羽毛球计分器

1、课程设计报告 年6 月15 日评阅教师日期 2013.6.20制羽毛球计分器设计目 录目 录.I一、设计题目.1二、设计要求.1三、设计作用与目的.2四、所用设备及软件.24.1 软件.24.2 硬件.3五、系统设计方案.35.1 系统总体设计.35.2 工作原理.35.2.1 51 单片机工作原理.35.2.2 DS1302 工作原理.35.2.3 数码管工作原理.45.2.4 独立按键工作原理.5六、系统硬件设计.56.1 系统整体设计.56.2 各单元电路设计.66.2.1 单片机最小系统电路.66.2.2 按键输入部分电路.66.2.3 数码管动态显示电路.76.2.4 DS1302

2、时钟电路.7七、系统软件设计.77.1 主程序流程设计.87.2 子程序程设计.8八、实验调试结果.9九、设计中的问题及解决方法. 11十、设计心得. 11参考文献.12附录 1：系统总体结构电路原理图.13附录 2：程序清单.14I羽毛球计分器当今时代被人们称为信息时代，计算机技术迅速发展，计算机在工业、农业、国防、电路计算机，运算速度由每秒 5000 次提高到今天的每秒上万亿次。近年来，计算机一方面向着高速、智能化的超级巨型机方向发展，另一方面向着微型机的方向发展。中得到广泛的应用。它依靠一定的硬件基础，针对特定的控制目的，实现一个高可靠性、的热潮。本设计所用到的单片机芯片为 STC89C

3、51RD+就是其中典型的代表。本设计内容为羽毛球计分器，具有准确而又灵活的计分功能，亮度高，可视性能好。分数互换，能过显示局数比分，同时具有电子钟的功能，能过显示当前的比赛时间。以 STC89C51RD+单片机作为主控核心，与时钟芯片 DS1302、按键、LED 显示等模 8 的计分功能，且亮度高、可视性能好、经济实用的特点。本羽毛球电子计分器能够实时显示 B两队的比赛分数，具有场地互换分数互换的分钟、秒，能够随时设置调整时间。整个系统整个系统由外部+5V 直流电源供电。在控制模块上设有 5 DS1302 显示。HELLO SB2SB3SB4SB5 1羽毛球计分器小时、分钟、秒进行设置。通过设

4、置确认/清零键 SB6 确认后写入 DS1302 中。数码管将从设置的时间开始动态显示时间。通过 SB2键可以选择需要显示的内容。系统的设计主要利用 STC89C51RD+单片机完成简易球类计分器的设计。通过对整个发的相关理念，学会利用单片机完成简单的电子系统的设计与制作。学会 C 语言的编程应用，培养良好的编程风格，掌握相关的编程或仿真软件的使用。基于 STC89C51RD+ 51 单片机最小系统的设计与常见人机接口电路的设计，懂得简单电子电路的设计，掌握 51 单片机内部资源的使用，了解 51 基于 STC89C51RD+单片机的，涉及到相关的软件和硬件。4.1 软件系统设计主要使用到的软

5、件有 Keil C51、Protel 99SE 等。Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（）将这些部分组合在一起。Protel 99SE 是 ProklTechnology公司开发的基于 Windows环境下的电路板设计软件。也是业界人士首选的电路板设计工具。Protel 99SE 由两大部分组成：电路原理图设计（A

6、dvanced Schematic）和多层印刷电路板设计（Advanced PCB Advanced Schematic 由两部分组成：电路图编辑器（Schematic）和元件库编辑器（Schematic Library2羽毛球计分器4.2 硬件硬件主要用到的是个人计算机及 51 单片机开发板完成。在有完善的理论分析与设计51 DS1302 芯片、电阻、电容、发光二级管、晶振、按键、数码管、万能板、杜邦线、电烙铁、焊锡等。5.1 系统总体设计 1STC89C51RD+单片机作为核心控制模图 1 羽毛球计分器构框图DS1302 LED灯作为输出模块。5.2 工作原理5.2.1 51 单片机工作原

7、理CPURAMROMEPROM）和各种输入、输出接口（定时器/计数器、并行 I/O 口、串行口、A/D 转换器以及脉冲调制器 PWM 称单片机。STC89C51RD+单片机有 40 出的 I/O口定义如表 1 所示。5.2.2 DS1302工作原理DS1302 是美国 DALLAS RAM的实时时钟电路，3羽毛球计分器 5.5V。DS1302 有 12 个寄存器，其中有 7 个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD 码形式,其日历、时间寄存器及其控制字。此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM 相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充

8、电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM 318C0H，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM 寄存器，此方式下可一次性读写所有的 RAM 的 31 个字节，命令控制字为 FEH(写、FFH(读。表 1 系统接口定义ABB单片机上电后，DS1302 从程序中写进的初始时间运行。通过手动设置将当前的时间值写入 DS1302 的寄存器中。DS1302 将从设置的时间开始运行。通过八位数码管显示当前的时间。5.2.3 数码管工作原理数码管分为七段式和八段式 LED 数码管，八段比七段多了一个小数点，其他的基本 LED LED的亮 LE

9、D的阴极连在一起接地，这样给任何一个 LED 的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个 LED4羽毛球计分器a,b,c,d,e,f,g,dp）连在一起，而各自的公共端称为位选线。显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。数码管的 8 段，对应一个字节的 8 位，adp 对应最高位。所以如果想让数码管显示数字0，那么共阴数码管的字符编码为 00111111，即0 x3f；共阳数码管的字符编码为，即0 xc0。可以看出两个编码的各位正好相反。同时根据数码管的驱动分类分为静态驱动和动态驱动。本次设计中采用动态驱动显示。通过分时轮流控制各个数码管的的COM 端，就使

10、各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 12ms，由于人的视觉暂留现是一样的，能够节省大量的 I/O端口，而且功耗更低。5.2.4 独立按键工作原理按键输入部分采用五个独立按键接到单片机的 P1 口。独立按键又叫查询式按键。查询式按键是各按键相互独立，每个按键占用一根I/O口线，每根I/O口线上的按键工作状态不会影响其他 I/O口线上按键的工作状态。查询式按键电路配置灵活，软件结构简单。连接要正确，不能错乱。设计中五个独立按键的功能如表 2 所示。表2 AB6.1 系统整体设计共 4 个模块组成。主控芯片使用 51 系列 STC89C51RD+单片机，

11、时钟芯片使用美国5羽毛球计分器DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟 DS1302。显示模块采用普通的共阴极极八位 LED 数码管。数码管的位选采用一片 74LS138 的译码器，这样能减少 I/O 口的占用造成资源的浪费。P0 口作为数码管的段显，P0 口作为输出口线时需要接上拉电阻。程序下载需要一个 USB 转串口芯片,采用 MAX232 芯片。单片机最小系统包括电源，复位电路，振荡电路。单片机最小系统“最小”就是指一 VCC 脚接电源，GND接地，接好晶振，连上 RC 复位电路，另外值得注意的是在不需要扩展外部存储器的情况下 EA脚接高电平，具体电路如图2 所示。

12、图中的MAX232 芯片是转串口芯片，下载程序时用。电复位和手动复位的两种6.2.2 按键输入部分电路6羽毛球计分器七段数码管一般由八个发光二极管组成，其中由七个细长的发光二极管组成数字显示由单片机的 P0 P0 口做为输出口需要接上拉电阻。位选由单片机的 P2 口的前三位控制。P2 口的前三位连接 74LS138 译码器实现对八位数码管的位选控制。电路图如附录 1。DS1302 采用三线接口与 CPU 时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302 是 DS1202 DS1202 /后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的

13、能力。 DS1302所示。DS1302 有三个口线： LED灯用于指示按键是否按下，当按键按下时对应的 LED图 4 DS1302时钟电路图系统采用模块化编程，各部分相互独立又紧密联系。许多程序太长或太复杂，很难写序更容易理解、设计和测试。子程序可以重用，7羽毛球计分器为一个程序编写的代码经常可以用于其它的程序。7.1 主程序流程设计C 语言就是一些函数的组合，编程就是去编写一些函数不同的控制逻辑。基于STC89C51RD+单片机的羽毛球计分器主函数是由初始化函数、时间设置函数、显示函数组成。主函数流程图如图 5 所示。任何程序开的开始都是从 main函数开始执行的，一个程序也只能有一个 ma

14、in 函数。主程序如下：？ YNN图 5 主流程图7.2 子程序程设计初始化子程序、时间设置子程序、按键扫描子程序、显示子程序、延时子程序等等。其中 6 为显示程序流程图。FLAGE1 过按键 SB2改变其值。显示程序如下：8羽毛球计分器YNNFLAGE1=1？NFLAGE1=2？NNNFLAGE1=3？程序如下：= 9羽毛球计分器通过前期的硬件电路的设计与软件设计后。通过 Keil C51 软件进行编程，编程语言是 C 语言。C 语言是一种面向过程的编程语言。STC89C51RD+单片机能兼容 C51，使用C 语言能编程效率更高。调试使用的一快 C51 系列的开发板。在自身设计原理图的基础图

15、 9 局分与比分 IO口通羽毛球计分器 8 中数码管 9 中数码管显示的是 、B两队的比分与局分。羽毛球比赛中两位选手在对手没获得 20 21 同时获得 20 分及以上分时谁先净胜对方 3 分者赢。为了实现自动计算局分需要对没加一次的分数后对比分比较。比较时会有几种不同的情况，需要一一列出。问题二：如何实现按键的复用？设计中使用到了 5 DS1302 时钟芯片进行时间设置需要用到 5 5 过程中对按键处理需要分情况，采用标志位的方式能够解决这一问题。问题三：硬件设计问题在硬件设计时 P0 口需要加上拉电阻，不加上拉电阻驱动不了数码管。测试是用到开触发。基于 51 单片机的羽毛球计分器是单片机控

16、制系统中单片微型机应用与设计的重要组成部分。羽毛球计分器的控制电路由按键输入部分、单片机控制部分、显示以及DS1302时钟部分组成。在基于 51 单片机的羽毛球计分器设计中，整个设计能达到预期的设计要求，但是也有许多需要改进的地方如。通过本次单片机课程的学习与基于 51 单片的电子在设计过程中，虽然遇到很多麻烦，花了大量时间去调试，但是最终我还是完成了电路的设计任务。由此我知道，做好每一件事，必须要有耐心、信心、决心，以及严谨的态度。在这过程中有时候没时间吃饭，没时间睡觉，我还是坚持下来了，因为在背后一直有鼓励我、支持我的家人。非常感谢父母给我生命，在这二十多年里，不辞劳苦的养育我，羽毛球计分

17、器给我进入大学学习的机会，我将用我一辈子的收获来回报父母的恩情。1周丽娜.Protel99SE电路设计技术（基础、案例篇）M.北京：中国铁道出版社.2009.2焦宝文.课程设计指南M.北京：清华大学出版社.1983.3杨垒，于复生，郭梅静.基于 AT89S52的定时器设计J.山东建筑大学学报，2006(05)4林毅.基于 AT89C51单片机构成的键盘显示电路J.2006(13)5坂本正文.步进电机应用技术M.北京：科学出版社，2010.6http:/ 78羽毛球计分器2 = = = /* = /* = /* 秒 分 天 月 年 年 ;/ / ,羽毛球计分器 1 2 / ; 往 ; 从 往 往

18、) 往) 码 码 中羽毛球计分器* :* : * : 无* : 无 * :* : * : 无* : 无 * :* : * : 无* : 无 羽毛球计分器* :* : * : 无* : 无* :* : * : 无* : 无 /12羽毛球计分器 34羽毛球计分器5* : )* : * : 无* : 无 羽毛球计分器* * : * : 无* : 无 * * : * : 无* : 无羽毛球计分器 * :* : * : 无* : 无 * :* : * : 无羽毛球计分器* : 无 / * :* : 。* : 无* : 无 ;* :* : *x* :x)* : 无 * : * : 往* : * : 无 = 羽毛球计分器=*