課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

設(shè)計(jì)題目籃球比賽計(jì)分器設(shè)計(jì)

所在院系覽專業(yè)、年級、班

學(xué)生姓名

設(shè)計(jì)要求：

1.結(jié)合單片機(jī)串行口工作原理，用AT89s52設(shè)計(jì)一個籃球比賽計(jì)時計(jì)分器。

2.能夠記錄整個賽程的比賽時間并可同時用數(shù)碼管顯示。

3.擁有鍵盤接口，可通過鍵盤修改當(dāng)前的比賽成績（成績修改包括加減1、2、3）。

4.能夠隨時刷新甲、乙兩隊(duì)在整個比賽中的比賽成績。

5.能夠通過數(shù)碼管顯示兩隊(duì)的比賽成績。

6.比賽中場和結(jié)束時，能發(fā)出報(bào)警。

學(xué)生應(yīng)完成的工作:

1.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)選定合適的單片機(jī)，根據(jù)控制對象設(shè)計(jì)接口電路。

2.根據(jù)電路工作過程，畫出軟件流程圖，根據(jù)流程圖編寫用應(yīng)的程序，進(jìn)行調(diào)試并打印程序清單。

3.根據(jù)所確定的設(shè)計(jì)電路，利用相關(guān)軟件繪制電路原理圖、仿真圖等，提供元器件清單。

4.根據(jù)電路及器件，完成安裝、焊接和調(diào)試工作。

5.根據(jù)設(shè)計(jì)過程，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。

6.該生在此次設(shè)計(jì)中主要負(fù)責(zé)了倒計(jì)時程序的查找、電路的仿真和元器件的領(lǐng)取任務(wù)。

參演獻(xiàn)蕨

[1]單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].張毅剛編著.高等教育出版社；

[2]51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)[M].王建校，楊建國等編著.科學(xué)出版社；

[3]單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].徐煜明，韓艷編著.電子工業(yè)出版社；

[1]單片機(jī)C語言和匯編語言混合編程實(shí)例詳解[M].杜樹春.北京航空航天大學(xué)出版社；

工作計(jì)劃：

2012.05.078:00-11:30下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，介紹課程設(shè)計(jì)整體情況

15:00?18:30熟悉課題，查閱資料

2012.05.088:00~11:30教師進(jìn)行方案性提示，主要原理

15:00?18:30學(xué)生根據(jù)課題需要，擬定系統(tǒng)硬件方案

2012.05.098:00~18:30討論，優(yōu)化并確定系統(tǒng)硬件方案

2012.05.108:00-18:30討論并確定程序流程，逐步開始撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告

2012.05.118:00~18:30根據(jù)程序流程圖編寫程序

2012.05.148:00~18:30討論、優(yōu)化最終完成系統(tǒng)軟件設(shè)

2012.05.158:00-18:30系統(tǒng)硬件電路制作，并檢查課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫進(jìn)度

2012.05.168:00~18:30系統(tǒng)硬件電路制作，并檢查課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫進(jìn)度

2012.05.178:00-18:30燒錄程序，系統(tǒng)調(diào)試

2012.05.188:00~11:30完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫

15:00-18:30集中檢查收取課程設(shè)計(jì)報(bào)告及完成的實(shí)物

任務(wù)下達(dá)日期：2012年5月7日

任務(wù)完成日期：2012年5月18日

指導(dǎo)教師（簽名）:學(xué)生（簽名）:

籃球比賽計(jì)分器設(shè)計(jì)

摘要：籃球比賽計(jì)分器的設(shè)計(jì)是為了解決籃球比賽時計(jì)分與計(jì)時準(zhǔn)確方便

和靈活適用的問題而提出的，我組設(shè)計(jì)的籃球比賽計(jì)分器硬件部分主要利

用AT89S52單片機(jī)完成了計(jì)分與計(jì)時的功能，并通過兩個四位七段數(shù)碼管

分別用來顯示比賽時間和甲、乙比賽雙方的分?jǐn)?shù)，軟件部分利用KeilC51

軟件來進(jìn)行編譯，通過Proteus軟件進(jìn)行仿真，最后將生成的HEX文件燒

入到單片機(jī)芯片中。采用該系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行時間的準(zhǔn)確顯示和比

分修改，具有低功耗、可靠性強(qiáng)、安全性高以及低成本等特點(diǎn)，主要不足

之處在于計(jì)時顯示部分有時會出現(xiàn)顯示不穩(wěn)定的情況，基本滿足了本次設(shè)

計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；籃球賽計(jì)分；籃球賽計(jì)時；數(shù)碼管；按鍵；下載線

目錄

1設(shè)計(jì)背景..............................................1

2方案論證.............................................2

2.1共陽極數(shù)碼管靜態(tài)顯示.............................2

2.2共陽極數(shù)碼管動態(tài)顯示.............................2

2.3兩種方案的對比....................................3

3方案實(shí)施.............................................4

3.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì).................................4

3.2硬件電路設(shè)計(jì).....................................4

3.2.1系統(tǒng)控制中心單片機(jī)AT89S52...................4

3.2.2系統(tǒng)電源模塊.................................6

3.2.3按鍵控制鍵盤模塊.............................7

3.2.4晶振模塊.....................................8

3.2.5復(fù)位電路模塊.................................8

3.2.6報(bào)警電路模塊.................................9

3.2.7LED顯示模塊.................................9

3.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)......................................11

3.3.1軟件設(shè)計(jì)環(huán)境介紹..............................11

3.3.2軟件設(shè)計(jì)方案..................................11

3.4系統(tǒng)調(diào)試..........................................14

3.4.1軟件調(diào)試及仿真................................14

3.4.2硬件調(diào)試......................................14

4結(jié)果與結(jié)論............................................15

5收獲與致謝............................................16

6參考文獻(xiàn)..............................................17

7附件..................................................18

7.1元器件清單........................................18

7.2硬件總電路圖......................................19

7.3實(shí)物圖............................................19

7.4源程序代碼20

1.設(shè)計(jì)背景

體育比賽計(jì)時計(jì)分系統(tǒng)是對體育比賽過程中所產(chǎn)生的時間、比分等數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采

集記錄，加工處理，傳遞數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。根據(jù)不同運(yùn)動項(xiàng)目的不同比賽規(guī)則要求，體

育比賽的計(jì)時計(jì)分系統(tǒng)包括測量類、評分類、命中類、制勝類得分類等多種類型。

籃球比賽是根據(jù)參賽隊(duì)在規(guī)定的比賽時間里得分多少來決定勝負(fù)的，因此，籃球比

賽的計(jì)時計(jì)分系統(tǒng)是?種得分類型的系統(tǒng)是?個負(fù)責(zé)籃球比賽的數(shù)據(jù)采集和分配的專

用系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)對比賽結(jié)果、成績信息的采集處理、傳輸分配，即將籃球比賽比分?jǐn)?shù)據(jù)

通過專用的技術(shù)接口分別傳送給裁判員、教練員、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)和現(xiàn)場觀眾等?；@球

比賽的計(jì)時計(jì)分系統(tǒng)由計(jì)時器、計(jì)分器等多種電子設(shè)備組成，由于比賽的不可重復(fù)性，

決定了籃球計(jì)時計(jì)分系統(tǒng)是一個實(shí)時性很強(qiáng)、可靠性要求極高的電子服務(wù)系統(tǒng)，所以計(jì)

時計(jì)分設(shè)備是籃球比賽中不可缺少的電子設(shè)備，計(jì)時計(jì)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到比

賽系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠，井直接影響到比賽的順利進(jìn)行。問時，根據(jù)目前高水平籃球

比賽要求，完善的籃球比賽計(jì)時計(jì)分系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能夠與現(xiàn)場成績處理、現(xiàn)場大屏幕、電

視轉(zhuǎn)播車等多種設(shè)備相聯(lián)，以便實(shí)現(xiàn)高比賽現(xiàn)場感、表演娛樂觀眾等功能目標(biāo)。隨著比

賽規(guī)則的進(jìn)一步完善，相應(yīng)的計(jì)時計(jì)分系統(tǒng)也必須隨之改進(jìn)。

單片機(jī)，亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存

取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入/輸出端口（I/O）等主要計(jì)算機(jī)功能部件

都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步

伐，但是它畢竟體積大。微計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）在這種情況下誕生了，它為我們改變了什

么？縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從

計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實(shí)時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生

活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)。

由于單片機(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，能耗

低，價格便宜，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使單片機(jī)迅速得到

了推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)成為測量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機(jī)種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位。

世界各大電氣廠家、測控技術(shù)企業(yè)、機(jī)電行業(yè)，競相把單片機(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。本篇設(shè)計(jì)籃球比賽計(jì)時計(jì)分器就是以單片機(jī)為核心的計(jì)

時計(jì)分系統(tǒng)。

2.方案論證

本次為了使設(shè)計(jì)更加合理，我組共提出了兩種顯示方案，具體內(nèi)容如下：

2.1共陽極數(shù)碼管靜態(tài)顯示

共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。

共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平

時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。

靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，即各個LED的顯示字符一經(jīng)確定，

相應(yīng)的段碼將維持輸出不變，直到送入另一個字符的段碼為止。正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示

器的亮度都比較高。靜態(tài)顯示的程序設(shè)計(jì)，是將一個兩位數(shù)的個位與十位分開，并且用

查表指令，輸出對應(yīng)位的表格代碼。

PlO1

P202

P303

P404

P505

P606

P707

GNDvcc

MC1413

BIUN

P101

P202

P303

P404

P505

P606

P707

ONn^C

ZvIC1413

并行LED數(shù)碼曾靜態(tài)顯示電路(共陽)

圖2-1數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路圖

2.2共陽極數(shù)碼管動態(tài)顯示

共陽極數(shù)碼管的動態(tài)顯示，是四位數(shù)碼管有一個I/O口控制LED片的多段復(fù)用，共

陽極分別由相應(yīng)的I/O口線控制，形成各片的分時選通。若要各位數(shù)碼管能夠同時顯示

出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動態(tài)顯示方式，即在某一時刻，讓某一位的位選

線處于選通狀態(tài)，而且其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣在同一時刻，兩個數(shù)碼管

只有選通的那一位顯示字符，而另一個是滅著的。同樣，在下一時刻，只讓第二個的位

選線處于選通狀態(tài)，另一位選線關(guān)閉，如此循環(huán)下去，就可以使兩位數(shù)碼管顯示出所要

顯示的字符。雖然這些字符不是在同一時刻出現(xiàn)，但由于LED片燈的余暉和人眼的視覺

暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，就可以造成兩位同時亮的假象，達(dá)到同時顯示的

2

效果。設(shè)計(jì)基本與靜態(tài)設(shè)計(jì)相同，不同之處是在多了位選信號。在程序設(shè)計(jì)中在每次輸

出字符時，都要給相應(yīng)的那位進(jìn)行置位,另一位復(fù)位，確保每次只有一個數(shù)碼管亮。

1

P01

2

P02

P303

P404

P505

P606

P707

QD^C

.N

圖2-2數(shù)碼管動態(tài)顯示電路圖

2.3兩種方案的對比

數(shù)碼管靜態(tài)顯示需要靜態(tài)驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動，靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管

的每一個段碼都有一個單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用BCD碼二/十進(jìn)位轉(zhuǎn)換器

進(jìn)行驅(qū)動，靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，顯示亮度高，無閃爍，占用CPU時

間少，缺點(diǎn)是功耗比較大，占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5X8

=40個I/O端口來驅(qū)動，而一個89s52單片機(jī)可用的I/O端口才32個。故實(shí)際應(yīng)用時

必須增加位驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬體電路的復(fù)雜性。

數(shù)碼管動態(tài)顯示需要動態(tài)驅(qū)動：動態(tài)驅(qū)動是將所數(shù)碼管的7個顯示片段的同名端連

在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM端增加位選通控制電路，位選通有各自獨(dú)立的

I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸字型碼時，所有數(shù)碼管都接受到相同的字型碼，將需要顯示

的數(shù)碼管的選通COM端電路的控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會

亮，通過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就

是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1-2腌，由于人的視覺暫留

現(xiàn)象看及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時點(diǎn)亮，但只要掃描的

速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和

靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功能更低、硬件電路也較靜態(tài)顯示

簡單。

考慮設(shè)計(jì)要求和錯件的限制，我組的課程設(shè)計(jì)采用的是共陽極數(shù)碼管的動態(tài)顯示。

3

3,方案實(shí)施

3.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

籃球比賽計(jì)時計(jì)分器主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、計(jì)時計(jì)分LED顯示模塊、蜂鳴器報(bào)

警、按鍵控制鍵盤模塊、復(fù)位電路模塊、晶振模塊和系統(tǒng)電源模塊。通過這幾個模塊的

協(xié)調(diào)工作就可以完成相應(yīng)的計(jì)時計(jì)分控制和顯示功能。模塊框圖如圖3-1所示,

圖3-1系統(tǒng)框圖

本設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)AT89s52作為系統(tǒng)的核心元件，利用7段共陽LED作為顯示器

件。在此設(shè)計(jì)中共接入了8個7段共陽LED顯示器，其中4個用于記錄甲、乙兩隊(duì)的分

數(shù)，每隊(duì)兩個LED顯示器顯示范圍為0?99分，足以滿足賽程需要，另外4個用來記錄

賽程時間，其中兩個用于顯示分鐘，兩個用于顯示秒鐘。賽程計(jì)時采用倒計(jì)時方式，比

賽開始時啟動計(jì)時，直至計(jì)時到本節(jié)時間為零，結(jié)束本節(jié)比賽，同時蜂鳴器開始報(bào)警，

時間刷新為下一節(jié)準(zhǔn)備，等待開始。計(jì)時范圍可達(dá)到0~99分鐘，也完全滿足實(shí)際賽程

的需要。

3.2硬件電路設(shè)計(jì)

3.2.1系統(tǒng)控制中心單片機(jī)AT89s52

AT89S52是一個低功耗、高性能8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kBytesISP(In-system

programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的

高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片

內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強(qiáng)大的單片機(jī)AT89S52可為

許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。本設(shè)計(jì)所采用的AT89S52為

DIP40封裝形式，引腳結(jié)構(gòu)如圖3-2。除8kBytesFlash片內(nèi)程序存儲費(fèi)外，還有256

4

bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）,32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，8個中斷源,

3個16位可編程定時計(jì)數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振

蕩器。

圖3-2AT89s52單片機(jī)引腳圖

AT89s52單片機(jī)引腳說明如下：

VCC：電源端，接+5V。GND：接地端。

XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入，若

使用外部TTL時鐘時，該引腳為外部時鐘的輸入端。

XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，

若使用外部TTL時鐘時，該引腳必須懸空。

地址鎖存允許信號ALE：系統(tǒng)擴(kuò)展時，ALE用于控制地址鎖存器鎖存P0口輸出的

低8位地址，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。此外，ALE是以六分之一晶振頻率的固

定頻率輸出的正脈沖，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。

PSEN：PSEN是讀外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。

訪問程序存儲器控制信號EA：當(dāng)為高電平時，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令，但當(dāng)

PC中的值超過OFFFH時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器指令。當(dāng)為低電平時，CPU只

5

執(zhí)行片外程序存儲器指令C

復(fù)位信號RST：該信號高電平有效，在輸入端保持兩個機(jī)器周期的高電平后，就可

以完成復(fù)位操作。

P0口(P0.0-P0.7)：該端口為漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O口，它為8位地址線和

8位數(shù)據(jù)線的復(fù)用端口，使用時需接外部上拉電阻。在訪問外部程序存儲器時，它作存

儲器的低8位地址線。

P1口(P1.0?P1.7)：它是一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，作為輸入口

使用時，應(yīng)先向其內(nèi)部鎖存器寫1。

P2口(P2.0?P2.7)：它為一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，作為輸入口

時同樣需先向其內(nèi)部鎖存宿寫1。在訪問外部程序存儲淵時，它作存儲器的高8位地址

線。

P3口(P3.0?P3.7)：P3口同樣是內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P3口除

了作為一般的I/O口使用之外，其還具有第二引腳功能，具體如表37所示。

表3-1P3口線的第二功能

口線特殊功能信號名稱

P3.0RXD串行輸入口

P3.1TXD串行輸出口

P3.2INTO外部中斷0輸入口

P3.3INTI外部中斷1輸入口

P3.4TO定時器/計(jì)數(shù)器0外部輸入口

P3.5T1定時器/計(jì)數(shù)器1外部輸入口

P3.6WR寫選通輸出口

P3.7RD讀選通輸出口

3.2.2系統(tǒng)電源模塊

為51系列單片機(jī)系統(tǒng)提供的電源為穩(wěn)定的5V直流電源。本例用一個7805芯片為

系統(tǒng)提供穩(wěn)定的5V直流電源。

7805穩(wěn)壓芯片能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。其內(nèi)部含過熱保護(hù)，短路

保護(hù)，輸出電流可達(dá)lAo雖然該芯片是固定穩(wěn)壓電路，但使用不同的外接元件，可獲得

6

不同的電壓輸出。25℃時輸出電壓范圍為5?18V。本系統(tǒng)7805的輸入電壓為9V直流電

壓。9V直流電壓可用普通干電池提供，也可以用市面上很容易買到的普通變壓器提供。

7805對輸入電壓要求不高，但輸入電壓一般應(yīng)大于所需輸出電壓2V以上。

在7805與9V電源之間用一個橋堆2W10來提高系統(tǒng)的安全性。2W10能提供正向最

大電流1A,最大反向峰值電壓50V,能夠有效避免電源反接或電源不穩(wěn)定給系統(tǒng)帶來的

安全隱患。7805的5V調(diào)控輸出采用生產(chǎn)該芯片的公司提供的經(jīng)典電路。在輸出端5V

電壓處接一個紅色發(fā)光二極管來做為電源指示燈。具體電氣連接如圖2-3所示,

圖3-3系統(tǒng)電源

3.2.3按鍵控制鍵盤模塊

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)除復(fù)位按鍵外共配置了8個獨(dú)立鍵盤來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的控制8個獨(dú)立鍵

盤分別為si、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8,分別連接到單片機(jī)的Pl口的低四位和高

四位1。配合程序設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)初始化時等待配置比賽時間，通過按下si和s2分別顯

示甲隊(duì)、乙隊(duì)的成績，按下S3暫停計(jì)時，按下s4繼續(xù)計(jì)時，按下s5為進(jìn)球隊(duì)加分,

未按下s5則為加錯的隊(duì)減分，按下s6、s7、s8,則按照s5的操作分別為相應(yīng)隊(duì)加減1

分、2分、3分。這種設(shè)計(jì)使系統(tǒng)能應(yīng)用于不同比賽時間規(guī)格的各種場合當(dāng)中，使系統(tǒng)

產(chǎn)品的用途更加廣泛。設(shè)置時間結(jié)束后進(jìn)入正常計(jì)時計(jì)分模式。其中si、s2用來調(diào)節(jié)

閃爍光標(biāo)的位置.，以標(biāo)識當(dāng)前球隊(duì)處于分?jǐn)?shù)刷新模式狀態(tài)下，光標(biāo)不閃爍表明退出刷新。

圖3-4鍵盤接口

7

3.2.4晶振模塊

晶振電路在單片機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一

個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時鐘是保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時信號，主要由晶振和外

圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢。根據(jù)不同需要可以采用不

同頻率的晶振，這里采用12MHz的晶振，另外有兩個30pF的電容，兩晶振引腳分別連

到XTAL1和XTAL2振蕩脈沖輸入輸出引腳。具體連接圖如圖2-5所示。

圖3-5晶振電路

3.2.5復(fù)位電路模塊

復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H,使單片機(jī)從0000H

單元開始執(zhí)行程序。除進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使

系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，可以按復(fù)位鍵以重新啟動，也可以通過監(jiān)視定時器

來強(qiáng)迫復(fù)位。RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位電路在這里采用的是上電加按鍵復(fù)位

電路形式，具體連接電路如圖3-6。

□

圖3-6亞位電路

8

3.2.6報(bào)警電路模塊

本設(shè)計(jì)通過P2.1口來控制蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。前三節(jié)結(jié)束時蜂鳴器發(fā)聲，按下開始

鍵開始下一節(jié)比賽，同時蜂鳴港停止發(fā)聲。四節(jié)比賽結(jié)束后蜂鳴港由沉寂轉(zhuǎn)為發(fā)聲。具

體連接電路圖如圖3-7所示。

3.2.7LED顯示模塊

本設(shè)計(jì)采用CD45U數(shù)碼管顯示。通過74LS164實(shí)現(xiàn)串入并出（如圖3-8）,第一行

數(shù)碼管用來計(jì)時，前兩位顯示分鐘，后兩位顯示秒數(shù)，設(shè)置好比賽時間后開始顯示。本

程序中設(shè)置為4節(jié)比賽，程序初始化后通過鍵盤來設(shè)置單節(jié)比賽時間。第二行用甲和乙

來區(qū)別比賽雙方，并分別用前后兩位顯示雙方得分。圖3-9所示為LED數(shù)碼管的電路連

接圖。

圖3-874LS164串入井出原理圖

9

LED數(shù)碼管電路連接圖

3.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件的編程設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，也是能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的關(guān)鍵。單

片機(jī)編程常用的語言是C語言和匯編語言，最終都要轉(zhuǎn)為IntelHEX格式或二進(jìn)制格式

（Binary）文件寫入單片機(jī)芯片內(nèi)。此次我組使用的是匯編語言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。

3.3.1軟件設(shè)計(jì)環(huán)境介紹

Keil是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，

與匯編相比，C語言在功能、結(jié)構(gòu)、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。

KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。

另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目

標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時

更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢°

Proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中

國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，

還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，也是目前

世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺。

Proteus軟件擁有豐富的資源，支持智能原理圖設(shè)計(jì)，具有完善的電路仿真和獨(dú)特

的單片機(jī)協(xié)同仿真功能，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完

整設(shè)計(jì)。

MicrosoftVisio2007是微軟公司出品的一款的軟件,MicrosoftVisio是Windows

操作系統(tǒng)下運(yùn)行的流程圖軟件，它現(xiàn)在是MicrosoftOffice軟件的一個部分。它有助

于IT和商務(wù)專業(yè)人員輕松地可視化、分析和交流復(fù)雜信息。它能夠?qū)㈦y以理解的復(fù)雜

文本和表格轉(zhuǎn)換為一目了然的Visio圖表。該軟件通過創(chuàng)建與數(shù)據(jù)相關(guān)的Visio圖表

（而不使用靜態(tài)圖片）來顯示數(shù)據(jù)，這些圖表易于刷新，并能夠顯著提高生產(chǎn)窗。使用

OfficeVisio2007中的各種圖表可了解、操作和共享企業(yè)內(nèi)組織系統(tǒng)、資源和流程的

有關(guān)信息。本實(shí)驗(yàn)正是通過Visio實(shí)現(xiàn)了程序流程圖的繪制。

3.3.2軟件設(shè)計(jì)方案

籃球比賽計(jì)時計(jì)分器軟件設(shè)計(jì)部分采用模塊化程序設(shè)計(jì)，程序部分由主程序、T0

中斷程序、計(jì)時計(jì)分刷新顯示子程序、鍵盤掃描控制子程序、延時子程序等組成。圖3-9

11

為主程序流程，圖3-10為計(jì)時刷新子程序流程，圖3-11為分?jǐn)?shù)刷新子程序流程，圖3T2

為中斷程序流程。

1鍵按下

rN

2鍵按下

:工N

3鍵按下

一N

4鍵按下

■N

5鍵按下

?蜂嗚器響

一結(jié)束

圖3-9主程序流程圖

12

定時中斷初始化

比賽開始，產(chǎn)生低電平

開放定時中斷

立即數(shù)00H取出，LE輸出

高電平

經(jīng)過PLO發(fā)送代碼，然后

將LE清零

圖3-10計(jì)時部分流程圖

圖3T1計(jì)分模塊流程圖

圖3T2中斷程序流程圖

具體設(shè)計(jì)程序見附錄°

13

3.4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，硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的，許多硬件錯

誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的，通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合

起來調(diào)試以進(jìn)?步排除故障。

3.4.1軟件調(diào)試及仿真

軟件調(diào)試主要是運(yùn)用Keil和Proteus完成。在寫好源程序，畫出原理圖之后，在

電腦上進(jìn)行軟件仿真。建新工程，選擇AT89s52處理器；接著新建文檔編輯程序，編輯

完存為.asm,把保存的.asm文件加入到工程里。點(diǎn)擊Project下的OptionsforTarget

"TargetTo在彈出對話框的Target項(xiàng)里輸入晶振為12M,然后勾上UseOn-chipROM。

在Output項(xiàng)里勾上CreateHEXFile。最后編譯程序，keil會自動生成.hex文件。接

著將系統(tǒng)原理圖在Proteus環(huán)境下畫好，然后運(yùn)用Proteus進(jìn)行仿真，仿真電路圖如下:

圖3-13系統(tǒng)仿真電路圖

3.4.2硬件調(diào)試

對照原理圖進(jìn)行焊接，應(yīng)先把硬件依次正確插到電路板上相應(yīng)的位置，然后再次檢

查器件是否都正確，確定無誤后進(jìn)行焊接。在焊接的過程中要注意不要將相臨的兩個引

腳焊接在一起，防止短路影響使用。硬件連接好以后，先通過USB-ISP下載線將單片機(jī)

和PC機(jī)連接，接著向單片機(jī)內(nèi)燒制已寫好的HEX程序，打開單片機(jī)，調(diào)試單片機(jī)程序。

14

4.結(jié)果與結(jié)論

測試問題：上電復(fù)位后，能否進(jìn)行定時設(shè)置？設(shè)置完成后啟動計(jì)時，倒計(jì)時過程中

按下K1?K8鍵觀察各分電路是否正常工作?計(jì)時結(jié)束后，是否有報(bào)警音出現(xiàn)?上半場計(jì)

時結(jié)束后，能否實(shí)現(xiàn)甲、乙比分的交換？

測試結(jié)果：計(jì)時電路可完成倒計(jì)時、暫停、繼續(xù)等功能，在比賽時間到后，蜂鳴器

可以發(fā)聲報(bào)警。計(jì)分電路工作正常，能夠完成兩隊(duì)比分的加減、刷新和暫存。但是在測

試的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)，計(jì)時電路只能通過程序修改比賽時間初值，不能通過按鍵修

改比賽時長，而且在比賽半場結(jié)束時，計(jì)分電路也無法完成甲、乙兩隊(duì)比分的交換，不

能滿足場地交換的需要。

在設(shè)計(jì)電路圖的過程中經(jīng)過多次分析和仿真驗(yàn)證，并結(jié)合指導(dǎo)老師所給的參考元器

件庫確定了需要哪些元器件來實(shí)現(xiàn)電路的功能，并且保證了所使用到的元器件數(shù)目在所

給出的元滯件清單的限制之內(nèi)。

畫圖時在經(jīng)過各種軟件多次方針和修改后，在仿真電路圖實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的前提下，

確定了此次設(shè)計(jì)的最終的原理圖。此次我組采用了自己制板結(jié)合萬能板的方式制作硬件

電路，所以涉及到了DXP軟件的使用。通過已畫好的原理圖，在DXP中畫出與之對應(yīng)的

原理圖，再導(dǎo)入到PCB環(huán)境中進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。經(jīng)過小組內(nèi)多次討論，并聽取了指導(dǎo)老師

的意見之后，確定定了最終布局，布線時注意了走線，完成后打印輸出制成了印制電路

板。

在焊接過程中沒有出現(xiàn)什么失誤，完成硬件設(shè)計(jì)后，經(jīng)過測試，系統(tǒng)電路硬件設(shè)計(jì)

部分沒有原則性的錯誤，整個硬件部分功能完好。但因平時缺少有效練習(xí)，部分軟件使

用起來感覺有些力不從心，不能熟練使用其中的快捷鍵和部分便捷功能。

在編寫程序時，由于平時都是用C語言來編寫程序，很多匯編的基礎(chǔ)知識都需要重

新學(xué)，很多程序也都是參考網(wǎng)上別人做過的成功的程序，也正是這方面的不足才造成本

次在比分交換和定時設(shè)置方面的功能沒有能很好實(shí)現(xiàn)，除此之外，軟件達(dá)到了設(shè)計(jì)的要

求。

總的來說，本次課程設(shè)計(jì)還是比較成功的，但是由于時間和能力的限制，設(shè)計(jì)中也

難免存在不足之處，很多軟件和程序方面的設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步改善。

15

5.收獲與致謝

在本次課程設(shè)計(jì)中，我通過基于典型單片機(jī)AT89s52的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，對單片機(jī)的工

作原理及功能有了更加深刻的了解，并對單片機(jī)程序潛言設(shè)計(jì)有了新的、進(jìn)一步的認(rèn)識,

對一些指令的使用也更加熟悉了。

在本次設(shè)計(jì)的過程中，我也發(fā)現(xiàn)很多的問題，給我的感覺就是下手很難，很不順手,

看似很簡單的電路，要動手把它給設(shè)計(jì)出來，卻不是?件容易的事，主要原因是我們沒

有經(jīng)常去動手設(shè)計(jì)電路，對畫圖的一些技巧不夠熟悉。另外由于是本學(xué)期才學(xué)的單片機(jī)

課程，對單片機(jī)系統(tǒng)的知識似懂非懂，雖然課堂上很多知識當(dāng)時弄明白了，現(xiàn)在要用的

時候又想不起來，以致我又不得不用大量的時間去圖書館查閱各種資料和程序命令，在

這個模塊用去了不少時間，也正是這個原因才使整個過程的時間安排變得不合理。由于

設(shè)計(jì)的計(jì)劃沒有安排好，設(shè)計(jì)的時間極為倉促，尤其是在硬件調(diào)試的過程中出現(xiàn)了很大

的問題，硬件電路曾一度無法正常工作。

通過此次課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，充分意識到了“應(yīng)該把功夫放在平

時”這句話的真諦，我意識到只有跟同伴一起商量、合作，才能提高效率，或許還會收

到事半功倍的效果。在以后不論學(xué)什么，我都會做到打好基礎(chǔ)，并通過不斷地練習(xí)將其

學(xué)好、學(xué)精，多動手操作，做好以后課程教學(xué)安排中的每一個實(shí)驗(yàn)，提高自己理論聯(lián)系

實(shí)際的能力，著重培養(yǎng)自己的獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)能力，樹立自己可以熟練應(yīng)用所學(xué)知識的

信心。雖然這個設(shè)計(jì)做的不是很完美，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的和得到的東西卻是歷

次實(shí)習(xí)都無法比擬的，使我終身受益，相信它不論對我以后的就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會起到

很大的促進(jìn)和幫助作用。

課程設(shè)計(jì)是把所學(xué)的知識綜合應(yīng)用的一個過程，是一個學(xué)習(xí)、實(shí)踐、探索和創(chuàng)新相

結(jié)合的過程，雖然在整個設(shè)計(jì)過程中，我遇到過許多次失敗的考驗(yàn)，憂傷過、彷徨過、

急躁過，可當(dāng)自己調(diào)整好心態(tài)，從跌倒的地方爬起來繼續(xù)下去，最后取得成功，所得到

的不只是成功的喜悅，更是一次鍛煉和升華！

多虧了我的一幫熱心助人的同學(xué)和我諄諄善誘的指導(dǎo)老師，正是在他們的支持和鼓

勵下，我才完成了這次課程設(shè)計(jì)任務(wù)。在此我要特別感謝我們小組代表白永見同學(xué)的大

力幫助，更要感謝宋清華老師的耐心指導(dǎo)以及她在整個設(shè)計(jì)過程中針對我組的問題提出

的寶貴建議，在此我表示深深的感謝！

16

6.參考文獻(xiàn)

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17

7.附件

7.1元器件清單

元器件名稱型號規(guī)格數(shù)量備注

AT89S521個

12MHz晶振1個

發(fā)光二級管3個

4位七段共陽極數(shù)碼管2個

74LS1641個

三極管805010個

78051個

橋堆2W101個

40腳底座1個

M腳底座1個

按鍵9個

6腳開關(guān)1個

蜂鳴器1個

排針10個

100。電阻9個

1KC電阻8個

2KQ電阻3個

10KQ電阻1個

無極性電容0.luF3個

無極性電容30pF2個

極性電容2200uF、100uF、10uF各一個

18

7.2硬件總電路圖

圖7-1電路總原理圖

7.3實(shí)物圖

圖7-2系統(tǒng)仿真電路圖

19

7.4源程序代碼

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG000BH

LJMPCHANGE

ORG000BII

LJMPINT

ORG0020H

MAIN:MOVSP,#60H

MOVIE,#82H

MOVRO,#80H

BEGIN:ACALLD1SP1

MOVA,Pl

CLPA

JNZDELAY

JMPBEGIN

LOOP:JNBPl.0,DISPA

JNBPl.1,DISPB

JNBPl.2,STOP

JNBPl.3,CONT

JNBPl.2,ADD

RET

ADDJNBPl.5,Al

JNBPl.6,A2

JNBPl.7,A3

SUB:JNBPl.5,SI

JNBPl.6,S2

JNBPl.7,S3

RET