篮球竞赛30秒计时器毕业设计,,.doc

哈尔滨学院工学院电子信息工程课程设计报告电子课程设计报告题 目： 篮球竞赛30秒计时器 系 别 ： 工学院1专 业 ： 电子信息工程 1班 级 ： 电子三班姓 名 ： 付莹学 号 ： 12043326 指导教师： 林泽鸿 2014. 12. 29摘 要 本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛30秒计时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是以时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。关键词 计时器 ； 光电报警 ； 模块化. 第一章 计 时 器 概 述1.1 计时器的特点及应用 随着社会文明的进步和科学技术的发展，先进的电子技术在各个学科和技术领域占有不可或缺地位。在我国现代化建设的发展进程中，数字电子技术的应用也越来越广泛。而计时器恰恰是数字电子技术的一个重要组成部分，计时器是一个用来实现计数功能的时序部件，它不仅可以用来计脉冲个数，还常用来做数字系统的定时、分频，执行数字运算，以及其他特定的逻辑功能等等。 1.2 设计任务及要求1.2.1基本要求：(1) 具有显示30秒计时功能；(2) 系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；(3) 在直接清零时，要求数码管显示器灭灯；(4) 计时器为30秒递减计时，其计时间隔为1秒； (5) 计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。1.2.2 设计任务及目标： （1） 根据原理图分析各单元电路的功能； （2） 熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能； （3） 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求； 2.1、设计任务目的 1.根据单片机课程所学内容，结合其他相关课程知识，设计电子秒表，以加深对单片机知识的理解，锻炼实践动手能力，为以后的毕业设计和工作打下坚实基础；2.熟悉汇编语言或C语言的程序设计方法，熟悉51系列单片机的使用；3.掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、I/O口、串行口通讯等功能；4.掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现22 设计方案使用STC89C51单片机作为核心控制部件，采用12M晶体振荡器及30PF微小电容构成振荡电路；用1个四位一体共阴极数码显示管作为显示部分，构成数字式秒表的主体结构，配合独立式键盘和复位电路完成此秒表的计时、清零、停止、增减初始时间等各项功能2.3.1 8421BCD码递减计数器模块计数器选用汇总规模集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加锁计数器，它采用8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。图2-3是74LS192外引脚及时序波形图。图中、分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端（上升沿有效）。是异步并行置数控制端（低电平有效）， 、分别是进位、借位输出端（低电平有效），CR是异步清零端，D3-D0是并行数据输入殿，Q3-Q0是输出端。74192的功能表见下表2-1所示。其工作原理是：当=1，CR=0时，若时钟脉冲加到端，且=1 2.4电路设计2.41单片机最小系统设计1.时钟电路在XTAL1、XTAL2的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。在本设计中采用的12M的石英晶振。和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时，电容可以在2040pF之间选择。2.复位电路复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。上电瞬间，电容两端电压不能突变，此时电容的负极和RESET相连，电压全部加在了电阻上，RESET的输入为高，芯片被复位。随之+5V电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于0，芯片正常工作。并联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下按键使RST管脚出现高电平达到手动复位的效果。3.EA/VPP（31脚）的功能和接法51单片机的EA/VPP（31脚）是内部和外部程序存储器的选择管脚。当EA保持高电平时，单片机访问内部程序存储器；对于现今的绝大部分单片机来说，其内部的程序存储器（一般为flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存储器，而是直接使用内部的存储器。4.P0口外接上拉电阻51单片机的P0端口为开漏输出，内部无上拉电阻。所以在当做普通I/O输出数据时，由于V2截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号（即高电平）正常输出，必须外接上拉电阻。2.4.1程序如下unsigned char Tab1 =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; / 段码表 unsigned char Tab2 =0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; / 个位段码表 unsigned int x; unsigned char k; sbit int0=P32; sbit int1=P33; sbit SUB60=P11; sbit S60=P12; sbit K5=P13; sbit K6=P14; sbit K7=P15; sbit K8=P16; /* 延 时 1ms 基 准 */ void delay1ms(unsigned int i) unsigned char j; while(i-) for(j=0;j125;j+) /1ms 基准延时程序 12MHZ 晶振 ; /* * * 数 码 管 显 示 程 序 */ void Display(unsigned int x) P2=0xfe; /P2.0 引脚输出低电平，DS6 点亮 P0=Tab1x/1000; /显示百位 delay1ms(6); P2=0xfd; /P2.1 引脚输出低电平，DS6 点亮 P0=Tab1x%1000/100; /显示十位delay1ms(6); P2=0xfb; /P2.2 引脚输出低电平，DS6 点亮 P0=Tab2x%100/10; /显示个位 delay1ms(6); P2=0xf7; /P2.3 引脚输出低电平，DS7 点亮 P0=Tab1x%10; /显示 0.1 位 delay1ms(6); P2=0xff; /* 函数功能：主函数 */ void main(void) x=0; TMOD=0x01; / TMOD=0000 0001B,使用计数器 T0 的工作方式 1 EA=1; /开起总中断 ET0=1; /允许定时器 T0 的中断 EX0=1; /允许外中断 INT0 IT0=1; /INT0 为下负脉冲触发方式TH0=(65536-50000)/256; /计数器 T0 高 8 位赋初值 TL0=(65536-50000)%256; /计数器 T0 低 8 位赋初值 TF0=0; /溢出标志位清零 while(1) /* *K5 P1.3 按一次加 1 开关 S1*/ if(K5=0) delay1ms(20); if(K5=0) x=x+10; while(!K5); /摁键关断 摁一次触发一次 /*K6 P1.4 按一次减 1 开关 S2*/ if(K6=0) delay1ms(20); if(K6=0) if(x=0) x=10; /在 00.0 的时候停止 x=x-10; while(!K6); /摁键关断 摁一次触发一次 /* * *K7 P1.5 初 始 值 赋 值 为 60.0 秒 开 关 S5*/ if(K7=0) delay1ms(20); if(K7=0) x=600; /赋初值 60.0 秒 while(!K7); /摁键关断 摁一次触发一次 /* * *S60 控 制 60S 停 止 开 关 P1.2*/ if(x=600) if(S60=0) /如果 P1.2 口是低电平，秒表变化范围 00.060.0 TR0=0; /* *K8 P1.6 清零 clear0 摁键开关 S3*/ if(K8=0) delay1ms(20); /延时消震 if(K8=0) x=0; TR0=0; /数据清 0 数码管显示 000.0 /溢出标志位清 0 /*数码管显示*/ Display(x); /*INT0 中断函数 用于开始或暂停开关 S4* */ void begin_stop() interrupt 0 if(int0=0) delay1ms(30); /延时消震 if(int0=0) TR0=TR0; /按键摁一次 读秒开始或暂停 if(x=0&SUB60=0) TR0=0; /* *T0 计数器中断 控制每隔加 0.1 秒*/ void add_one0() interrupt 1 k+; if(k=2) k=0; TF0=0; if(SUB60=1) /当 P1.1 口是高电平时秒表加 0.1s /当 P1.1 口是低电平时秒表减 0.1s x=x+1; /秒表加 0.1s else x=x-1; /秒表减 0.1s if(x=0) TR0=0; if(x=9999) TR0=0; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; /计数器 T0 高 8 位赋初值 /计数器 T0 低 8 位赋初值2.4.2数码管显示模块设计显示部分采用动态显示。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的共阴极增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的位选通端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。动态显示是利用人眼视觉暂留特性来实现显示的。事实上，显示器上任何时刻只有一个数码管有显示。由于各数码管轮流显示的时间间隔短、节奏快，人的眼睛反应不过来，因此看到的是连续显示的现象。为防止闪烁延时的时间在1ms左右，不能太长，也不能太短。2.3.3 辅助时序控制模块为了保证系统的设计要求 , 在设计控制电路时 , 应正确处理各个信号之间的时序关系。从系统的设计要求可知 , 控制电路要完成以下四项功能 : 操作 “直接清零”开关时 , 要求计数器灭灯。 闭合 “启动” 开关时 , 计数器应完成置数功能 , 显示器显示 30 秒字样 ; 断开“启动”开关时 , 计数器开始进行递减计数。 当 “暂停 / 连续”开关处于 “暂停”位置时 , 控制电路封锁时钟脉冲信号 CP , 计数器暂停计数 , 显示器上保持原来的数不变 ，“暂停 / 连续” 开关处于“连续”位置时 , 计数器继续累计计数。 当计数器递减计数到零 ( 即定时时间到 ) 时 , 控制电路应发出报警信号 , 使计数器保持零状态不变 , 同时报警电路工作。如图2-7所示. 当计数到零时,两计数器借位端输出多为低（0）,故本设计将高位片借位反馈到二极管负极性端,此时+5V电源经1k电阻使发光二极管发出光电报警信号,完成报警功能,而在递减计数时,端输出为高（1）,二极管不报警. 图2-9 74LS48管脚图2.共阴极七段LED显示器是较常用的显示数码管，但在使用时要注意的是：1.看清楚自己用的数码管是共阴极还是共阳极的，最好在焊之前用万电用表测一下它的极性，其管脚图如下图2-10所示，如果为共阴极的，其管脚COM端接地；如果为共阳极的，起管脚COM段要接高电平。2.还要注意在数码管电路上加上一保护电阻，起限电流的作用。图2-10 共阴极七段LED显示器管脚图 第三章 安装与测试 3.1 电路的安装电路安装要注意几个原则：1.先装矮后装高、先装小后装大、先装耐焊的等；2. 布线尽量使电源线和地线靠近实验电路板的周边，以起一定的屏蔽作用；3. 最好分模块安装等等。此外焊接时不能出现虚焊、假焊、漏焊，更不能出现过焊，因为有些器件，不能耐高温，比如焊接三极管时，电烙铁绝对不能停留太久。3.2 电路的调试 调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部分的接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。再接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。 第四章 设计体会 这次的实现设计，是我感受最深收获最大的一次。最为一个电子系的学生，设计肯定是我们以后的发展方向。这正好是一次最好的理论结合实践。从通过理论设计，到仿真软件仿真，