《电子信息工程实训》课程说明及讲义

电子信息工程实训电子信息工程实训 课程说明课程说明 电子信息工程实训电子信息工程实训 课程以培养学生应用能力为宗旨 突出基础知识的掌握 和实践技能的训练 注重实验室与工程开发的统一 通过一系列实训和产品设计 在实 践中综合运用模拟电路 数字电路及单片机等相关知识 最终达到使学生具备电子电路 系统开发的基本能力 为后续的复杂电路应用系统开发打下坚实的基础 本课程在上课时以培养学生应用能力为宗旨 突出基础知识的掌握和实践技能的训 练 注重实验室与工程开发的统一 通过一系列实训和产品设计 在实践中使学生掌握 常用电工工具的正确使用 掌握电子元器件的安装 焊接等基本技能 了解常用的电子 元器件的性能特点 命名方法及识别方法 初步掌握常用电子仪器设备的基本使用方法 学会分析与处理简单的电路故障 由于本课程不需要教授新的理论知识 因此无需使用教材 仅使用教师自编讲义 便可完成该课程的教学任务 项目项目 1 基于 基于 MSI 的篮球的篮球 24 秒计时器设计秒计时器设计 1 前言 电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节 是将理论知识和实践能力相 统一的一个环节 是真正锻炼学生能力的一个环节 在许多领域中计时器均得到普遍应用 诸如在体育比赛 定时报警器 游戏中的倒 时器 交通信号灯 红绿灯 行人灯 交通纤毫控制机 还可以用来做时间提醒设备等 等 由此可见计时器在现代社会是何其重要的 篮球作为一项全民健身项目 已有一定的历史 在中国 篮球很盛行 篮球比赛也 日趋职业化 篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器 目前多数采用的是 24 秒制 但随着篮球制度的改革将会采用 30 秒制 有需要就会有市场 因此设计一款 30 秒计时 器是非常有必要也非常有前景的 该款计时器是在原来的基础上把 24 秒制改为 30 秒制 该计时器要有递减计时及报 警功能 因此符合比赛中违例判罚的需要 在篮球比赛中 规定了球员的持球时间不能超过 30 秒 否则就犯规了 本课程设 计的 篮球竞赛 30 秒计时器 可用于篮球比赛中 用于对球员持球时间 30 秒限制 一 旦球员的持球时间超过了 30 秒 它自动的报警从而判定此球员的犯规 本设计主要能完成 显示 30 秒倒计时功能 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 在直接清零时 数码管显示器全部显示为 0 计 时器为 30 秒递减计时其计时间隔为 0 1 秒 计时器递减计时到零时 数码显示器不灭灯 同时发出光电报警信号等 整个电路的设计借助于 Multisim 10 0 1 仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识 并在 Multisim 10 0 1 下设计和进行仿真 得到了预期的结果 2 方案的选定 2 1 设计任务及要求 基本要求 基本要求 设计一个计时器 要求具有显示 24 秒计时功能 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 在直接清零时 要求数码显示器灭灯 计时器为 24 秒递减计时 计时间隔为 1 秒 提高要求提高要求 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 2 2 计时器的特点及其应用 此篮球计时器操作方便 具有直接清零 启动和暂停 连续功能以及报警功能 大 量的运用在篮球比赛里 2 3 设计方案的比较与选定 本设计的核心部分是要设计一个 24s 倒计数器 并且对计数结果进行实时显示 同 时要实现设计任务中提到的各种控制要求 因此该系统包括秒脉冲发生电路 计数器电 路 译码显示电路 控制电路和电路报警电路 5 部分 其中 计数器电路和控制电路时 系统的主要部分 计数器电路完成 24s 倒计时功能 而控制电路具有直接控制计数器的 启动记数 暂停 连续计数 译码显示电路的显示和灭灯功能 为了满足系统的设计要 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 在操作直接清零开关时 要求计数器清零 数码显示器显示零 当启动开关闭合时 控制电路应封锁时钟信号 CP 同时计数器完成置数功能 译码显示电路显示 24S 字样 当启动开关断开时 计 数器开始计数 当暂停 连续开关拨在暂停位置上时 计数器停止计数 出于保持状态 当暂停 连续开关拨在连续时 计数器继续递减计数 系统设计框图如 1 2 1 方案方案 1 图图 1 整体方框图一整体方框图一 2 方案 方案 2 秒脉冲发生器计数器译码显示 控制电 路 报警电路 外部操 作开关 方案一的控制电路对每一单元模块实行独立的控制 相对与方案 2 电路更具有稳定性 所以我们选择方案 1 3 电路设计原理与实验电路 3 1 试验理论分析 1 8421BCD 码 24 进制数递减计数器是由 74LS192 构成的 74LS192 是十进制计 数器 具有 异步清零 和 异步置数 功能 且有进位和借位输出端 在减计数时 当需 要进行多级扩展连接时 只要将低位的 BO 端接到高位的 PD 端 因为只有当低位片的 计数结果到零状态时 BO 才会有脉冲输出 且以低电平作为有效输出 只有当低位 BO 端发出借位脉冲 高位计数器才做减计数 当高 低位计数器全为零时 且 CPD 为 0 时 置数端 2 计数器完成并行置数 在 PD 端得输入时钟脉冲作用下 计数器进 入下一轮循环减计数 此计数器预置数为 N 24 10 2 辅助时序控制电路 由与非门电路控制时钟信号 CP 的放行与禁止 3 本设计要求计时的时间间隔为 1s 输出频率为 1HZ 所以脉冲频率要为 10HZ 采用由 555 集成块组成的标准脉冲发生电路 3 2 电路设计 此计数器由秒脉冲发生电路 计数器电路 译码显示电路 控制电路和电路报警电 路 5 部分组成 3 2 1 标准脉冲发生电路的设计 秒脉冲发生电路产生的信号是电路的时序脉冲和定时标准 本电路采用 555 集成电 路构成 秒脉冲发生 器 计数器 控制电路 报警电路 译码显示 外部操 作开关 图图 2 整体方框图二整体方框图二 T RIG 2 O UT 3 4 CVO L T 5 T HO L D 6 D ISCHG 7 8 1 RESE TV CC G ND U 6 N E555 R1 15k R2 68k C2 1uF C1 0 01uF R9 1K V CC 图图 3 标准秒脉冲发生电路标准秒脉冲发生电路 标准脉冲电路如上图所示 1 它由555定时器组成的多谐振荡器 为系统提供时钟 秒脉冲 555定时器应用为多谐振荡电路时 当电源接通VCC通过电阻R1和R2向电容C2充 电 其上电压按指数规律上升 当UC上升至2 3VCC 使3脚输出为低电平 同时放电三 极管T导通 此时电容C2通过R2和T放电 2脚处电压下降 当2脚处电压下降到VCC 3时 3脚处电压翻转为高电平 电容C2放电所需的时间为 CRCRtpL227 02ln 1 当放电结束时 T截止 VCC将通过R1 R2向电容C2充电 2处电压由VCC上升到 2 3VCC所需时间为 CRRCRRtpH 21217 02ln 2 当UC上升到2 3VCC时 电路又翻转为低电平 如此周而复始 于是 在电路的输出 端就得到了一个周期性的矩形波 定时元件为15k 为68k C为10 F 产生1Hz的标准脉冲信号 振荡器振 1 R 2 R 荡频率计算公式 CRRtt f pHpL 2 43 11 21 3 3 2 2 计数器电路的设计 8 9 10 U 1C 74L S00 CLR 14 UP 5 DWN 4 LD 11 CO 12 BO 13 A 15 QA 3 B 1 QB 2 C 10 QC 6 D 9 QD 7 U 4 74L S192 CLR 14 UP 5 DWN 4 LD 11 CO 12 BO 13 A 15 QA 3 B 1 QB 2 C 10 QC 6 D 9 QD 7 U 5 74L S192 V CC BI RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 U 7 74L S48 BI RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 U 2 74L S48 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp 3 a bf c g d e dp 8 D S2JM S05011B 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp 3 a bf c g d e dp 8 D S1JM S05011B S2 SW SPD T R6 1K R7 1K C3 10uF V CCV CC S3 SW SPST 信信信信 图图 4 计数器及译码显示电路计数器及译码显示电路 计数器采用 74LS192 同步可逆双时钟计数器 5 其管脚引线排列图如图 4 所示 74LS192 的 UP DOWN 端分别是加 减计数器的时钟输入端 在置数控制端 LOAD 1 清零端 CLR 0 的情况下 若 DOWN 1 计数脉冲加入到 UP 端 则计数器在预置数的 基础上完成加计数 CO 端发出进位负脉冲 若 UP 1 计数脉冲加入到 DOWN 端 则 计数器在预置数的基础上完成减计数 当减计数到 0 时 BO 借位输出端发出借位负跳 变脉冲 LOAD 为异步并行置数端 当 LOAD 0 时 计数器置数 LOAD 1 时 计数 器处于计数状态 计数器及译码显示电路如图 4 所示 用两片 74LS192 设计成二十四进 制减法计数器 由 74LS48 译码 7 端码显示器显示计时时间 计数器个位接成四进制 置数端 A C D 均接低电平 0 计数器十位接成二进制 A B 两置数端接高电平 1 C D 端接低电平 0 计数脉冲信号接入个位计数器的 DOWN 减脉冲输入端 UP 端接 高电平 根据设计要求 计数器计数到零时停止计数 为此 将十位计数器的 BO 借位端与 脉冲信号源通过与门连接 使计数到零时 BO 0 封锁 CP 信号 计数器保持零状态不 变 控制电路发出报警声信号 使报警电路工作 信号灯亮 3 2 3 单元译码显示电路的设计 BI RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 U 7 74L S48 BI RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 U 2 74L S48 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp 3 a bf c g d e dp 8 D S2 JM S05011B 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp 3 a bf c g d e dp 8 D S1 JM S05011B V CCV CC 图图 5 单元译码显示电路单元译码显示电路 用 74LS48 和共阴极 LED 显示器组成 如图 7 所示 74LS48 输入信号为 BCD 码 输出端为 a b c d e f g 共七线 另有 3 条控制线 LT 端为测试端 在 LT 端接 高电平的条件下 无论输入端 A B C D 为何值 a g 输出全部为高电平 使 7 段显 示器件显示 8 字型 此功能用于测试器件 RBI 为灭零输入端 在 BI RBO 1 的条件下 当输入 A B C D 不全为零时 仍能正常译码输出 使显示器正常显示 BI RBO 端 为消隐输入端 该输入端具有最高级别的控制权 当该端为低电平时 不管其他输入端 为何值 输出端 a g 均为低电平 这可使共阴显示器熄灭 另外 该端还有第二个功能 灭零信号输出端 当该位输入的 A B C D 0000 时 此时输出低电平 若该位输 入的 A B C D 不等于零 则输出高电平 若将 RBI 与 BI RBO 配合使用 很容易 实现多位数码显示时的灭零控制 74LS48 可直接驱动共阴极 LED 数码管而不需要外界 限流电阻 此处要是保持数码管不黑屏就将 BI RB0 RBI 置 1 就可以了 LT 是检查数 码管的好坏的 如果不需要的话直接接高电平 其他端口按照 abcdefg 的对应关系连接 好以保证显示正确 确保接地成功 此处将 BI RB0 RBO LT 全部接高电压 是为了 让数码管正常工作 这三端只在焊接电路板时对数码管进行好坏的检测时使用 3 2 4 控制电路的设计 1 2 13 12 U 3A 74L S10 S1 SW SPD T R4 1K R3 1K V CCV CC 1 2 3 U 1A 74L S00 4 5 6 U 1B 74L S00 8 9 10 U 1C 74L S00 R5 510 D 1 L ED 0 V CC V CC S2 SW SPD T R6 1K R7 1K C3 10uFS3 SW SPST V CC CLR L OA D 信信信信 D OW N 图图 6 控制电路控制电路 篮球竞赛 24 秒计时器功能控制由外部开关控制实现 如图 8 所示 S1 控制计数器的 暂停 计数控制 S1 为 1 时 左合 秒脉冲发生器发出的脉冲信号被封锁 计数器暂 停计数 当 S1 为 0 时 右合 控制门电路打开 秒脉冲信号送到计数器的减脉冲输 入端 开关 S3 控制 LOAD 的异步并行置数控制端 当 S3 闭合时 LOAD 0 计数器预 置数 S3 断开时 LOAD 1 计数器处于计数工作状态 计数器清零由 S2 开关控制 CLR 1 时计数器清零 CLR 0 时 计数器正常计数 3 2 5 报警电路的设计 R5 510 D 1 L ED 0 V CC 图图 7 放光报警电路放光报警电路 如图 7 所示 报警电路采用 DIODE LED 型号发光二极管 发光二极管具有单向导 电性 只有当外加的正向电压使得正向电路足够大时才发光 它的开启电压比普通二极 管的大 正向电流越大 发光越强 当 24 秒计时结束到 00 时 发光二极管发光提醒计 时人员 4 电源电路 图图 8 直流稳压电源结构图直流稳压电源结构图 电源变压器是将交流电网 220V 的电压变为所需要的电压值 然后通过整流电路将 交流电压变成脉动的直流电压 尤其此脉动的直流电压还含有较大的纹波 必须通过滤 波电路加以滤除 从而得到平滑的直流电压 但这样的电压还随电网电压波动 负载和 温度的变化而变化 因而在整流 滤波电路之后 还需要稳压电路 稳压电路的作用是 当电网电压波动 负载和温度变化时 维持输出直流电压稳定 1 2 3 4 D 2 BRID GE 1 C12 2200uf V in 1 GND 2 V out 3 7805 C13 0 33uf C15 0 33uf T 1 C14 100uf D 3 D IO D E 220V 5V 图图 9 电源电路电源电路 直流稳压交流电经过整流和滤波可以变成直流电 但是它的电压是不稳定的 供电 电压的变化或用电电流的变化 都能引起电源电压的波动 要获得稳定不变的直流电源 还必须再增加由 7805 稳压块组成的直流稳压电路 图中电流稳压交流电经过桥堆的整 流后 会产生纹波 很不稳定 在其后面接 C12 进行滤波 由于电解电容具有电感性 无法完全消除纹波 这个时候就需要再后面再并联一个小电容 C13 C12 是输入端的滤 波电容 C14 是输出端的滤波电容 电路中 7805 是三端集成稳压器 输出正 5V 直流电 压 输入电压至少大于 7V 使输入 输出之间有 2 3V 及以上的压差 5 电路的仿真 电源变 压器整流器滤波器稳压器U1U2U3U4 图图 10 仿真图仿真图 将各部分电路模块连接成完整的篮球竞赛 24 秒计数电路 如图 5 所示 篮球竞赛 24 秒计时器开始计数之前 首先将控制开关 S3 左合 使计数器清零端 CLR 1 计数器 清零 此时 显示器显示 00 然后将 S3 右合 使 CLR 0 不影响计数器的工作状态 将计数 暂停控制开关 S1 右合 使计数器处于计数状态 此时 控制开关 S1 引入低电 平 打开控制门电路 秒脉冲信号将通过与非门和反相器输入到个位计数器的减计数输 入端 DOWN 端 再将置数端控制门开关 S3 闭合 使 LOAD 0 对 74192 进行预置数 由于计数器已经设置成二十四进制 为此 显示器将显示 24 断开开关 S3 LOAD 1 计数器从二十四开始减计数 计数时间到 十位计数器的借位端 BO 0 此信号将关闭 控制门电路 秒脉冲信号被封锁 计数器不能获得计数脉冲而暂停计数 并保持零状态 不变 显示器显示 00 一次计时完成 同时 控制电路发出报警信号 报警电路工作 信号灯亮 6 重要元器件引脚图及逻辑图重要元器件引脚图及逻辑图 6 1 74LS192 资料 图中 PL 为置数端 CPU为加计数端 CPD为减计数端 TCU为非同步进位输出 端 TCD为非同步借位输出端 P0 P1 P2 P3 为计数器输入端 MR 为清除端 Q0 Q1 Q2 Q3 为数据输出端 3 图图 11 74LS192 的引脚排列及逻辑符号的引脚排列及逻辑符号 表一表一 74LS192 真值表真值表 输入 输出 MRPLCPUCPDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0 1 0000 00 DCBADCBA 011 加计数 011 减计数 74LS48 资料 图图 12 74LS48 逻辑图逻辑图 输出端 a g 为高电平有效 可驱动灯缓冲器或共阴极 VLED 当要求输出 0 15 时 消隐输入 BI 应为高电平或开路 对于输出为 0 时还要求脉冲消隐输入 RBI 为 高电平或者开路 当 BI 为低电平时 不管其他输入端状态如何 a g 均为低电平 让 RBI 和地址端 A0 A3 均为低电平 并且灯测试端 LT 为高电平时 a g 为低电 平 脉冲消隐输出 RBO 也变为低电平 当 BI 为高电平或开路时 LT 为低电平可使 a g 均为高电平 4 表表 2 引出端符号引出端符号 A0 A3译码地址输入端 BI RBO消隐输入 低电平有效 脉冲消隐输出 低电平有效 LT灯测试输入端 低电平有效 RBI脉冲消隐输入端 低电平有效 a g输出 附录 1 原件清单 表格二表格二 元件清单元件清单 元件类型 数目 7 段共阴数码管 2 74LS192 集成块 2 74LS00 集成块 1 74LS10 集成块 1 NE555 1 74LS48 集成块 2 单刀开关 1 单刀双置开关 2 电容 10 F 2 电容 48 F 1 电容 100 F 2 电容 0 01 F 3 电容 0 1 F 2 电阻 510 欧 1 电阻 15k 1 电阻 68K 1 电阻 1K 4 导线 若干 PCB 板 1 桥堆 1 7805 集成块 1 附录 2 原理图 T RIG 2 O UT 3 4 CVO L T 5 T HO L D 6 D ISCHG 7 8 1 RESE TV CC G ND U 6 N E555 R1 15k R2 68k C2 1uF C1 0 01uF R9 1K 1 2 13 12 U 3A 74L S10 S1 SW SPD T R4 1K R3 1K V CCV CC 1 2 3 U 1A 74L S00 4 5 6 U 1B 74L S00 8 9 10 U 1C 74L S00 R5 510 D 1 L ED 0 CLR 14 UP 5 DWN 4 LD 11 CO 12 BO 13 A 15 QA 3 B 1 QB 2 C 10 QC 6 D 9 QD 7 U 4 74L S192 CLR 14 UP 5 DWN 4 LD 11 CO 12 BO 13 A 15 QA 3 B 1 QB 2 C 10 QC 6 D 9 QD 7 U 5 74L S192 V CC V CC V CC BI RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 U 7 74L S48 BI RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 U 2 74L S48 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp 3 a bf c g d e dp 8 D S2JM S05011B 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp 3 a bf c g d e dp 8 D S1JM S05011B S2 SW SPD T R6 1K R7 1K C3 10uF V CCV CC S3 SW SPST C4 100u C5 0 1u C9 47u C6 0 1u C10 47u C7 0 1u V CC U1信信信信信U2信信U3信信 C11 47u C8 0 1u U4信信 1 2 J3 CON 2 1 2 3 4 D 2 BRID GE 1 C12 2200uf V in 1 GND 2 V out 3 7805 C13 0 33uf C14 0 33uf T 1 C14 100uf D 3 D IO D E 220V 5V 图图 13 完整电路图完整电路图 项目项目 2 基于单片机的篮球计分器设计 基于单片机的篮球计分器设计 第一章第一章 绪论绪论 1 1 系统功能 随着科技的迅猛发展 单片机在计算机应用领域中起到了越来越重要的作用 单片机 体积小 功能强 集成了微型机的各部件 大大缩短了系统内信号传送的距离 从而提高了系 统的可靠性及运行速度 该系统主要是线以下两种功能 1 计分 能同时显示甲 乙两队比分 最大计分数为99 能分别对甲 乙两队比分进行 加分 2 计时 从比赛开始时启动计时工作方式 初始时间为00 最大计时为99 分钟 经过修 改后应该还能实施计时暂停 还能设定为倒计时 3 交换比分 中场交换比赛场地时 能交换甲 乙两队比分的位置 4 哨音提示 设定的比赛时间到了 能自动哨音提示比赛结束 1 2 课题运用的知识点 本课题主要运用单片机设计知识设计篮球赛记时计分器 因此涉及到的知识点主 要有以下几点 1 AT89C51 单片机的运用 2 LED 数码管的运用 3 人机接口 第二章第二章 系统原理的设计系统原理的设计 2 1 课题的技术和量化要求 2 能记录整个赛程的比赛时间 并能修改比赛时间 暂停比赛时间 3 能随时刷新甲 乙两队在整个赛程中的比分 4 中场交换比赛场地时 能交换甲 乙两队比分的位置 5 比赛时间结束时 能发出报警指令 2 2 系统的组成框图 为了实现原理图的设计目标 同时结合自己获取的各种资料以及要达到的具体功 能 所确定的组成框图见图 3 1 1 一 组成框图的组成说明 图2 1 1 系统原理框图 二 组成框图的组成及其功能说明 1 LED 能够显示比赛成绩和比赛时间 并且能够显示调整后的比赛成绩和时间 2 控制按钮由两队的加分按钮组成 以中场中止按钮组成 3 暂停比赛时间 按 钮 单片机 芯 片 时间显示 比分显示 第三章第三章 硬件部分的设计硬件部分的设计 3 1 单片机接口电路 图 3 1 1 单片机接口电路见图 3 1 1 其电路分析如下 1 复位电路 复位是指单片机的 CPU 或系统中其它的部件处于某一确定的初试状态 并从这一 状态开始工作 除了进入系统的正常初始化之外 当由于程序运行出错或是操作错误使 系统处于锁死状态 为摆脱困境 需要进行按键复位 通常单片机的复位操作有上电复位 信号复位 运行监视复位 运行监视复位有程 序运行监视和电源监视 上电复位 上电复位是指单片机上电是的复位操作 保证单片机上电后立即进入 规定的复位状态 信号复位 信号复位是指单片机在正常供电的情况下 在复位引脚端加以复位 信号 根据不同情况有按键操作复位 唤醒复位 控制复位等 系统运行监视复位 系统运行监视复位是指系统出现非正常情况下时的复位操作 通常有电源监视复位和程序监视复位 电源监视复位是指在电源下降到一定电平状态或 未达到额定电平要求时的系统复位 程序运行监视复位是指程序运行时常时的系统复位 在本设计中 则是采用上电复位 复位电路见图 2 原理是当电源接通后 上电瞬间 RESET 引脚获取高电平 该高电平需要电容充电来维持 当高电平维持在两个机械周 期以上则单片机能被复位 一般为了能够可靠复位 复位时间一般在 10ms 以上 对于 振荡频率为 12MHZ 的复位电路 典型 RC 系数为 C3 10uF R29 8 2 千欧 2 晶体振荡电路 晶体振荡电路用于产生单片机工作时所需的时钟信号 从而保证各部分工作的同步 单片机内部有一个高增益反相反大器 只要在输入端 XTAL1 与输出 XTAL2 之间挂一 个晶体振荡器和微调电容就可以构成一个稳定的自激震荡器并在单片机内部产生的时钟 脉冲信号 振荡电路见图 3 电容器 C1 与 C2 用于稳定频率和快速起振 电容一般在 5PF 30PF 本设计电容为 30PF 3 键盘接口电路 与通用单片机相比 单片机应用系统中的键盘种类很多 键盘中按键数量设置依系 统操作要求而定 单片机应用系统中的键盘有独立式和行列式两种 1 独立式键盘 独立式键盘中 每个按键占用一个 I O 口线 每个按键相对独立 I O 口通过按键 与地相连 无按键按下时 引脚端为高电平 有按键按下时 引脚为低电平 I O 口内 部有上拉电阻外部不可接上拉电阻 2 行列式键盘 用 I O 口线组成行列结构 按键设置在交叉点上 在按键数目较多时运用这种连接 方式 可节省 I O 口连线 行列式键盘的标识最常用的两种方法 行扫描法和线反转法 本次设计中由于按键较少 采用三按键独立式键盘即可满足需要 见图 3 1 2 图 3 1 2 3 2 数码显示电路数码显示电路 LED 显示器 通常所说的 LED 显示器由七个发光二极管组成 因此也称作七段 LED 显示器 通过七段发光二极管的不同组合 可以显示多种数字 字母或其它符号 图 3 1 3 1 LED 的接法 共阴极接法是指把发光二极管的阴极连接在一起构成公共阴极 使用时公共阴极接 地 阳极输入高电平段的二极管则会导通发光 而输入低电平的则不会亮 2 显示方式 动态显示是指依次轮流点亮显示器的各个位 每隔一段时间则点亮一次 设置足够 短的时间 利用人的视觉暂停效应和发光二极管的熄灭时的余辉 达到多个字符同时显 示的效果 运行这种显示方式可以降低成本与功耗 但需要较大的驱动电流 本设计中采用的共阴极连接方式 由于没有有足够的 I O 口可以使用采用动态示 方式 显示电路见图 3 1 3 此外 P0 需外加上拉电阻 图 3 1 4 图 3 1 4 第四章第四章 软件部分设计软件部分设计 4 1 按键模块按键模块 4 1 1 键盘处理的流程图键盘处理的流程图 图图 4 1 1 4 1 2 源代码源代码 void key sc 键盘扫描模块 uchar key bt i while 1 N 有键按下吗 Y 延时 N 真的有键按下吗 Y 按键处理 等待按键释放 P1 0 xff delay t 80 key bt P1 switch key bt case 0 xfe 初始化 显示 0 for i 0 i 9 i display buf i 0 display rt display buf break case 0 xfd A 队 modify sc break case 0 xfb B 队 modify sc break case 0 xf7 时间 modify st break 4 2 显示模块显示模块 4 2 1 简介简介 显示部分通过P0口外加上拉电阻进行显示 数码管采用7段共阴极数码管 通过查 表指令进行显示 首先将要显示的缓存单元 送入累加器中 通过累加器进行查表 将 要显示的数值存储起来 然后通过位选信号 将要显示的位的数码管打开 进行现实 并通过延时子程序进行延时 使其显示的数值稳定下来 然后再通过位选信号 将显示 的数值关断 从而显示下一个数值 但当显示完一圈后程序跳出 等待数据的传输 再 次进行显示 考虑到显示的数据比较多有10个数据 而且需要相当多的位选线 所以把整个显示 缓看做一个整体 低6位传输的是比赛数据 高4位传输得是比赛时间 4 2 2 显示的流程图显示的流程图 4 2 3 源代码源代码 void display rt uchar dis code 显示任务 char bit disp2 bit disp3 i bit disp3 0 x20 bit disp2 0 x08 for i 0 i 1 P3 1 P3 bit disp3 p2 0 xff 显示 显示 P2 P3 初始化 P0 show dis code i i 6 N Y if i 1 else bit disp3 0 x20 P2 bit disp2 P3 0 xff bit disp2 bit disp2 1 delay t 1 4 3 成绩调整模块成绩调整模块 4 3 1 简介简介 成绩调整模块用用于记录两队比赛成绩 显示 Led 中前 3 位用于记录 A 队比赛成绩 后三位用于记录 B 队的比赛成绩 成绩的记录范围从 000 999 其中 4 3 2 成绩调整流程图成绩调整流程图 4 3 3 源代码源代码 void modify sc 调整比赛结果 while 1 获取键盘 K2 和 K3 信息 P1 0 xfd P1 0 xfb B 队 P1 0 xfbA 队 P1 0 xfd uS b uS a N N uS b 9 uS a 9 Y dS a us Y dS b dS b 9 dS a 9 NN Y hS a Y hS b hS b 9 hS a 9 NN uS b 0 dS b 0 hS b 0 uS a 0 dS a 0 hS a 0 显示 延时 等待再次获取 P1 的键盘信息 display rt display buf while P1 0 xfd A 队 uS a if uS a 9 dS a uS a 0 if dS a 9 dS a 0 hS a if hS a 9 uS a 0 dS a 0 hS a 0 display buf 3 uS a display buf 4 dS a display buf 5 hS a display rt display buf delay t 60 while P1 0 xfb B 队 uS b if uS b 9 uS b 0 dS b if dS b 9 dS b 0 hS b if hS b 9 uS b 0 dS b 0 hS b 0 display buf 0 uS b display buf 1 dS b display buf 2 hS b display rt display buf delay t 60 4 4 延时模块延时模块 4 4 1 简介简介 程序主要采用双循环结构 4 4 2 延时的流程图延时的流程图 关于延时的流程图 4 4 3 延时的源代码延时的源代码 void delay t int t 延时 int tt while t tt 300 while tt t t 0 退出 N tt 300 tt Y tt 0 N 附录一附录一 原理图原理图 附录二附录二 仿真仿真 附录三附录三 源程序设计源程序设计 include define uchar unsigned char define uint8 unsigned int uchar code show t 10 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f 0 1