程序时，就可以分别显示高位和低位，从而显示当前分数，电路如图3.4。 图3.4 显示电路图3.5 蜂鸣器驱动电路 设计要求当有键按下时，蜂鸣器响，按键释放时，蜂鸣器停止响。本设计采用三极管放大电路来驱动蜂鸣器。当没有键被按下时，P1.7口为低电平，三极管不导通，蜂鸣器不响；当有键被按下时，单片机将P1.7口置为高电平 ，三极管导通，蜂鸣器响，电路如图3.5。 图3.5 蜂鸣器驱动电路 3.6 电路原理图 根据以上分析，基于80C51单片机的电子记分牌电路中，电源电路为单片机以及其他模块提供标准5V电源。晶振电路为单片机提供时钟标准，使系统各部分能协调工作。复位电路为单片机提供复位功能。单片机作为主控制器，根据输入信号对系统相应的控制。数码管显示当前的分数。按键电路用来刷新选手的得分。蜂鸣器用作按键提示，当有键按下时蜂鸣器发出声音，按键释放时停止发声，总电路图如图3.6。 图3.6 电路原理图第四章 软件设计4.1 程序流程图图4.1 主程序流程图4.2 汇编语言程序 ORG 0000H MOV R1,#50H ;初始化 CLR P1.7 MOV DPTR,#TAB KB0: MOV A,R1 ; 显示程序 SWAP A ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,R1 ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR MOV P2,ASTART: MOV A,P3 ; 查询有无键被按下 MOV R0,A CJNZ A,#00H,KB1 LJMP KB3KB1: LCALL TM10ms ;调用10ms延时子程序消抖 MOV A,P3 CJNZ A,R0,KB3 SETB P1.7 ;若有键按下，让蜂鸣器响 MOV A,KP CJNZ A,#00H,START ;判断标志位，是否已被执行过 LJMP KB2 ;若没被执行过，则转执行KB2: JNB P3.5,K1 ;K1键按下，转加1子程序 JNB P3.6,K2 ;K2键按下，转减1子程序 LJMP K3 ;K3键按下，转复位子程序K1: MOV A,R1 ;加1子程序 ADD A,#01H DA A MOV R1,A SETB KP LJMP KB0K2: CLR C ; 减1子程序 MOV A,#9AH SUBB A,#01H ADD A,R1 DA A MOV R1,A SETB KP LJMP KB0K3: MOV R1,#50H ; 复位子程序 ETB KP LJMP KB0KB3: CLR P1.7 ;让蜂鸣器断 CLR KP ;清零执行标志位 LJMP KB0TM10ms: MOV R2,#14H ;10ms延时子程序TM: MOV R3,#0FFHTM3: DJNZ R3,TM3 DJNZ R2,TM RETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH第五章 总结 本次设计叙述了电子记分牌的基本原理及使用方法，给出了电子记分牌的设计方案、工作原理、硬件电路图以及软件流程图和汇编语言程序。本次设计的记分牌，充分利用了单片机的种种优点，具有电路简单，成本较低，灵敏可靠，操作方便的优点。 在做本次课程设计的过程中，我学到了很多东西，同时也发现自己存在不少的问题。通过本次课程设计，我对单片机有了更深的认识和理解，通过亲身实践掌握了它的工作原理，尤其是理解了单片机通用I/O口的原理以及连接使用，为以后学习和工作使用单片机积累了宝贵的经验。本次课程设计也培养了我独立思考和设计的能力，提高了自学的能力，并且学会了通过查阅资料掌握有关新知识的法方，为以后的学习和设计奠定了基础。在本次课程设计过程中，我也意识到自己的知识是很欠缺的，尤其是运用到实践中的能力还有待提高。同时，自己的实践能力还很差，不能把所学的知识灵活的顺利的运用到实践中去。 在本次课程设计过程中，我和同组的同学团结协作，互相帮助，互相学习，一起查阅资料，一起克服困难，得到了事半功倍的效果。 在本次课程设计中，虽然遇到了很多困难，但是有老师的悉心指导，是我们的设计少走了很多弯路，才使我们的设