《電子信息工程實(shí)訓(xùn)》課程說(shuō)明《電子信息工程實(shí)訓(xùn)》課程以培育學(xué)生應(yīng)用實(shí)力為宗旨，突出基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)的駕馭和實(shí)踐技能的訓(xùn)練；注意試驗(yàn)室與工程開(kāi)發(fā)的統(tǒng)一，通過(guò)一系列實(shí)訓(xùn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在實(shí)踐中綜合運(yùn)用模擬電路、數(shù)字電路及單片機(jī)等相關(guān)學(xué)問(wèn)，最終達(dá)到使學(xué)生具備電子電路系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基本實(shí)力，為后續(xù)的困難電路應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程在上課時(shí)以培育學(xué)生應(yīng)用實(shí)力為宗旨，突出基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)的駕馭和實(shí)踐技能的訓(xùn)練；注意試驗(yàn)室與工程開(kāi)發(fā)的統(tǒng)一，通過(guò)一系列實(shí)訓(xùn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在實(shí)踐中使學(xué)生駕馭常用電工工具的正確運(yùn)用；駕馭電子元器件的安裝、焊接等基本技能；了解常用的電子元器件的性能特點(diǎn)、命名方法及識(shí)別方法；初步駕馭常用電子儀器設(shè)備的基本運(yùn)用方法；學(xué)會(huì)分析與處理簡(jiǎn)潔的電路故障。由于本課程不須要教授新的理論學(xué)問(wèn)，因此無(wú)需運(yùn)用教材，僅運(yùn)用老師自編講義，便可完成該課程的教學(xué)任務(wù)。項(xiàng)目1：基于MSI的籃球24秒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)1、前言電子課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中特別重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是將理論學(xué)問(wèn)和實(shí)踐實(shí)力相統(tǒng)一的一個(gè)環(huán)節(jié)，是真正熬煉學(xué)生實(shí)力的一個(gè)環(huán)節(jié)。在很多領(lǐng)域中計(jì)時(shí)器均得到普遍應(yīng)用，諸如在體育競(jìng)賽，定時(shí)報(bào)警器、嬉戲中的倒時(shí)器，交通信號(hào)燈、紅綠燈、行人燈、交通纖毫限制機(jī)、還可以用來(lái)做時(shí)間提示設(shè)備等等，由此可見(jiàn)計(jì)時(shí)器在現(xiàn)代社會(huì)是何其重要的?；@球作為一項(xiàng)全民健身項(xiàng)目，已有肯定的歷史。在中國(guó)，籃球很盛行，籃球競(jìng)賽也日趨職業(yè)化。籃球競(jìng)賽中有一項(xiàng)違例時(shí)間要用倒計(jì)時(shí)器，目前多數(shù)采納的是24秒制，但隨著籃球制度的改革將會(huì)采納30秒制。有須要就會(huì)有市場(chǎng)，因此設(shè)計(jì)一款30秒計(jì)時(shí)器是特別有必要也特別有前景的。該款計(jì)時(shí)器是在原來(lái)的基礎(chǔ)上把24秒制改為30秒制。該計(jì)時(shí)器要有遞減計(jì)時(shí)及報(bào)警功能。因此符合競(jìng)賽中違例判罰的須要。在籃球競(jìng)賽中，規(guī)定了球員的持球時(shí)間不能超過(guò)30秒，否則就犯規(guī)了。本課程設(shè)計(jì)的“籃球競(jìng)賽30秒計(jì)時(shí)器”，可用于籃球競(jìng)賽中，用于對(duì)球員持球時(shí)間30秒限制。一旦球員的持球時(shí)間超過(guò)了30秒，它自動(dòng)的報(bào)警從而判定此球員的犯規(guī)。本設(shè)計(jì)主要能完成：顯示30秒倒計(jì)時(shí)功能；系統(tǒng)設(shè)置外部操作開(kāi)關(guān)，限制計(jì)時(shí)器的干脆清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能；在干脆清零時(shí)，數(shù)碼管顯示器全部顯示為“0”；計(jì)時(shí)器為30秒遞減計(jì)時(shí)其計(jì)時(shí)間隔為0.1秒；計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不滅燈，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)等。整個(gè)電路的設(shè)計(jì)借助于Multisim10.0.1仿真軟件和數(shù)字邏輯電路相關(guān)理論學(xué)問(wèn)，并在Multisim10.0.1下設(shè)計(jì)和進(jìn)行仿真，得到了預(yù)期的結(jié)果。2方案的選定2.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求基本要求：①設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)時(shí)器，要求具有顯示24秒計(jì)時(shí)功能。②設(shè)置外部操作開(kāi)關(guān)，限制計(jì)時(shí)器的干脆清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能。③在干脆清零時(shí)，要求數(shù)碼顯示器滅燈。④計(jì)時(shí)器為24秒遞減計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)間隔為1秒。提高要求：計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不能滅燈，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。2.2計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)及其應(yīng)用此籃球計(jì)時(shí)器操作便利，具有干脆清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能以及報(bào)警功能，大量的運(yùn)用在籃球競(jìng)賽里。2.3設(shè)計(jì)方案的比較與選定本設(shè)計(jì)的核心部分是要設(shè)計(jì)一個(gè)24s倒計(jì)數(shù)器，并且對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提到的各種限制要求，因此該系統(tǒng)包括秒脈沖發(fā)生電路，計(jì)數(shù)器電路，譯碼顯示電路，限制電路和電路報(bào)警電路5部分。其中，計(jì)數(shù)器電路和限制電路時(shí)系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器電路完成24s倒計(jì)時(shí)功能，而限制電路具有干脆限制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)記數(shù)、暫停、連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。為了滿意系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)限制電路時(shí)，應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。在操作干脆清零開(kāi)關(guān)時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器顯示零。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，限制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)CP，同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示24S字樣；當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)器起先計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停。連續(xù)開(kāi)關(guān)撥在暫停位置上時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，出于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停、連續(xù)開(kāi)關(guān)撥在連續(xù)時(shí)，計(jì)數(shù)器接著遞減計(jì)數(shù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如（1）、（2）。（1）方案1：秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器譯碼顯示限制電路報(bào)警電路外部操作開(kāi)關(guān)圖1整體方框圖一（2）方案2：秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器限制電路報(bào)警電路譯碼顯示外部操作開(kāi)關(guān)圖2整體方框圖二方案一的限制電路對(duì)每一單元模塊實(shí)行獨(dú)立的限制，相對(duì)與方案2電路更具有穩(wěn)定性，所以我們選擇方案1。3電路設(shè)計(jì)原理與試驗(yàn)電路3.1試驗(yàn)理論分析（1）8421BCD碼24進(jìn)制數(shù)遞減計(jì)數(shù)器是由74LS192構(gòu)成的。74LS192是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，具有“異步清零”和“異步置數(shù)”功能，且有進(jìn)位和借位輸出端。在減計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)須要進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)展連接時(shí)，只要將低位的BO端接到高位的PD端，因?yàn)橹挥挟?dāng)?shù)臀黄挠?jì)數(shù)結(jié)果到零狀態(tài)時(shí)，BO才會(huì)有脈沖輸出，且以低電平作為有效輸出。只有當(dāng)?shù)臀籅O端發(fā)出借位脈沖，高位計(jì)數(shù)器才做減計(jì)數(shù)。當(dāng)高，低位計(jì)數(shù)器全為零時(shí)，且CPD為0時(shí)，置數(shù)端2，計(jì)數(shù)器完成并行置數(shù)，在PD端得輸入時(shí)鐘脈沖作用下，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一輪循環(huán)減計(jì)數(shù)。此計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)為N=（00100100）=（24）10。.（2）協(xié)助時(shí)序限制電路，由與非門(mén)電路限制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止。（3）本設(shè)計(jì)要求計(jì)時(shí)的時(shí)間間隔為1s，輸出頻率為1HZ，所以脈沖頻率要為10HZ。采納由555集成塊組成的標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生電路。3.2電路設(shè)計(jì)此計(jì)數(shù)器由秒脈沖發(fā)生電路，計(jì)數(shù)器電路，譯碼顯示電路，限制電路和電路報(bào)警電路5部分組成。3.2.1標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生電路的設(shè)計(jì)秒脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的信號(hào)是電路的時(shí)序脈沖和定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，本電路采納555集成電路構(gòu)成。圖3標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生電路標(biāo)準(zhǔn)脈沖電路如上圖所示[1]，它由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器，為系統(tǒng)供應(yīng)時(shí)鐘秒脈沖。555定時(shí)器應(yīng)用為多諧振蕩電路時(shí)，當(dāng)電源接通VCC通過(guò)電阻R1和R2向電容C2充電，其上電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)UC上升至2/3VCC，使3腳輸出為低電平，同時(shí)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C2通過(guò)R2和T放電，2腳處電壓下降，當(dāng)2腳處電壓下降到VCC/3時(shí)，3腳處電壓翻轉(zhuǎn)為高電平，電容C2放電所需的時(shí)間為（1）當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，T截止，VCC將通過(guò)R1，R2向電容C2充電，2處電壓由VCC上升到2/3VCC所需時(shí)間為（2）當(dāng)UC上升到2/3VCC時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到了一個(gè)周期性的矩形波。定時(shí)元件為15kΩ、為68kΩ、C為10μF，產(chǎn)生1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，振蕩器振蕩頻率計(jì)算公式（3）3.2.2計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)圖4計(jì)數(shù)器及譯碼顯示電路計(jì)數(shù)器采納74LS192同步可逆雙時(shí)鐘計(jì)數(shù)器[5]，其管腳引線排列圖如圖4所示。74LS192的UP/DOWN端分別是加/減計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端。在置數(shù)限制端LOAD=1.清零端CLR=0的狀況下，若DOWN=1，計(jì)數(shù)脈沖加入到UP端，則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成加計(jì)數(shù)，CO端發(fā)出進(jìn)位負(fù)脈沖，若UP=1，計(jì)數(shù)脈沖加入到DOWN端，則計(jì)數(shù)器在預(yù)置數(shù)的基礎(chǔ)上完成減計(jì)數(shù)，當(dāng)減計(jì)數(shù)到0時(shí)，BO借位輸出端發(fā)出借位負(fù)跳變脈沖。LOAD為異步并行置數(shù)端，當(dāng)LOAD=0時(shí)，計(jì)數(shù)器置數(shù)，LOAD=1時(shí)，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài).計(jì)數(shù)器及譯碼顯示電路如圖4所示。用兩片74LS192設(shè)計(jì)成二十四進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，由74LS48譯碼，7端碼顯示器顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。計(jì)數(shù)器個(gè)位接成四進(jìn)制，置數(shù)端A.C.D均接低電平“0”,計(jì)數(shù)器十位接成二進(jìn)制，A.B兩置數(shù)端接高電平“1”，C.D端接低電平“0”。計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)接入個(gè)位計(jì)數(shù)器的DOWN減脈沖輸入端（UP端接高電平）。依據(jù)設(shè)計(jì)要求，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到零時(shí)停止計(jì)數(shù)，為此，將十位計(jì)數(shù)器的BO借位端與脈沖信號(hào)源通過(guò)與門(mén)連接，使計(jì)數(shù)到零時(shí)，BO=0，封鎖CP信號(hào)，計(jì)數(shù)器保持零狀態(tài)不變，限制電路發(fā)出報(bào)警聲信號(hào)，使報(bào)警電路工作，信號(hào)燈亮。3.2.3單元譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)圖5單元譯碼顯示電路用74LS48和共陰極LED顯示器組成，如圖7所示，74LS48輸入信號(hào)為BCD碼，輸出端為a、b、c、d、e、f、g共七線，另有3條限制線。LT端為測(cè)試端。在LT端接高電平的條件下，無(wú)論輸入端A、B、C、D為何值，a~g輸出全部為高電平，使7段顯示器件顯示“8”字型，此功能用于測(cè)試器件。RBI為滅零輸入端。在BI/RBO=1的條件下，當(dāng)輸入A、B、C、D不全為零時(shí)，仍能正常譯碼輸出，使顯示器正常顯示。BI/RBO端為消隱輸入端。該輸入端具有最高級(jí)別的限制權(quán)，當(dāng)該端為低電平常，不管其他輸入端為何值，輸出端a~g均為低電平，這可使共陰顯示器熄滅。另外，該端還有其次個(gè)功能─滅零信號(hào)輸出端，當(dāng)該位輸入的A、B、C、D=0000時(shí)，此時(shí)輸出低電平；若該位輸入的A、B、C、D不等于零，則輸出高電平。若將RBI與BI/RBO協(xié)作運(yùn)用，很簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示時(shí)的滅零限制。74LS48可干脆驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管而不須要外界限流電阻。此處要是保持?jǐn)?shù)碼管不黑屏就將BI/RB0，RBI置1就可以了，LT是檢查數(shù)碼管的好壞的，假如不須要的話干脆接高電平。其他端口依據(jù)abcdefg的對(duì)應(yīng)關(guān)系連接好以保證顯示正確，確保接地勝利。此處將BI/RB0、RBO、LT全部接高電壓，是為了讓數(shù)碼管正常工作，這三端只在焊接電路板時(shí)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行好壞的檢測(cè)時(shí)運(yùn)用。3.2.4限制電路的設(shè)計(jì)圖6限制電路籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器功能限制由外部開(kāi)關(guān)限制實(shí)現(xiàn)，如圖8所示S1限制計(jì)數(shù)器的暫停/計(jì)數(shù)限制。S1為“1”時(shí)（左合），秒脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號(hào)被封鎖，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，當(dāng)S1為“0”時(shí)（右合），限制門(mén)電路打開(kāi)，秒脈沖信號(hào)送到計(jì)數(shù)器的減脈沖輸入端，開(kāi)關(guān)S3限制LOAD的異步并行置數(shù)限制端，當(dāng)S3閉合時(shí)，LOAD=0，計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)，S3斷開(kāi)時(shí)，LOAD=1，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)工作狀態(tài)。計(jì)數(shù)器清零由S2開(kāi)關(guān)限制，CLR=1時(shí)計(jì)數(shù)器清零，CLR=0時(shí)，計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)。3.2.5報(bào)警電路的設(shè)計(jì)圖7放光報(bào)警電路如圖7所示，報(bào)警電路采納DIODELED型號(hào)發(fā)光二極管，發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦?。只有?dāng)外加的正向電壓使得正向電路足夠大時(shí)才發(fā)光，它的開(kāi)啟電壓比一般二極管的大，正向電流越大，發(fā)光越強(qiáng)。當(dāng)24秒計(jì)時(shí)結(jié)束到00時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光提示計(jì)時(shí)人員。

4電源電路電源變壓器電源變壓器整流器濾波器穩(wěn)壓器U1U2U3U4圖8直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖電源變壓器是將溝通電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗氁碾妷褐担缓笸ㄟ^(guò)整流電路將溝通電壓變成脈動(dòng)的直流電壓，尤其此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必需通過(guò)濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度的改變而改變，因而在整流、濾波電路之后，還須要穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度改變時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。圖9電源電路直流穩(wěn)壓溝通電經(jīng)過(guò)整流和濾波可以變成直流電，但是它的電壓是不穩(wěn)定的，供電電壓的改變或用電電流的改變，都能引起電源電壓的波動(dòng)。要獲得穩(wěn)定不變的直流電源，還必需再增加由7805穩(wěn)壓塊組成的直流穩(wěn)壓電路，圖中電流穩(wěn)壓溝通電經(jīng)過(guò)橋堆的整流后，會(huì)產(chǎn)生紋波，很不穩(wěn)定，在其后面接C12，進(jìn)行濾波，由于電解電容具有電感性，無(wú)法完全消退紋波，這個(gè)時(shí)候就須要再后面再并聯(lián)一個(gè)小電容C13，C12是輸入端的濾波電容，C14是輸出端的濾波電容，電路中7805是三端集成穩(wěn)壓器，輸出正5V直流電壓，輸入電壓至少大于7V，使輸入/輸出之間有2-3V及以上的壓差。5電路的仿真圖10仿真圖將各部分電路模塊連接成完整的籃球競(jìng)賽24秒計(jì)數(shù)電路，如圖5所示?；@球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器起先計(jì)數(shù)之前，首先將限制開(kāi)關(guān)S3左合，使計(jì)數(shù)器清零端CLR=1，計(jì)數(shù)器清零。此時(shí)，顯示器顯示“00“。然后將S3右合，使CLR=0，不影響計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)。將計(jì)數(shù)/暫停限制開(kāi)關(guān)S1右合，使計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。此時(shí)，限制開(kāi)關(guān)S1引入低電平，打開(kāi)限制門(mén)電路，秒脈沖信號(hào)將通過(guò)與非門(mén)和反相器輸入到個(gè)位計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)輸入端DOWN端。再將置數(shù)端限制門(mén)開(kāi)關(guān)S3閉合，使LOAD=0，對(duì)74192進(jìn)行預(yù)置數(shù)。由于計(jì)數(shù)器已經(jīng)設(shè)置成二十四進(jìn)制，為此，顯示器將顯示24。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S3（LOAD=1），計(jì)數(shù)器從二十四起先減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)間到，十位計(jì)數(shù)器的借位端BO=0，此信號(hào)將關(guān)閉限制門(mén)電路，秒脈沖信號(hào)被封鎖，計(jì)數(shù)器不能獲得計(jì)數(shù)脈沖而暫停計(jì)數(shù)，并保持零狀態(tài)不變，顯示器顯示“00”，一次計(jì)時(shí)完成。同時(shí)，限制電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警電路工作，信號(hào)燈亮。6重要元器件引腳圖及邏輯圖6.174LS192資料圖中：PL為置數(shù)端，CPU為加計(jì)數(shù)端，CPD為減計(jì)數(shù)端，TCU為非同步進(jìn)位輸出端，TCD為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，MR為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端[3]。圖1174LS192的引腳排列及邏輯符號(hào)表一74LS192真值表輸入輸出MRPLCPUCPDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01×××××××000000××DCBADCBA011××××加計(jì)數(shù)011××××減計(jì)數(shù)74LS48資料圖1274LS48邏輯圖輸出端（a~g）為高電平有效，可驅(qū)動(dòng)燈緩沖器或共陰極VLED。當(dāng)要求輸出0─15時(shí)，消隱輸入（BI)應(yīng)為高電平或開(kāi)路，對(duì)于輸出為0時(shí)還要求脈沖消隱輸入（RBI）為高電平或者開(kāi)路，當(dāng)（BI）為低電平常，不管其他輸入端狀態(tài)如何，a~g均為低電平，讓RBI和地址端（A0?A3)均為低電平，并且燈測(cè)試端（LT）為高電平常，a~g為低電平，脈沖消隱輸出（RBO）也變?yōu)榈碗娖?，?dāng)BI為高電平或開(kāi)路時(shí)，LT為低電平可使a~g均為高電平[4]。表2引出端符號(hào)A0?A3譯碼地址輸入端BI/RBO消隱輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效）LT燈測(cè)試輸入端（低電平有效）RBI脈沖消隱輸入端（低電平有效）a~g輸出

附錄1原件清單表格二元件清單元件類(lèi)型數(shù)目7段共陰數(shù)碼管274LS192集成塊274LS00集成塊174LS10集成塊1NE555174LS48集成塊2單刀開(kāi)關(guān)1單刀雙置開(kāi)關(guān)2電容10μF2電容48μF1電容100μF2電容0.01μF3電容0.1μF2電阻510Ω歐1電阻15kΩ1電阻68KΩ1電阻1KΩ4導(dǎo)線若干PCB板1橋堆17805集成塊1附錄2原理圖圖13完整電路圖項(xiàng)目2：基于單片機(jī)的籃球計(jì)分器設(shè)計(jì)第一章緒論1.1系統(tǒng)功能隨著科技的迅猛發(fā)展,單片機(jī)在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中起到了越來(lái)越重要的作用.單片機(jī)體積小,功能強(qiáng),集成了微型機(jī)的各部件,大大縮短了系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)傳送的距離,從而提高了系統(tǒng)的牢靠性及運(yùn)行速度。該系統(tǒng)主要是線以下兩種功能：計(jì)分：能同時(shí)顯示甲、乙兩隊(duì)比分,最大計(jì)分?jǐn)?shù)為99。能分別對(duì)甲、乙兩隊(duì)比分進(jìn)行加分。計(jì)時(shí)：從競(jìng)賽起先時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)工作方式,初始時(shí)間為00,最大計(jì)時(shí)為99分鐘，經(jīng)過(guò)修改后應(yīng)當(dāng)還能實(shí)施計(jì)時(shí)暫停,還能設(shè)定為倒計(jì)時(shí)。交換比分：中場(chǎng)交換競(jìng)賽場(chǎng)地時(shí)，能交換甲、乙兩隊(duì)比分的位置。哨音提示：設(shè)定的競(jìng)賽時(shí)間到了,能自動(dòng)哨音提示競(jìng)賽結(jié)束.1.2課題運(yùn)用的學(xué)問(wèn)點(diǎn)本課題主要運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)問(wèn)設(shè)計(jì)籃球賽記時(shí)計(jì)分器，因此涉及到的學(xué)問(wèn)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：（1）AT89C51單片機(jī)的運(yùn)用（2）LED數(shù)碼管的運(yùn)用（3）人機(jī)接口

其次章系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì)2.1課題的技術(shù)和量化要求能記錄整個(gè)賽程的競(jìng)賽時(shí)間，并能修改競(jìng)賽時(shí)間、暫停競(jìng)賽時(shí)間。能隨時(shí)刷新甲、乙兩隊(duì)在整個(gè)賽程中的比分。中場(chǎng)交換競(jìng)賽場(chǎng)地時(shí)，能交換甲、乙兩隊(duì)比分的位置。競(jìng)賽時(shí)間結(jié)束時(shí)，能發(fā)出報(bào)警指令；2.2系統(tǒng)的組成框圖為了實(shí)現(xiàn)原理圖的設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)結(jié)合自己獲得的各種資料以及要達(dá)到的詳細(xì)功能，所確定的組成框圖見(jiàn)圖3.1.1。一、組成框圖的組成說(shuō)明按按鈕單片機(jī)芯片時(shí)間顯示比分顯示圖2.1.1：系統(tǒng)原理框圖二、組成框圖的組成及其功能說(shuō)明LED能夠顯示競(jìng)賽成果和競(jìng)賽時(shí)間，并且能夠顯示調(diào)整后的競(jìng)賽成果和時(shí)間限制按鈕由兩隊(duì)的加分按鈕組成、以中場(chǎng)中止按鈕組成。暫停競(jìng)賽時(shí)間

第三章硬件部分的設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)接口電路單片機(jī)接口電路見(jiàn)圖3.1.1，其電路分析如下：1）復(fù)位電路復(fù)位是指單片機(jī)的CPU或系統(tǒng)中其它的部件處于某一確定的初試狀態(tài)，并從這一狀態(tài)起先工作。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或是操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)，為擺脫逆境，須要進(jìn)行按鍵復(fù)位。通常單片機(jī)的復(fù)位操作有上電復(fù)位、信號(hào)復(fù)位、運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位，運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位有程序運(yùn)行監(jiān)視和電源監(jiān)視。上電復(fù)位上電復(fù)位是指單片機(jī)上電是的復(fù)位操作，保證單片機(jī)上電后馬上進(jìn)入規(guī)定的復(fù)位狀態(tài)。信號(hào)復(fù)位信號(hào)復(fù)位是指單片機(jī)在正常供電的狀況下，在復(fù)位引腳端加以復(fù)位信號(hào)。依據(jù)不同狀況有按鍵操作復(fù)位、喚醒復(fù)位、限制復(fù)位等。系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位是指系統(tǒng)出現(xiàn)非正常狀況下時(shí)的復(fù)位操作，通常有電源監(jiān)視復(fù)位和程序監(jiān)視復(fù)位。電源監(jiān)視復(fù)位是指在電源下降到肯定電平狀態(tài)或未達(dá)到額定電平要求時(shí)的系統(tǒng)復(fù)位；程序運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位是指程序運(yùn)行時(shí)常時(shí)的系統(tǒng)復(fù)位。在本設(shè)計(jì)中，則是采納上電復(fù)位，復(fù)位電路見(jiàn)圖2，原理是當(dāng)電源接通后，上電瞬間RESET引腳獲得高電平，該高電平須要電容充電來(lái)維持，當(dāng)高電平維持在兩個(gè)機(jī)械周期以上則單片機(jī)能被復(fù)位。一般為了能夠牢靠復(fù)位，復(fù)位時(shí)間一般在10ms以上，對(duì)于振蕩頻率為12MHZ的復(fù)位電路，典型RC系數(shù)為：C3=10uF，R29=8.2千歐。2)晶體振蕩電路晶體振蕩電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí)鐘信號(hào)，從而保證各部分工作的同步。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相反大器，只要在輸入端XTAL1與輸出XTAL2之間掛一個(gè)晶體振蕩器和微調(diào)電容就可以構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激震蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。振蕩電路見(jiàn)圖3，電容器C1與C2用于穩(wěn)定頻率和快速起振，電容一般在5PF—30PF，本設(shè)計(jì)電容為30PF。3）鍵盤(pán)接口電路與通用單片機(jī)相比，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的鍵盤(pán)種類(lèi)很多，鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量設(shè)置依系統(tǒng)操作要求而定。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的鍵盤(pán)有獨(dú)立式和行列式兩種。（1）獨(dú)立式鍵盤(pán)獨(dú)立式鍵盤(pán)中，每個(gè)按鍵占用一個(gè)I/O口線，每個(gè)按鍵相對(duì)獨(dú)立。I/O口通過(guò)按鍵與地相連，無(wú)按鍵按下時(shí)，引腳端為高電平，有按鍵按下時(shí)，引腳為低電平，I/O口內(nèi)部有上拉電阻外部不行接上拉電阻。（2）行列式鍵盤(pán)用I/O口線組成行列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在交叉點(diǎn)上，在按鍵數(shù)目較多時(shí)運(yùn)用這種連接方式，可節(jié)約I/O口連線。行列式鍵盤(pán)的標(biāo)識(shí)最常用的兩種方法：行掃描法和線反轉(zhuǎn)法。本次設(shè)計(jì)中由于按鍵較少，采納三按鍵獨(dú)立式鍵盤(pán)即可滿意須要見(jiàn)圖(3.1.2)。3.2數(shù)碼顯示電路LED顯示器通常所說(shuō)的LED顯示器由七個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱(chēng)作七段LED顯示器，通過(guò)七段發(fā)光二極管的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母或其它符號(hào)。1)LED的接法共陰極接法是指把發(fā)光二極管的陰極連接在一起構(gòu)成公共陰極，運(yùn)用時(shí)公共陰極接地，陽(yáng)極輸入高電平段的二極管則會(huì)導(dǎo)通發(fā)光，而輸入低電平的則不會(huì)亮。2)顯示方式動(dòng)態(tài)顯示是指依次輪番點(diǎn)亮顯示器的各個(gè)位，每隔一段時(shí)間則點(diǎn)亮一次，設(shè)置足夠短的時(shí)間，利用人的視覺(jué)暫停效應(yīng)和發(fā)光二極管的熄滅時(shí)的余輝，達(dá)到多個(gè)字符同時(shí)顯示的效果。運(yùn)行這種顯示方式可以降低成本與功耗，但須要較大的驅(qū)動(dòng)電流。本設(shè)計(jì)中采納的共陰極連接方式，由于沒(méi)有有足夠的I/O口可以運(yùn)用采納動(dòng)態(tài)示方式，顯示電路見(jiàn)圖3.1.3。此外P0需外加上拉電阻(圖3.1.4)。

第四章軟件部分設(shè)計(jì)4.1按鍵模塊4.1.1鍵盤(pán)處理的流程圖N有鍵按下嗎？Y延時(shí)N真的有鍵按下嗎?Y按鍵處理等待按鍵釋放N有鍵按下嗎？Y延時(shí)N真的有鍵按下嗎?Y按鍵處理等待按鍵釋放4.1.2源代碼voidkey_sc()//鍵盤(pán)掃描模塊{ucharkey_bt,i;while(1){ P1=0xff; delay_t(80); key_bt=P1; switch(key_bt) { case0xfe://初始化,顯示0;for(i=0;i<9;i++) { //display_buf[i]=0; display_rt(display_buf); } break; case0xfd://A隊(duì)modify_sc(); break;case0xfb://B隊(duì) modify_sc();break; case0xf7://時(shí)間 modify_st();break; }}}4.2顯示模塊4.2.1簡(jiǎn)介顯示部分通過(guò)P0口外加上拉電阻進(jìn)行顯示，數(shù)碼管采納7段共陰極數(shù)碼管，通過(guò)查表指令進(jìn)行顯示，首先將要顯示的緩存單元，送入累加器中，通過(guò)累加器進(jìn)行查表，將要顯示的數(shù)值存儲(chǔ)起來(lái)，然后通過(guò)位選信號(hào)，將要顯示的位的數(shù)碼管打開(kāi)，進(jìn)行現(xiàn)實(shí)。并通過(guò)延時(shí)子程序進(jìn)行延時(shí)，使其顯示的數(shù)值穩(wěn)定下來(lái)。然后再通過(guò)位選信號(hào)，將顯示的數(shù)值關(guān)斷，從而顯示下一個(gè)數(shù)值。但當(dāng)顯示完一圈后程序跳出，等待數(shù)據(jù)的傳輸，再次進(jìn)行顯示?？紤]到顯示的數(shù)據(jù)比較多有10個(gè)數(shù)據(jù)，而且須要相當(dāng)多的位選線。所以把整個(gè)顯示緩看做一個(gè)整體。低6位傳輸?shù)氖歉?jìng)賽數(shù)據(jù)，高4位傳輸?shù)檬歉?jìng)賽時(shí)間。4.2.2.顯示的流程圖延時(shí)延時(shí)P2=~bit_disp2P3=0xffP2>>1P3>>1P3=~bit_disp3p2=0xff顯示顯示P2、P3初始化P0=show[dis_code[i]]i<6?NY延時(shí)延時(shí)P2=~bit_disp2P3=0xffP2>>1P3>>1P3=~bit_disp3p2=0xff顯示顯示P2、P3初始化P0=show[dis_code[i]]i<6?NY4.2.3.源代碼voiddisplay_rt(uchardis_code[])//顯示任務(wù){(diào)charbit_disp2,bit_disp3,i;bit_disp3=0x20;bit_disp2=0x08;for(i=0;i<=9;i++){P2=0xff;P3=0xff;P0=show_t[dis_code[i]];if(i<6){bit_disp2=0x08;P3=~bit_disp3;P2=0xff;bit_disp3=bit_disp3>>1;} else{bit_disp3=0x20;P2=~bit_disp2;P3=0xff;bit_disp2=bit_disp2>>1;}delay_t(1);}}4.3成果調(diào)整模塊4.3.1簡(jiǎn)介成果調(diào)整模塊用用于記錄兩隊(duì)競(jìng)賽成果，顯示Led中前3位用于記錄A隊(duì)競(jìng)賽成果，后三位用于記錄B隊(duì)的競(jìng)賽成果。成果的記錄范圍從000~999其中。成果調(diào)整流程圖獲得鍵盤(pán)K2和K3信息P1==0xfd？P1==0xfb？B隊(duì)P1==0xfbA隊(duì)P1==0xfduS_b++uS_a++NNuS_b>9uS_a>9YdS_a++usYdS_b++dS_b>9dS_a>9NNYhS_a++YhS_b++hS_b>9hS_a>9NNuS_b=0dS_b=0hS_b=0uS_a=0dS_a=0hS_a=0獲得鍵盤(pán)K2和K3信息P1==0xfd？P1==0xfb？B隊(duì)P1==0xfbA隊(duì)P1==0xfduS_b++uS_a++NNuS_b>9uS_a>9YdS_a++usYdS_b++dS_b>9dS_a>9NNYhS_a++YhS_b++hS_b>9hS_a>9NNuS_b=0dS_b=0hS_b=0uS_a=0dS_a=0hS_a=0顯示延時(shí)等待再次獲得延時(shí)等待再次獲得P1的鍵盤(pán)信息源代碼voidmodify_sc()//調(diào)整競(jìng)賽結(jié)果{ while(1) { display_rt(display_buf); while(P1==0xfd) //A隊(duì) {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==0xfb) //B隊(duì) { 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延時(shí)模塊簡(jiǎn)介程序主要采納雙循環(huán)結(jié)構(gòu)。

延時(shí)的流程圖關(guān)于延時(shí)的流程圖t=?t--==0?退出Ntt=300tt--Yt=?t--==0?退出Ntt=300tt--Ytt==0?tt==0?NN延時(shí)的源代碼voiddelay_t(intt)//延時(shí){inttt;while(t--){tt=300;while(tt--); }}

附錄一原理圖

附錄二仿真附錄三源程序設(shè)計(jì)#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuint8unsignedintucharcodeshow_t[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//0123456789staticuchardisplay_buf[10];//定義顯示緩沖charxSc[3],ySc[3];//保存兩隊(duì)的競(jìng)賽結(jié)果chartSc[4];//保存競(jìng)賽時(shí)間ucharuS_a=0,dS_a=0,hS_a=0,uS_b=0,dS_b,hS_b=0;//分別定義A和B隊(duì)競(jìng)賽成果的個(gè)位、十位、百位ucharsuT=0,sdT=0,muT=0,mdT=0;//分別定義競(jìng)賽時(shí)間的秒、分個(gè)位及其十位sbitfm_bt=P2^7;//蜂鳴狀態(tài)位voiddelay_t(intt)//延時(shí){inttt;while(t--){tt=300;while(tt--); }}voiddisplay_rt(uchardis_code[])//顯示任務(wù){(diào)charbit_disp2,bit_disp3,i;bit_disp3=0x20;bit_disp2=0x08;for(i=0;i<=9;i++){P2=0xff;P3=0xff;P0=show_t[dis_code[i]];if(i<6){bit_disp2=0x08;P3=~bit_disp3;P2=0xff;bit_disp3=bit_disp3>>1;} else{bit_disp3=0x20;P2=~bit_disp2;P3=0xff;bit_disp2=bit_disp2>>1;}delay_t(1);}}voidalarm_spk()//攻擊時(shí)間倒計(jì)時(shí)，喇叭在最終5秒鐘發(fā)出滴答滴答的警報(bào)聲{ uint8vTmp; for(vTmp=0;vTmp<5000;vTmp++) { fm_bt=~fm_bt; delay_t(150); }}voidmodify_sc()//調(diào)整競(jìng)賽結(jié)果{ while(1) { display_rt(display_buf); while(P1==0xfd) //A隊(duì) {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;