目錄TOC\o"1-3"\h\u4992第一章緒論 1256601.1基于單片機(jī)的比賽計(jì)時(shí)計(jì)分研究背景 1161631.2我國(guó)比賽計(jì)時(shí)計(jì)分的發(fā)展現(xiàn)狀 13401第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2296172.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 2178202.2AT89S52主要功能特性 365032.3系統(tǒng)復(fù)位電路 4301642.4晶振電路 547162.5按鍵電路 644902.6顯示部分 627052第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 892883.1軟件設(shè)計(jì) 884773.1.1主程序和流程圖 89113.1.2延時(shí)程序 9298523.1.3液晶顯示 9119623.1.4按鍵程序 1054353.1.5中斷函數(shù) 1011547第四章系統(tǒng)調(diào)試 10219234.1硬件調(diào)試 10114954.2實(shí)物圖 115407總結(jié) 1225504致謝 1312050參考文獻(xiàn) 14摘要:本文主要研究的課題就是以單片機(jī)為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)比賽計(jì)時(shí)積分器系統(tǒng)。是基于單片機(jī)AT89S52和LCD1602液晶顯示屏加上按鍵模塊組成的比賽計(jì)時(shí)積分器系統(tǒng)，具有設(shè)定比賽每節(jié)的總時(shí)間并實(shí)現(xiàn)總時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，還有24秒倒計(jì)時(shí)，暫停比賽和對(duì)比賽進(jìn)行積分，交換雙方比賽場(chǎng)地的功能，主要采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，因?yàn)樵摮绦蚪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，任務(wù)明確，易于編寫，調(diào)試和修改，該設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，可以設(shè)計(jì)出功耗低、安全性好高、可靠性高的計(jì)時(shí)積分器。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，計(jì)時(shí)器，積分器，LCD1602Abstract:Inthispaper,themainresearchtopicisbasedonmicroprocessortodesignagametimeintegratorsystem.SCMistheAT89S52andLCD1602LCDscreenplusbuttonmodulematchtimeintegratorsystembasedonrace,hassetthetotaltimeperdayandthetotaltimeof24secondscountdown,countdown,pausethegameandthegameisintegral,theexchangeofthetwosidesthanthevenuefeatures,mainlytheuseofClanguageprogramming,becausetheprogramissimpleinstructure,cleartasks,easytowrite,debugandmodify,thedesignusesthemodulardesignmethod,candesignalowpowerconsumption,goodsafety,highreliabilityandhightimeintegrator.Keyword:singlechipTimerIntegratorLCD1602PAGE14第一章緒論1.1基于單片機(jī)的比賽計(jì)時(shí)計(jì)分研究背景比賽計(jì)時(shí)積分系統(tǒng)在體育比賽等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)也較為復(fù)雜、涉及面較廣。一方面，使用電子計(jì)時(shí)積分設(shè)備可以省略比賽中的人工計(jì)時(shí)積分的工作，方便了一些比賽項(xiàng)目的計(jì)時(shí)、積分的可操控性；另一方面，隨著參與體育比賽的人數(shù)增多，也有利于各項(xiàng)體育的選拔，對(duì)我國(guó)的體育事業(yè)做出貢獻(xiàn)。在早期的比賽項(xiàng)目中也使用了計(jì)時(shí)積分系統(tǒng)，但當(dāng)時(shí)的技術(shù)水品有限，只能利用模擬器件或者數(shù)字電路混合組成，其穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度和器件的一些固有屬性有關(guān)隨著單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，人們將精準(zhǔn)時(shí)鐘輸出的單片機(jī)用作計(jì)時(shí)器的核心，研發(fā)出各種顯示模式下的計(jì)時(shí)積分系統(tǒng)。同時(shí)單片機(jī)在此領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，也大大提高了比賽中計(jì)時(shí)積分的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。1.2我國(guó)比賽計(jì)時(shí)計(jì)分的發(fā)展現(xiàn)狀比賽有利于國(guó)民鍛煉身體健康快樂(lè)。最早的比賽計(jì)時(shí)積分器，在1892年1月，在美國(guó)馬薩諸塞州菲爾的基督教青年會(huì)訓(xùn)練學(xué)校的教室詹姆士發(fā)明的。當(dāng)時(shí)的技術(shù)使得籃球計(jì)時(shí)積分器使用了電子類的相關(guān)器件，而且添加了一個(gè)暫停功能?，F(xiàn)在，以單片機(jī)為核心；20世紀(jì)70年代以來(lái)，單片機(jī)以極其高的性價(jià)比受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用廣泛，發(fā)展很快。單片機(jī)的集成度高，功能強(qiáng)，通用性好，特別是它具有體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高、價(jià)格便宜、可靠性高、靈活性好、開(kāi)發(fā)較為容易和使用方便等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在世界電子廠家，測(cè)控技術(shù)企業(yè)競(jìng)相把單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，智能化的核心部件?；@球計(jì)時(shí)積分器就是以單片機(jī)為核心的計(jì)時(shí)積分系統(tǒng)，顯示器等組成。第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)采用ATMEL公司AT89S52單片機(jī)為控制核心，由倒計(jì)時(shí)模塊、比分顯示模塊、人機(jī)接口模塊等部分組成。其中比賽時(shí)間倒計(jì)時(shí)和24秒進(jìn)攻倒計(jì)時(shí)分別采用單片機(jī)AT89S52的定時(shí)器0；可實(shí)現(xiàn)顯示比賽時(shí)間、顯示24秒倒計(jì)時(shí)、顯示比分和顯示比賽章節(jié)等功能。圖2.11計(jì)時(shí)計(jì)分器實(shí)現(xiàn)框圖系統(tǒng)主要功能包括積分和計(jì)時(shí)兩部分，能實(shí)現(xiàn)兩隊(duì)比分的加分，減分，計(jì)時(shí)以及其他多種顯示效果。系統(tǒng)控制模塊有：顯示模塊、按鍵查詢模塊、中斷模塊等。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程：采用液晶顯示屏顯示比賽時(shí)間和比分情況，通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入功能，可以對(duì)比賽時(shí)間進(jìn)行調(diào)整；比賽過(guò)程中，對(duì)比分進(jìn)行記錄，允許暫停和開(kāi)始比賽選項(xiàng)，也可以對(duì)比賽雙方進(jìn)行加分減分操作，24秒倒計(jì)時(shí)操作。圖2.12系統(tǒng)原理圖本系統(tǒng)包括顯示模塊、按鍵電路模塊、中斷處理模塊等。顯示模塊主要是LCD液晶屏作為顯示部分，顯示比賽時(shí)兩隊(duì)得分狀況和時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示狀況。按鍵電路模塊主要是起到兩隊(duì)得分加分減分和暫停、復(fù)位、修改移位和繼續(xù)功能，可以很好實(shí)現(xiàn)比賽分?jǐn)?shù)的正確顯示作用系統(tǒng)中還有復(fù)位電路和晶振電路等，整體系統(tǒng)原理圖如圖2.12所示。2.2AT89S52主要功能特性（1）同時(shí)擁有3個(gè)16位的可編程定時(shí)器和計(jì)數(shù)器中斷，方便很多場(chǎng)合應(yīng)用（2）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器（3）6個(gè)中斷向量源(4)擁有一個(gè)可編程全雙工UART串行通道(5)32個(gè)可編程I/O接口線圖2.2單片機(jī)引腳圖AT89S52是52系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。AT89S52屬于8位單片機(jī)，擁有8k的Flash和256的RAM，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-52指令系統(tǒng)，可以使用在比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中。該單片機(jī)擁有32個(gè)為IO口，2個(gè)中斷口，3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器,一個(gè)個(gè)全雙工串行口，2個(gè)地址口。AT89S52不僅僅可以按照常規(guī)方法通過(guò)編程器進(jìn)行編程和程序的燒錄,而且支持在線編程，這為程序設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了不少便捷，降低了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本，而本系統(tǒng)中所需要的芯片要求并不是太高，所以AT89S52芯片能夠滿足本次設(shè)計(jì)的需求。2.3系統(tǒng)復(fù)位電路AT89S52單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位方式有：上電復(fù)位、按鍵復(fù)位、外部脈沖復(fù)位、程序運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位等方式。本設(shè)計(jì)采用的是上電復(fù)位和復(fù)位按鈕復(fù)位并聯(lián)的復(fù)位方式，電路圖如圖2.3所示，是上電復(fù)位與復(fù)位按鈕復(fù)位的組合。上電復(fù)位利用電阻和電容的串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，上電瞬間復(fù)位端口（RST）的電平與Vcc相同，隨著充電電流的減少，RST腳的電壓下降，最后被鉗位在0伏，復(fù)位按鈕復(fù)位時(shí)，當(dāng)復(fù)位按鍵按下后，電源通過(guò)電阻施加在單片機(jī)復(fù)位端（RST）上，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。圖2.3為復(fù)位電路圖2.4晶振電路晶振電路的功能是為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)。在本次設(shè)計(jì)中，單片機(jī)使用內(nèi)部時(shí)鐘振蕩方式。需要注意的是，STC12C5A60S2外圍晶振電路對(duì)電容的要求小于47pF即可，本次設(shè)計(jì)中選用22pF，晶振選用12M。晶振電路如圖2.4圖2.4晶振電路2.5按鍵電路按鍵電路是用來(lái)對(duì)系統(tǒng)顯示的圖像,進(jìn)行切換和選擇的開(kāi)關(guān)。按鍵電路如圖2.5所示。按鍵電路工作原理如下：當(dāng)按鍵沒(méi)有按下去時(shí)，與按鍵連接的單片機(jī)接口均為高電平；當(dāng)按鍵按下去時(shí)，單片機(jī)該接口端為低電平。在系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)不斷掃描按鍵電路，當(dāng)檢測(cè)到相應(yīng)端口輸入為低電平時(shí)，就可以檢測(cè)到按鍵值。圖2.5按鍵電路在設(shè)計(jì)中按下p10為開(kāi)始，p11為暫停，如需要重置24秒按下p12，p13為雙方換邊按鍵，也可以給兩隊(duì)進(jìn)行加分按p14，p15，可以雙方減分按p16、p17。為了減少電路的干擾，在程序中實(shí)現(xiàn)了防抖動(dòng)的功能。2.6顯示部分采用液晶電路來(lái)顯示，LCD1602是字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16行2列即32個(gè)字符。LCD1602顯示效果直觀，硬件連接電路較為簡(jiǎn)單；使用起來(lái)非常方便只需要數(shù)據(jù)線8條，控制線3條即可，而且價(jià)格低廉。利用AT89S52單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器,配合使用對(duì)單片機(jī)的軟件編程上的時(shí)間延時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)方案。該方案中單片機(jī)的價(jià)格并不高，對(duì)于該系統(tǒng)，硬件成本降低了，通過(guò)對(duì)程序的編譯，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的計(jì)時(shí)。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，本設(shè)計(jì)采用16列*2行的字符型LCD1602帶背光的液晶顯示屏。1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個(gè)字符,芯片工作電壓:4.5—5.5V，工作電流:2.0mA(5.0V)，模塊最佳工作電壓:5.0V。LCD1602外接的控制接口有RS，R/W，E；數(shù)據(jù)接口為D7--D0。總共有11根線與單片機(jī)的I/O口連接，若使用標(biāo)準(zhǔn)的52單片機(jī)，至少占用了一個(gè)端口再加上另一個(gè)端口的部分I/O口。這在很多應(yīng)用場(chǎng)合是不大可取的。所以很有必要減少連接數(shù)。從其數(shù)據(jù)手冊(cè)上介紹的4線連接方式可以達(dá)到只使用7個(gè)I/O口即可滿足要求，其中為3個(gè)控制口RS，R/W，E和數(shù)據(jù)口的D7—D0；寫入數(shù)據(jù)或指令的順序是先寫高半個(gè)字節(jié)，再寫低半個(gè)字節(jié)。

其中P2口的高四位接到LCD1602的D7-D0，P2.0-P2.2分別接RS、E、R/W接地。圖2.6LCD1602引腳圖第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1軟件設(shè)計(jì)軟件是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的靈魂，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。如果把硬件比作人的手臂那么軟件就是人的大腦，手臂的一切動(dòng)作的執(zhí)行都要受控于大腦。同樣，對(duì)AT89S52和1602液晶顯示模塊的操作都是通過(guò)相應(yīng)的軟件程序來(lái)控制的。本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法。整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊、鍵盤模塊、顯示模塊以及中斷模塊組成。這個(gè)設(shè)計(jì)是從按鍵系統(tǒng)開(kāi)始，這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)候，由單片機(jī)進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，如果比賽有需要暫停時(shí)，可以按暫停鍵進(jìn)行比賽暫停，此時(shí)，時(shí)間暫停；當(dāng)比賽過(guò)程中出現(xiàn)進(jìn)攻超時(shí)犯規(guī)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)暫停計(jì)時(shí)，同時(shí)按鍵控制比分。經(jīng)過(guò)程序仿真，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)功能都比較合理且符合要求。3.1.1主程序和流程圖先初始化，用whlie循環(huán)，控制對(duì)于A隊(duì)的加分和A隊(duì)的減分，B隊(duì)的加分和B隊(duì)的減分和交換場(chǎng)地，對(duì)比賽進(jìn)行暫停和24秒重置。圖3-1主程序流程圖此設(shè)計(jì)由按鍵控制系統(tǒng)的開(kāi)始，當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)，由單片機(jī)控制開(kāi)始進(jìn)行每節(jié)12分鐘的倒計(jì)時(shí)，當(dāng)比賽出現(xiàn)暫停請(qǐng)求時(shí)，通過(guò)暫停按鍵可以控制比賽的暫停（長(zhǎng)按住暫停鍵），此時(shí)，時(shí)間暫停；當(dāng)比賽過(guò)程中出現(xiàn)進(jìn)攻超時(shí)犯規(guī)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)暫停計(jì)時(shí)，并發(fā)出報(bào)警，同時(shí)按鍵控制比分；另外，每節(jié)比賽后都有賽后休息時(shí)間。經(jīng)過(guò)程序仿真，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)功能都比較合理且符合要求。3.1.2延時(shí)程序延時(shí)程序在LCD1602液晶顯示屏中的主要功能有：防抖動(dòng)的作用，延時(shí)程序可以對(duì)LCD液晶屏顯示圖像、數(shù)字，符號(hào)造成的拖影現(xiàn)象進(jìn)行消除。3.1.3液晶顯示 通過(guò)初始化程序把屏幕清空，不斷進(jìn)行按鍵掃描，把命令存入棧中，再由WriteData()的方法，不斷寫入屏幕上，通過(guò)顯示程序顯示出來(lái)。3.1.4按鍵程序p10為開(kāi)始，p11為暫停，如需要重置24秒按下p12，p13為雙方換邊按鍵，也可以給兩隊(duì)進(jìn)行加分按p14，p15，可以雙方減分按p16、p17。在按鍵按下時(shí)，程序中加入了延時(shí)，可以起到防抖動(dòng)的作用。3.1.5中斷函數(shù)單片機(jī)或類似系統(tǒng)擁有內(nèi)外部中斷,內(nèi)部中斷如定時(shí)器產(chǎn)品的中斷,外部中斷一般由I/O口的電平變化產(chǎn)生的中斷,用來(lái)檢測(cè)外部信號(hào),并進(jìn)行相關(guān)處理。系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試分為軟件調(diào)試和硬件調(diào)試，單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開(kāi)的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。通常編寫硬件測(cè)試程序，一個(gè)模塊一個(gè)模塊地調(diào)試電路的各個(gè)部分，以排除各種軟硬件故障。4.1硬件調(diào)試本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)AT89S52設(shè)計(jì)的比賽積分系統(tǒng)，使用LCD1602進(jìn)行顯示，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制著暫停，開(kāi)始和交換隊(duì)伍。程序中包含了中斷模塊、LCD顯示模塊、按鍵模塊和延時(shí)程序。按開(kāi)始鍵就進(jìn)行12分鐘計(jì)時(shí)，有24秒倒計(jì)時(shí)程序，一旦24秒到了，紅色的燈就亮了，按加分鍵可以對(duì)兩隊(duì)進(jìn)行加分，減分鍵對(duì)比賽進(jìn)行減分，還可以對(duì)比賽進(jìn)行隨時(shí)暫停。硬件方面主要是對(duì)電路板焊接技術(shù)以及布線的整體把握，電路板做好焊接好后，先查看電路板是否有“虛焊”和“漏焊”的情況，用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)試。此外用調(diào)試程序通過(guò)軟件下載到單片機(jī)燒寫、調(diào)試，看電路板上芯片是否出現(xiàn)發(fā)熱情況，若是有，則可能是短路造成的。在檢查電路板無(wú)問(wèn)題時(shí)，即可以用寫好的程序進(jìn)行下載調(diào)試，看是否實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。4.2實(shí)物圖圖4.21圖4.22總結(jié)本文是一篇關(guān)于用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)積分系統(tǒng)的論文，設(shè)計(jì)中使用到了AT89S52和LCD1602液晶顯示屏。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我通過(guò)在網(wǎng)上和圖書館查閱資料，收集了關(guān)于單片機(jī)和液晶顯示方面的資料，通過(guò)對(duì)這些資料的學(xué)習(xí)，我了解了單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，使用和單片機(jī)在生活和生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用；液晶顯示的原理和使用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)除了讓我回顧以前學(xué)過(guò)的知識(shí)外，也使我學(xué)習(xí)到了新的東西。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說(shuō)是對(duì)四年的大學(xué)學(xué)習(xí)的總結(jié)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的主要工作和任務(wù)如下：對(duì)設(shè)計(jì)方案的理論研究，單片機(jī)的合理選型，硬件電路的設(shè)計(jì)，電路板的制作，元器件的焊接，軟件的編寫和調(diào)試以及畢業(yè)論文的制作。通過(guò)對(duì)本課題的研究我有以下幾個(gè)方面的收獲：（1）學(xué)習(xí)與掌握了單片機(jī)的基本原理及其各種應(yīng)用，對(duì)它的各種硬件接口與軟件設(shè)計(jì)方法有較深入的認(rèn)識(shí)。（2）對(duì)液晶顯示有了一定的認(rèn)識(shí)，能夠初步掌握液晶顯示的原理。（3）通過(guò)對(duì)電路原理圖、pcb圖的繪制，電路板的制作掌握了對(duì)AltiumDesignerWinter09的使用。（4）本設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于軟件的設(shè)計(jì)，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中使自己在大學(xué)學(xué)到的C語(yǔ)言知識(shí)得到了鞏固，同時(shí)提高了解決實(shí)際問(wèn)題的能力。致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們這么多年來(lái)學(xué)習(xí)的總結(jié)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的努力，我已經(jīng)順利的完成了我的論文設(shè)計(jì)。在這一段時(shí)間里，我加強(qiáng)了自己的單片機(jī)、數(shù)電、模電的的知識(shí)。雖然本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)順利的完成了，但是在這個(gè)過(guò)程中，我遇到了很多的問(wèn)題。初次看見(jiàn)這個(gè)課題時(shí)，自己覺(jué)得以自己的水平很難完成這項(xiàng)任務(wù)，因?yàn)橛泻芏嘀R(shí)都是自己匱乏的。為了彌補(bǔ)這寫不足，每天都