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音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制与开发 摘要 随着计算机技术的飞速发展，基于p c 机的测试记录系统正向高速、高效、智能化、 多功能化、多样化方向发展。把计算机技术运用到音乐、体育专业技能测试中，充分利 用其准确、高速、高效、数据便于加密和海量存储及强大的数据处理功能，研制开发音 乐、体育专业技能测试评分记录系统，成为需要深入探讨和解决的课题之一。 在音乐、体育专业技能测试中，传统方法由儿位考评员分别对一位考生的专、p 技能 表现或作品打分并人工记录成绩，再人工录入到计算机的数据库中。这样不仅耗费大量 人力、物力，测试速度慢，而且人为因素较多，易产生不公平现象。为改变这种不科学 的评分方法，我们研制了音乐、体育专业技能评分微机记录系统。该系统由p c 记录主 机和多台微电脑分数输入器组成。采用该系统，各位考评员独立地对某个考牛的表现评 分，并把分数输入到微电脑分数输入器中，打分情况用高亮度大数码管实时的显示，然 后通过电缆传送到记录成绩的主计算机中，根据记分规则对分数进行处理后，记录在考 试成绩数据库中，并把最后成绩用高亮度大数码管醒目地显示，并当场打印，让考生在 自己的成绩单上通过按手印等形式对成绩加以确认。实现了考试的公开、透明。该系统 还可以根据姓名或考号随时查询、显示、打印，还可以对考生的成绩进行统计分析。该 系统还设计了考生基本情况管理子系统，管理子系统仅限于对考生基本情况的管理，不 会涉及到考试成绩的修改，保证了考试成绩的严肃性。使用评分记录统计系统，能够克 服传统评分方法存在的弊端，增加了考试的透明度，减轻了考评员及录入人员的负担， 减少了出错的几率。对于推动音乐、体育高考的科学化、公开化、信息化建设具有重要 意义。 本系统在硬件配置上由多套微电脑评分输入器、微电脑分数显示器与一台记录成绩 的主计算机组成。在软件上由汇编程序支持微电脑评分输入器的数据输入、成绩显示、 与主机的通信等功能；由p c 机客户端程序实现成绩的显示、存储、处理、打印、成绩 查询、考生基本情况管理、与从机通信等功能。选用w i n d o w s 9 5 9 8 2 0 0 0 作为操作系 统，m i r c o s o f tv i s u a lf o x p r o6 0 做为数据库管理系统，b o r l a n dd e l p h i 6 0 作为 客户端应用程序的开发工具，采用8 0 c 5 1 单片微处理器为核心控制器件，与相应的接口 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 电路共同组成数据采集前端。本系统具有应用程序界面友好、操作方便、数据保密性强 等特点。 本文主要阐述音乐、体育专业技能评分记录系统的设计思想，主要功能和特点，以 及涉及到的主要技术及其原理和实现方法。第一章主要阐述系统可行性、必要性和重要 性及评分自动记录系统的整体设计方案。主要是从数据采集电路的设计、数据库管理工 具的选择、应用程序开发工具的选择等方面进行论述。第二章详细阐述了音乐、体育专 业考试评分微电脑分数输入器与显示器的系统设计包括硬件设计和支持硬件实现预定 功能的软件设计。第三章详细介绍了p c 机客户端应用程序各功能模块的软件设计，重 点分析了p c 机与多台单片机通信功能的实现。第四章对本系统进行了总结。 本课题将计算机这一现代高性能的信息处理工具引入到音乐、体育专业技能的评分测试 中，为考场上的公平竞争，公正选拔优秀人才提供了强有力的技术手段。该系统的成功 研制可以促进考试评分的科学化、考试的透明化、公开化。因此其应用前景十分广阔， 具有较高的推广价值。 关键词： 音乐、体育专业技能测试单片机d b m s 串行多机通信客户端应用程序 分类号：g 4 3 4 l i t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t o fd r a d e i n gw r i t ed o w n a n d s t a t i s t i cs y s t e mo nm u s i c a n d s p o r t sp r o f e s s i o n a l s k i l l st e s t s a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n ta tf u l ls p e e d o ft h et e c h n o l o g yo ft h ec o m p u t e r ，a n dt e s t i n g w r i t e d o w n i n gs y s t e m b a s e do np ci ss t i l l g o i n gt h r o u g h a ni n t e l l e c t u a l i z e d m u l t i f u n c t i o n a l ，d i v e r s i f i e d ，a n ds p e e d yd e v e l o p m e n t a p p l yt h et e c h n o l o g y o ft h e c o m p u t e rt ot h ep r o f e s s i o n a lt e c h n i c a la b i l i t yo fm u s i c a n ds p o r t sw h i l et e s t i n g ，f u l l y u t i l i z ei t sa c c u r a t e ，h i g h s p e e d ，h i g h e f f i c i e n t ，d a t ae a s ye n c r y p t i n ga n dm a g n a n i m i t y s t o r i n ga n ds t r o n gd a t ap r o c e s s i n gf u n c t i o n ，d e v e l o pt h em u s i c ，p r o f e s s i o n a ls k i l l s t e s t so fs p or t sa n d g r a d e i n g w r i t ed o w nt h es y s t e m ，i tb e c o m e so n eo ft h es u b j e c t so f d e e pp r o b e i n ga n ds o l v i n g i nt h e p r o f e s s i o n a l t e c h n i c a l a b i l i t y o fm u s i ca n d s p o r t s t h e t r a d i t i o n a l p r o f e s s i o n a ld i s p l a y i n g o rw o r kg i v i n gam a r ka n da r t i f i c i a lr e c o r da c h i e v e m e n to f t e c h n i c a la b i l i t yt oa ne x a m i n e es e p a r a t e l yo fp e r s o nw h oc h e c k sa n dr a t eb ys e v e r a l m e t h o da n dt h e ni n p u ti ti nt h ed a t a b a s eo ft h ec o m p u t e r a r t i f i c i a l l y n o to n l yc o n s u m e al a r g ea m o u n to fm a n p o w e r , m a t e r i a lr e s o u r c e sl i k et h i s i ti ss l o wt ot e s t ，b u ta l s o t h e r ea r em o r eh u m a nf a c t o r s i ti sa p tt op r o d u c et h eu n f a i rp h e n o m e n o n i no r d e rt o c h a n g e t h i sk i n do fm e t h o do f g r a d i n g n o t s c i e n t i f i c ，w ed e v e l o p m u s i ca n d p r o f e s s i o n a lt e c h n i c a la b i l i t yo fs p o r t sw r i t i n gd o w nt h es y s t e mo nc o m p u t e r t h i s s y s t e m m a k e s u pb y t h eh o s tp ca n d m a n yi n p u t t i n g d e v i c eo fm a r ko f m i c r o c o m p u t e r s e sa d o p t t h i ss y s t e m ，s u r v e i l l a n t sg r a d e1 0b e h a v i o ro fe x a m i n e ea c e r t a i n i n d e p e n d e n t l y ，a n di n p u tt h em a r ki n t h ei n p u t t i n gd e v i c eo fm a r ko ft h e m i c r o c o m p u t e r , t h es i t u a t i o ni si nc h a r g eo ft h er e a l t i m ed i s p l a yw i t ht h eh i g hl i g h tb i g n u m b e rt og i v eam a r k ，t h e nc o n v e yt ot h em a s t e rc o m p u t e rw h i c hw r i t e sd o w nt h e s c o r et h r o u g ht h ec a b l e ，t h er u l ec a r r i e so nt h em a r kt r e a t e d l ya c c o r d i n gt ok e e p i n g t h es c o r e ，w r i t ed o w ni nt h ed a t a b a s eo ft o t a lm a r k so ft h ee x a m i n a t i o n a n dm a n a g e a n ds h o wt h el a s ta c h i e v e m e n t s t r i k i n g l yw i t ht h eh i g hl i g h tb i gn u m b e r ，a n dt y p eo n t h es p o t 1 e tt h ee x a m i n e ec o n f i r mt h ea c h i e v e m e n t t h r o u g ht h e f o r n lo f p u t t i n go n e s f i n g e r p r i n t e t ci no n e so w ns c h o o l r e p o r t t h e o n e st h a th a v er e a l i z e dt h e e x a m i n a t i o na r eo p e n t r a n s p a r e n t s y s t e mt h i sc a na l s ot e s ta c c o r d i n gt on a m en o i n q u i r ea b o u t s h o w ，t y p ea ta n yt i m e ，c a na l s oc a r r yo ns t a t i s t i c a la n a l y s i st ot h e e x a m i n e e 。s a c h i e v e m e n t s y s t e mt h i sd e s i g ne x a m i n e eb a s i cs i t u a t i o n m a n a g e s u b s y s t e m m a n a g es u b s y s t e ml i m i t e dt ot h ec o n t r o lo v e re x a m i n e e sb a s i cs i t u a t i o n o n l ya l s o ，w i l ln o ti n v o l v et h er e v i s i n go ft o t a lm a r k so ft h ee x a m i n a t i o n ，g u a r a n t e et h e l l i 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 s e r i o u s n e s so ft h et o t a lm a r k s o ft h ee x a m i n a t i o n i si tw r i t ed o w ns y s t e mo fc o u n t i n g t og r a d et ou s e ，c a no v e r c o m et r a d i t i o ng r a d ed r a w b a c k t h a tm e t h o ds t o r ei n ，h a v e i n c r e a s et h et r a n s p a r e n c yo ft h ee x a m i n a t i o n ，h a sl i g h t e n n e dt h ep e r s o n s w h oc h e c k a n dr a t ea n di n p u tp e m o n n e l 。sb u r d e n ，h a v er e d u c e dt h ep r o b a b i l i t ym a k i n gm i s t a k e s 、 t h i sp r o g r a mb a s e so nt h ep r i n c i p l eo fs e r i a ic o m m u n i c a t i o nb e t w e e np ca n d s i n g l ec h i p ，w i t hah a r d w a r ec o n f i g u r a t i o no fah o s tp c ，ag r a d i n gi n p u tc o m p u t e r ，a m a r ks h o w i n gc o m p u t e r , p l u sas o f t w a r eo fa na s s e m b l e rw h i c hs u p p o r t st h ea b o v e f u n c t i o n s ，a n dc l i e n tp r o g r a m sw h i c hs u p p o r t s t h e a p p l i c a t i o n s ，i n c l u d i n g m a r k s h o w i n g m e m or y ，p r o c e s s i n g ，p r i n t i n g ，q u e r y , t e s t e r d a t a m a n a g e m e n t ，a n d c o m m u n i c a t i o n sw i t ht h ea e a c h e dc o m p u t e r , e t c a p p l y i n gw i n d o w s9 5 9 8 1 2 0 0 0a s t h eo p e r a t i n gs y s t e m ，m i c r o s o f tv i s u a lf o x p r o6 0a st h ed b m s ，b o r l a n dd e l p h i6 0 a st h e r e s e a r c h i n g i n s t r u m e n to fc l i e n t a p p l i c a t i o n ，a n d 8 0 c 5 1 s i n g l ec h i p m i c r o p r o c e s s o ra st h ec o r ec o n t r o lu n i t ，c o n s t i t u t i n gad a t ag a t h e r i n gb a s ew i t hi t s c o r r e s p o n d i n gi n t e r f a c ec i r c u i t ，t h i sp r o g r a mc h a r a c t e r i z e sb ya na m i c a b l ei n t e r f a c e ， c o n v e n i e n to p e r a t i o n ，a n dh i g hs e c r e c y t h i st h e s i se n d e a v o r st os k e t c ht h ep r i n c i p l e f u n c t i o n ，t r a i t s ，a sw e l la st h em a j o r t e c h n i q u e s a n dr e a l i z a t i o n a p p r o a c h e su p o nt h em u s i ca n ds p o t ss k i l lt e s t i n g a u t o n o m o u sr e c o r d i n g c h a p t e ro n e e x p o u n d s t h er e s e a r c hb a s i sa n di t sf e a s i b i l i t y ， n e c e s s i t yc h a p t e rt w og i v e sa no v e r a l li n t r o d u c t i o nt ot h ep r o g r a mf r o mt h e f o l l o w i n g p e r s p e c t i v e s ：d e s i g n i n go fd a t ag a t h e rc i r c u i t ，t h es e l e c t i o no fd b m si n s t r u m e n t ，a n d t h a to f a p p l i c a t i o ni n s t r u m e n t c h a p t e r f o u re l a b o r a t e so nl h ed o w n t o e a r h d e s i g n i n ga st ot h ec o m p u t e r i z e di n p u ta n do u t p u to fg r a d i n g ，i n c l u d i n gt h eh a r d w a r e d e s i g n i n ga n dt h a to fs o f t w a r ew h i c hs u p p o r t st h ef o r m e r c h a p t e rf i v ec o n c e n t r a t e s o nt h ep cc l i e n ta p p l i c a t i o nd e s i g n i n g ，w i t ht h ef o c u so nt h er e a l i z a t i o no f s i n g l ec h i p c o m m u n i c a t i o n t h em a i nb o d yo fl h i st h e s i si sc h a p t e rt h r e e f o u r t h i sp r o g r a mi n d u c e sc o m p u t e r t e c h n i q u e sc h a r a c t e r i z e db yh i g h p o w e r e di n f o d i s p o s a l i n t oas p e c i f i ct e s t g r a d i n g i tp r o v i d e st e c h n i c a la p p r o a c h e st o af a i r c o m p e t i t i o na n d i fs u c c e e d e d ，i tw i l lb o o s tt h e t r a n s p a r e n c y ，o p e n n e s sa n ds c i e n c eo f t e s tg r a d i n g ，a n dt h u sh o l dah i g h l y e x t e n d i n gv a l u ea n dp r o m i s i n gm a r k e t k e yw o r d s ：m u s i ca n ds p o t ss k i l lt e s t i n g ，s i n g l ec h i pt e c h n i q u e ，m u l t i c o m p u t e r s e r i a lc o m m u n i c a t i o n ，c l i e n t a p p l i c a t i o n c a t e g o r yn u m b e r ：g 4 3 4 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得 ( 注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学 位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：f 司数莨 导师签字： ，破代 j 签字日期：2 0 0 4 年争月“日 签字日期：20 0 4 年么月衫日 来缝作者、导师同意 全文公布 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 第一章音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统总体设计 1 1评分记录统计系统技术要求 在高等院校音乐、体育专业招生考试中，专业技能考试是本专业考试的基础，专业 技能评分记录统计的公正准确是能否招收到具有合格专业技能考生的保证。 音乐、体育专业考试评分记录统计系统使用时，可根据要求设几位监考人员同时评 分，然后根据具体要求，去掉一个最高分，去掉一个最低分，求其平均分，或者直接求 平均分，作为最后的成绩。并保留各个监考人员的原始评判的记录。在对某个考生的表 现评分后，各监考人员通过分数输入器键盘的输入评判的分数，输入的分数利用高亮度 大数码管实时的显示。允许考生对自己的成绩提出异议，经计算机处理后的平均成绩也 显示出来，实现考试成绩公开透明。随后打印成绩单，考生通过签名对自己的成绩加以 确认，确认无误后，数据存入计算机中存档，以备与其他文化课成绩相加，作为高考的 最后成绩。考生成绩可以根据考号随时查询、打印、显示。 传统的评分记录方法由多名监考人员参与，监考人员同时对考生考试表现、专业技 能、作品等进行评分，手工记录，最后人工汇总，再手工录入数据到计算机中，打印出 成绩。由于考生人数多，数据量大，汇总的工作量繁重，极易导致录入和计算误差。对 考生产生不公平的现象。此外，原始评分记录保存困难，如若查询，必须人工查找，造 成查询困难。还由于考试成绩的公开不是实时的，难以实现考试的公开透明，容易造成 考生对自己成绩的不信任，引起不必要的矛盾。 使用计算机评分记录统计系统，克服了传统评分方法存在的弊端，每位监考人员的 评判成绩可以醒目地显示出来，同时考试的最后成绩也可以当场自动计算并醒目显示。 考试成绩数据通过网络保存到数据库中。这样，既增加了考试的透明度，又减轻了监考 人员及录入人员负担，减少了出错的几率。该系统的研制，对于推动音乐、体育高考的 科学化、公开化、信息化建设具有重要意义。 1 2 评分记录统计系统总体设计分析 1 2 1系统硬件技术要求分析 根据评分记录统计系统功能要求，首先对系统硬件的技术要求进行分析。 1 评分记录统计系统的首要功能是监考老师要输入现场对考生的评判成绩，所以 需要几台分数输入器。 2 各位监考老师评判的成绩，需要实时的显示，供考生观看，所以还需要几台高 亮度、高清晰度的l e d 显示器。 3 通过对系统的功能分析可知，还需要一台主机来记录、汇总、处理、打印成绩。 1 2 2 分数输入器硬件的选择 分数输入器硬件、发计有两种，一种是利用现成的4 8 6 以上配置的p c 机作为分数输 入器，利用这种方法只需要编写简单的数据接收程序就可以实现成绩的输入。每台机器 需要几千元，组成这种配置的一套系统，需要几台p c 机，系统成本造价高。而且体积 大，安装使用麻烦，可靠性差，不方便运输与放置。由于系统还需要高亮度的显示器， 如果用p c 机来驱动，就需要专门的驱动卡，即不经济也不方便安装，所以系统中不采 用这种方案。 另一种方案是用单片机开发制作微电脑分数输入器。从第一节系统技术要求分析我 们知道，分数输入器只是输入0 - 9 的数字，这样整个分数输入器只需要1 0 个数字键和 几个功能键及显示电路，用单片机开发比较容易实现，且成本低，体积小，性能稳定可 靠，使用方便，便于运输与放置。 1 2 。3 分数显示器硬件的选择 在单片机系统中，常用的显示器有发光二极管显示器，简称l e d ；液晶显示器，简 称l c d ：荧光管显示器。近年来也开始使用简易的o r ? 接口，显示一些汉字与图形。因 该系统只需要简单的数字显示，所以我们选用了l e d 显示器。8 段l e d 数码显示器结构 简单，l e d 显示块是由发光二极管显示字段组成的显示器。因为l e d 数码显示是通过某 几段发光二极管的点亮或熄灭来组成数据或字母，控制起来简单，成本也比较低，对于 只显示简单的数字和字母场合来说，是比较合适的。并且显示亮度与显示屏的大小可以 通过多支l e d 并联来实现。 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 1 2 4 成绩记录主机硬件的选择 成绩记录主机的功能是对各个分数输入器传送来的成绩进行汇总、平均、存储、打 印。要完成这些工作，用单片机来实现是很困难的。所以主机选用了p c 机，p c 机人机 交互方便，通信和数据处理能力强，操作简单。 1 2 5 通信方式选择 通信方式可分为串行通信和并行通信。串行通信是指数据是一位一位按顺序传送的 通信方式。它的优点是只需用一对传输线，大大降低了传送成本，特别适用于远距离通 信。因此，串行通信适合远距离数据的传送，如大型主机与其远距离终端之间、处于两 地的计算机之间，采用串行通信非常经济。并且串行通信要求的转换数据格式、时间控 制等逻辑电路目前已集成在大规模电路中，使用方便。 并行通信是指多位数据同时进行传送的通信方式。其优点是传送速度快；缺点是数 据有几位就需要多少根数据传送线。并行通信在位数多传送距离又远的情况下是不适合 的。7 2 1 在本课题中，我们要求的是p c 机与单片机的通信，一般都在3 0 米以上，因此我 们选用串行异步通信方式。 根据以上的分析，整个通信系统的硬件结构可以设计为主从式串行总线型。目前常 采用r s 一4 2 2 a 与r s 一2 3 2 c 标准。r s 一4 2 2 a 是为了改善r s 一2 3 2 c 标准的电气特性，有考虑 与其兼容性而制定的。r s 一4 2 2 a 比r s 一2 3 2 传输信号距离长、速度快。不过p c 机串口给 出的已是标准的r s 一2 3 2 c 电平，如果采用r s 一4 2 2 a 标准还需要r s 一4 2 2 r s 一2 3 2 转换板， 增加了系统的成本，并且在本系统中通信距离以及速度都要求不高，所以系统选用 r s 一2 3 2 c 标准。系统中单片机的是t t l c m o s 电平，采用单一电源的m a x 2 3 2 芯片就可以 实现电平的转换和驱动。 1 3 评分记录统计系统整体方案设计 1 3 1 系统整体方案设计 通过以上对系统要求与系统硬件选择的分析，整个系统可以采用以p c 记录主机与 多个单片机分数输入器为从机的串行多机通信方式来实现通信方式，采用r s 一2 3 2 c 标准 总线型a 如图卜1 ，i c 机和多个单片机构成小型分布系统在一定范围内是最经济可行的 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 方案。这种分布式系统常见于许多实时工业控制和数据采集系统中。分布式系统充分发 挥了单片机功能强，抗干扰性能好、温域宽、面向控制等优点，同时又可以利用p c 机 弥补单片机在数据处理及交互方面的不足。在应用系统中一般是以p c 机为主机，控制 数据采集和发送数据信息。在这样的系统中p c 机可以处理数据，保存、打印、制成各 种报表。单片机作为前沿机，担负数据采集等功能。1 mp c lt d ir d 1 0 u tr l i n m a x 2 3 2 1 i nt 1 0 u t 1 0 u t r 1 n q m a x 2 3 2 1 i nt 1 0 u t )r x d lr r x dr x d 8 0 5 1 ii8 0 5 1 1 0 u tr 1r n m a x 2 3 2 l i nt 1 0 u t 1 0 u tr 1 i n m a ) 2 3 2 1 i nt 1 0 u 1 、 dr x d j r x d r x d 8 0 5 1ii8 0 5 i 图1 1 聚用m a x 2 3 2 芯片的r s 一2 3 2 c 接口的通信电路 在整体设计方案中p c 机采用了w i n d o w s 9 8 2 0 0 0 x p 作为服务器端的操作系统， v i s u a jf o x p r o6 0 作为数据库管理系统，p c 通过连接线与考试现场的各个评分点连接 起来，构成多机通信。各个评分器作为数据采集端，p c 机作为数据接收处理端，分数数 据由各个评分输入器的键盘输入，经过该机的简单处理后，按下发送键，等待p c 机的 联络。整体方案中分数输入器采用单片机研制，应用到单片机的键盘技术，l e d 昆示技 术。 1 3 2 p c 主机与单片机分数输入器多机通信原理 8 0 c 5 1 机串行帧格式包括1 个起始位，5 - - 8 个数据位，一个奇偶校验位，1 、1 5 或2 个停止位。”3 p c 机对多点8 0 c 5 1 单片机通信时串行口应工作在方式2 和方式3 。原 理如下：通信开始，上下位机均工作于方式3 ( 多机通信状态) 。主机发送1 条1 l 位地 址帧1 个起始位8 个数据位，1 个可编程的第9 位，1 个停止位，其中可编程的第9 数据位为1 ( 说明该帧为地址帧) 。当工作于方式3 的下位机8 0 5 1 单片机接收到地址帧 时，所有下位机均发生接收中断，并判断上位机所发来的地址帧中8 位数据所确定的地 4 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 址码( 实际是辨识符，比如规定卜位机为“0 1 ”号，等等) 是否与自己地址相符，相符 者立即转为方式2 ( s m 20 ，实现点点通信) ，这时无论上位机传送来的第9 位是1 还是 0 均始终工作于中断开放状态，( 即接收中断标志r i = i 处于与主机通信状态) ，而上位机 在送出地址帧后，紧接着送出数据帧( 第9 数据位为0 ) 。其他单片机按方式3 ( 这时其 他机器通信状态即s m 2 = ，接受到数据时即r b 8 = o ，这时，则使自己的接收中断标志r i = 0 ， 信息丢掉，继续处理自己的事项) 工作的下位机不能接收这个数据帧。1 1 3 3 p c 主机记录软件设计方案 1 、根据用户的要求和通信协议的规定设置波特率、数据位、奇偶类型和停i j 二位位 数，只是在p c 机与单片机多机通信中，奇偶校验位，不是对数据的校验，而是作为区 分传送的数据是地址帧还是数据帧的可编程的第九位。 2 、确定数据的传送方式。数据的传送方式可选用中断方式或查询方式，可根据具 体需要加以选用，在本系统中由于任务明确，所有操作任务可以用键盘调用完成，这样 只需要对功能键进行具体的编程指定任务即可，因此本系统采用查询方式发送和接收。 3 、确定p c 机为主机，所有的单片机为从机，给从机分配地址码。 4 、在单片机端，由于是查询方式发送和接收数据，所有命令由键盘控制，为了避 免误按下发送数据键，在单片机中设置按下任意键退出发送功能的程序段。 5 、为避免在p c 机用户端出现读串口的死循环，设置了按p c 机任意键退出的功能。 1 3 4 单片机软件设计方案 单片机的波特率要与p c 机一致。定时器t l 作为波特率发生器，设置为亡作模式 2 。串口设置为工作模式3 ，数据的传送格式为l i 位，即1 位起始位，8 位数据位、1 位停止位和作为数据地址控制位的第九位。采用查询方式发送和接收数据。 单片机在通信开始阶段，首先设置为工作模式3 ，传送地址方式，等待接收地址，只有 当接到的地址为本机的地址码时，才回送本机的地址给p c 机，以作为应答信号。然后 设置为数据传送数据格式，以便开始传送数据。其通信数据的约定要与p c 机一致，即 以什么样的数据为结束标志，多少位数据为一个数据块。 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 第二章音乐、体育专业考试分数输入器的设计 根据本对系统技术要求与系统分析我们可以知道，监考人员在给学生的表现、专、l k 技能、作品评判分数的时候，可以在键盘上输入成绩，这个成绩可以传输到计算机中， 在计算机内按要求存储处理，可供打印、查询等使用。输入成绩的部分，也就是本系统 的前端部分，是利用单片机开发的分数输入器。这个分数输入器，要完成成绩输入、成 绩发送到计算机、显示等功能，就要设置 相应的按键，如图2 - 1 。 1 因为要输入成绩，所以必需设从0 到9 的l o 个数字键和小数点键。 2 一个学生的成绩输入完毕后要输入 另一个学生的成绩，必需先清除原有成绩 数据，因此作为复位功能的开始键是必要 的。 3 如果成绩输入后，发现有错误，需 图21 分数输入器键盘示意图 要重新输入成绩，必须先把刚才的成绩删除掉，因此又设置了一个删除键。 4 确认键的设置，有两个方面的原因：一方面，成绩输入完毕为避免成绩因为疏 忽造成的按键错误而设置的检查键；另一方面，向分数输入器输入的成绩最终目的是要 发送到p c 机，在发送之前要做必要的处理，使发送数据的类型符合通信要求，还要在 这里处理小数点的发送问题。确认键就是完成这两方面的功能。 5 对于成绩发送的通信处理，在系统中专门设置了一个发送功能键，主要是因为 系统中是多台分数输入器同时在输入成绩，成绩按什么顺序传送到p c 机，由p c 机来决 定，所以在成绩输入完毕后，要进入通信程序，等待p c 机的联系。 在本系统中设计了五台分数输入器，作为监考人员输入成绩用，这五台分数输入器 的工作原理、硬件组成、软件设计是完全一样的，包括按键部分和显示部分。还有台 是用来显示平均分的显示器，它只有显示，没有按键。 要完成系统的显示及预定的功能，必须要有相应的硬件和软件的支持，只有软硬件 协调工作，才能实现预定的功能。下面分别详细介绍微电脑分数输入器和平均分显示器 的硬件组成工作原理和软件设计。 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 2 1微电脑分数输入器的硬件组成和工作过程 2 1 1 微电脑分数输入器的硬件组成 微电脑分数输入器采用8 0 c 5 1 微处理器为核心器件。8 0 c 5 1 片内数据存储器( r a m ) 空间为2 5 6 b ，地址0 0 h 0 f f h ；片内程序存储器( r o m ) 空间为4 k b ，地址为0 0 0 h 一 - - 0 f f f h 。微电脑分数输入器系统，所用到的数据单元不多，系统程序所占的空问也不 大，所以8 0 c 5 1 片内的r a m 与r o m 足够用，不用外扩数据存储器与程序存储器。 微电脑分数输入器的硬件组成如下： 一片地址锁存器7 4 。$ 3 7 3 。 一片数码管段显示驱动芯片u l n 2 0 0 3 a n ，6 个达林顿管驱动数码管6 位显示。 3 位3 英寸高亮度数码管和一个小数码管显示器。 一片8 2 5 5 可编程并行i 0 扩展接口。( 微电脑评分输入器具有输入与显示功能，用 8 2 5 5 作为键盘与显示器的接口。) 一片可实现电平转换和驱动的m a x 2 3 2 芯片。 为了使系统可靠，防止电源干扰和死机现象的发生，硬件设计时，还加了电源滤波、 看门狗复位电路。 2 1 2 微电脑分数输入器硬件工作过程 1 8 0 c 5 1 的p o 口的p 0 0 与p 0 1 经地址锁存器7 4 l s 3 7 3 锁存后，分别与8 2 5 5 的地 址选择线a 0 ，a 1 相连，8 2 5 5 的片选信号c s 由p 2 7 提供。a 0 ，a i 的状态与8 2 5 5 口的 对应关系如下： ( o ，o ) ae l 数据i o 数据总线； ( 0 ，1 ) b 口数据i o 数据总线； ( 1 ，0 ) c 口数据i o 数据总线；( 1 ，1 ) 总线数据控制寄存器。 因此8 2 5 5 a 口地址为7 f 0 0 h ，b 口地址为7 f 0 1 h ，c 口地址为7 f 0 2 h ，控制寄存器地址 为7 f 0 3 h 。 2 显示数据与按键的状态数据由8 0 c 5 1 的p oe l 复用的8 位数据线输出到8 2 5 5 的 数据线d o d 7 口。 3 按键与显示设计。在单片机应用系统中，需要同时使用键盘与显示器接口时， 为了节省i o 口，常把键盘和显示电路做在一起，构成实用的键盘和显示电路。如图3 - 2 。 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 图2 - 2 分数输入器硬件原理图 8 音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制开发 ( 1 ) 在微电脑分数输入器中，需要1 5 个按键，因此电路设计成2 行8 列就可以了。 键盘的列扫描输出由8 条p a 口线提供，2 条查询行的输入由2 条p c 口线提供。如果扩 展p c 口线，最多可设计8 8 = 6 4 个按键。按键采用逐列扫描查询工作方式。 ( 2 ) 7 段l e d 显示器采用动态显示软件译码。 如图3 - 2 为8 2 5 5i o 控制的6 位共阳极l e d 动态显示接口电路。 8 2 5 5 的p a 口分时复用输出l e d 位选码，在本系统中的需要6 位显示，所以只用 到了p a o p a 5 六条口线。l e d 的段选码由p b 口输出，p b 0 - - p b 6 分别驱动l e d 显 示的a g7 段，p b 7 驱动显示d p 点位。 l e d 显示采用的是共阳极显示方式。 本系统中数码管的显示共有6 位，其中前3 位显示是为了让现场的考生可以清楚的 看到监考人员的评判分数，后3 位的显示作为分数输入器显示屏的显示，便于监考人员 输入分数。 为了便于考生远距离观看，本系统采用3 位3 英寸高亮度数码管显示。3 英寸的 数码管每段有四支l e d 串联组成，其压降为8 v 左右，最大工作电流为1 0 m a 。显示 方式为动态显示，要达到与静态显示相同的亮度，每段的驱动电流为6 1 0 m a = 6 0 m a 。 段驱动采用u l n 2 0 0 3 a n7 位输出驱动集成电路，它是七重达林顿反相驱动器，其高 电平输出电压为5 0 v ，最大输出电流为5 0 0 m a 。 1 9 】由于u l n 2 0 0 3 a n 是7 位输出驱动 集成电路，而每位数码管的显示加上1 个小数点的显示共8 段，所以还需要用一个n p n 的三极管来专门反相驱动小数点段。p b 口的p b 0 一p b 6 分别与u l n 2 0 0 3 a n 的7 个输 入端相连，作为数码管7 个段的驱动；p b 7 与三极管的基极相连，作为小数点段的驱动。 每一位的位驱动采用一个达林顿管，集电极可以收集最大达1 5 0 m a 的电流，耐压为3 0 v 。 显示共计六位，所以采用6 个达林顿管，分别与p a 卜p a 5 相连。这样，段驱动芯片压 降约2 v ，位驱动芯片压降约4 v ，限流采用2 0 q 的电阻，其压降为1 v 。因此，数码管 必须用1 6 v 供电，才能达到高亮度的要求，做到显示醒目。 后3 位的显示作为分数输入器显示屏的显示，没有必要采用大数码管显示，选用 1 英寸l e d 数码管就可以了。驱动电路与大数码管显示驱动电路一致，由于该数码管每 段用2 支l e d 发光二极管串联，所以供电电压为1 2 v 。 如图2 - 2 ，8 2 5 5 的p a1 3 输出数码管的位选码和键盘列扫描信号，p b 口数码管的段 选码，p c 口作为键盘行扫描信号输入。因此8 2 5 5 基本工作方式为p a 、p b _ _ i 为基本输 出工作方式，p c 口为基本输入工作方式