基于單片機的籃球記分計時器的系統(tǒng)設計畢業(yè)論文

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1、學士學位畢業(yè)設計（論文）基于單片機的籃球記分計時器的系統(tǒng)設計學生姓名： 學生學號：指導教師：所在學院：專 業(yè)： 2013年5月東北大學本科畢業(yè)設計（論文）任務書學生姓名所在班級導師姓名導師職稱論文題目基于單片機的籃球計分記時器的系統(tǒng)設計題目分類1應用與非應用類：工程 科研 教學建設 理論分析模擬2軟件與軟硬結合類：軟件硬件軟硬結合非軟硬件（1、2類中必須各選一項適合自己題目的類型在內打）主要研究內容及指標： 內容：此設計中共接入了2個四位一體7段共陰LED顯示器，一個顯示器顯示記時，另一個顯示器顯示分數，顯示范圍可達到099分。賽程計時采用倒計時方式，比賽開始時啟動計時，當記時為0時，指示燈亮

2、，蜂鳴器響。指標：芯片：全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz； 工作電壓：+5V，晶振：12MHz 二極管工作電壓：0.7V左右主要參考文獻：1余發(fā)山，單片機原理及應用技術：中國礦業(yè)大學出社.20032 河南理工大學電氣學院：單片機實驗報告指導冊.20083 Vizimuller. RF design guide-systems, circuits, and equations M. Boston：Artech House.19954Atmel Microcontroller Handbook.2001階段規(guī)劃：2013年2月25日-3月12日：收集和本設計有關的資料，熟悉課題任務何要求2013年3

3、月13日-25日：硬件電路設計2013年3月26日-4月11日：軟件設計2013年4月12日-28日：系統(tǒng)仿真及調試2013年4月29日-5月17日：整理論文2013年5月18日：準備答辯開題時間2013年2月25日完成論文時間2013年5月17日專家審定意見：系主任簽字：年 月 日注：1任務書由指導教師填寫后交給學生，要求學生妥善保存。2此任務書夾于論文扉頁與論文一并裝訂，作為論文評分依據之。摘要摘要本設計是基于單片機AT89S52的籃球計分計時器，利用七段共陰LED作為顯示器件。在此設計中共接入了2個四位一體7段共陰LED顯示器，1個四位一體七段共陰LED顯示器，用來記錄賽程時間，另一個顯

4、示器的前兩位和后兩位分別記錄兩隊的分數，顯示范圍可達到099分。賽程計時采用倒計時方式，比賽開始時啟動計時，當記時為0時，指示燈亮，蜂鳴器響。關鍵詞：AT89S52 控制電路 報警電路 數碼顯示器ABSTRACTABSTRACTThe design is based on micro controller AT89S52 time basketball scoring, using seven-segment common cathode LED display device.In this design, access to two four in one seven-segment com

5、mon cathode LED display, a four in one common cathode seven-segment LED display is used to record race time, another display two before and after the two were recorded scores of the two teams, the display range of zero to Ninety-Nine. Race timing countdown start time, the start of the game, when the

6、 chronograph is 0, the indicator light and buzzer.Keywords: AT89S52 control circuit alarm circuit digital display 目錄目錄摘要IABSTRACTII目錄III1 緒論11.1背景知識11.2設計內容11.3設計任務和要求11.4設計意義22 系統(tǒng)總體方案及硬件設計32.1系統(tǒng)總體方案設計32.2硬件電路系統(tǒng)設計42.2.1單片機AT89S52簡介42.2.2鍵盤102.2.3時鐘電路模塊112.2.4復位電路模塊112.2.5顯示模塊122.2.6報警模塊132.3總硬件電路設計1

7、42.4本章小結143 軟件設計153.1軟件總體設計方案153.2程序設計162.3本章小結174 PROTEUS仿真184.1 PROTEUS簡介184.2仿真過程184.3本章小結22結論22參考文獻23致謝24附錄一25附錄二36前言前言 隨著信息時代的到來，電子技術在社會生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，運用單片機知識設計的電子產品成為了社會生活不可缺少的一部分，特別是在各種競技運動中，計時器成為檢驗運動員成績的一個重要工具。在許多領域中，計時器均得到普遍應用，諸如在體育比賽，定時報警器、游戲中的倒時器，交通信號燈、紅綠燈、行人燈，由此可見計時器在現代社會是何其重要的。單片機1，亦稱單片

8、微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入/輸出端口（I/0）等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。 本設計是單片機的簡單應用2，設計了基于單片機的籃球記時計分器的系統(tǒng)設計。此設計功能齊全，包括記時、計分系統(tǒng)以及報警系統(tǒng)，是應用了七段共陰極數碼管來顯示?？刂葡到y(tǒng)有啟動、暫停、加分、減分以及時間的快進與回表功能，可以方便地實現藍去比賽的記時計分功能，當計時遞減到零時，記時數碼管會顯示00，同時上下半場的二極管發(fā)光、蜂鳴器響。本設計完成的中途計時功能，為了實現在許多的特定場合進行記時計分的應用做了堅實的基礎，在社會

9、生活中具有廣泛的應用價值。此計時器的設計采用模塊化結構，主要由以下4個組成，即最小系統(tǒng)模塊、控制模塊、報警模塊以及記時、計分數碼管顯示模塊。因而采用模塊化的設計思想，使設計起來更加簡單、方便、快捷。東北大學畢業(yè)設計（論文）1 緒論1.1背景知識 體育比賽計時計分系統(tǒng)是對體育比賽過程中所產生的時間,比分等數據進行快速采集記錄，加工處理，傳遞利用的信息系統(tǒng)。根據不同運動項目的不同比賽規(guī)則要求，體育比賽的計時計分系統(tǒng)包括測量類21，評分類，命中類，制勝類得分類等多種類型。 籃球比賽是根據運動隊在規(guī)定的比賽時間里得分多少來決定勝負的，因此，籃球比賽的計時計分系統(tǒng)是一種得分類型的系統(tǒng)。籃球比賽的計時計分

10、系統(tǒng)由計時器，計分器等多種電子設備組成，同時，根據目前高水平籃球比賽要求，完善的籃球比賽計時計分系統(tǒng)設備應能夠與現場成績處理，現場大屏幕，電視轉播車等多種設備相聯(lián)，以便實現高比賽現場感，表演娛樂觀眾等功能目標。 由于單片機的集成度高，功能強，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，抗干擾能力強和使用方便等獨特的優(yōu)點，使單片機迅速得到了推廣應用，目前已經成為測量控制應用系統(tǒng)中的優(yōu)選機種和新電子產品的關鍵部位。世界各大電氣廠家，測控技術企業(yè)，機電行業(yè)，競相把單片機應用于產品更新，作為實現數字化，智能化的核心部件?；@球計時計分器就是以單片機為核心的計時計分系統(tǒng)，由計時器，計

11、分器，綜合控制器和24秒控制器等組成。1.2 設計內容本設計是基于AT89S52單片機的籃球計分計時器的設計，利用7段共陰極LED作為顯示器件。在此設計中共接入了2個四位一體7段共陰極LED顯示器，其中一個四位一體7段共陰極LED顯示器的前2位用于顯示分鐘，后2位用于顯示秒鐘，另一個四位一體7段共陰極LED顯示器的前兩位和后兩位分別用于記錄甲乙隊的分數，每隊2個LED顯示器顯示范圍可達到099分。賽程計時采用倒計時方式，比賽開始時啟動計時，直至計時到零為止。其次，為了配合計時器和計分器校正調整時間和比分，我們特定在本設計中設立了7個按鍵，用于設置，調整時間，啟動，調整分數和暫停等功能。采用單片

12、機控制是這個系統(tǒng)按鍵操作使用簡潔，LED顯示，安裝方便。1.3設計任務和要求 任務： 設計一個用于賽場的籃球計時計分器系統(tǒng)。 要求： 1、能記錄整個賽程的比賽時間，并能隨時實現暫停。 2、能隨時刷新甲、乙兩隊在整個過程中的比分。 3、中場交換比賽場地時，能自動交換甲、乙兩隊比分的位置。 4、比賽中場和結束時，能發(fā)出報警聲。 5、通過指示燈指示上下半場。 6、當比賽時間需要回倒時，能通過按鍵實現回表。 7、加分有誤時可通過按鍵實現減分調整。1.4 設計意義 本設計使我進一步熟悉和掌握了單片機的內部結構和工作原理，了解了單片機應用系統(tǒng)設計的基本方法和步驟，掌握了單片機仿真軟件Proteus4的使用

13、方法，鍵盤和顯示器在的單片機控制系統(tǒng)中的應用以及撰寫課程設計報告的方法。此次設計很好的將書本上的理論知識和實踐有機的聯(lián)系了起來，是我們對理論知識有了更進一步的掌握，鍛煉了我們的動手能力，同時也讓我們懂得了理論與實際相結合的意義。為以后的工作和學習提供了寶貴的經驗。2.系統(tǒng)總體方案及硬件設計2.1 系統(tǒng)總體方案設計 籃球計時計分器系統(tǒng)主要包括單片機控制系統(tǒng)5、計時顯示模塊、計分顯示模塊、定時報警，按鍵控制鍵盤模塊。通過這幾個模塊的協(xié)調工作就可以完成相應的計時計分控制和顯示功能。這四個模塊的相互連接如圖1所示：圖1 系統(tǒng)總體方案設計本設計是基于AT89S52單片機6的籃球計時計分器，利用7段共陰極

14、LED數碼管作為顯示器。在此設計中共接入了2個四位一體7段共陰極LED顯示器，其中一個四位一體7段共陰極LED顯示器的前2位用于顯示分鐘，后2位用于顯示秒鐘，另一個四位一體7段共陰極LED顯示器的前兩位和后兩位分別用于記錄甲乙隊的分數，每隊2個LED顯示器顯示范圍可達到099分。賽程計時采用倒計時方式，比賽開始時啟動計時，直至計時到零為止。2.2 硬件電路系統(tǒng)設計2.2.1單片機AT89S52簡介AT89S528是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含8kBytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL

15、15公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S52如圖2所示，具有如下特點：40個引腳，8k Bytes Flash片內圖 2 AT89S52單片機引腳圖程序存儲器256 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內時鐘振蕩器.此模塊電路包括時鐘電路模塊，

16、復位電路模塊及報警顯示模塊。 主要性能 1、與MCS-51單片機產品兼容； 2、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器； 3、1000次擦寫周期； 4、全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz； 5、三級加密程序存儲器； 6、32個可編程I/O口線； 7、三個16位定時器/計數器； 8、六個中斷源； 9、低功耗空閑和掉電模式； 10、掉電后中斷可喚醒； 11、看門狗定時器；引腳說明AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程AT89S52引腳圖DIP封裝Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允

17、許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一

18、個中斷或硬件復位為止。P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，P0不具有內部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅動4個 TTL邏輯電平。此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數器2的外部計數輸入（P1.0/T2）和定時器/計數器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在fl

19、ash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能：P1.0 T2（定時器/計數器T2的外部計數輸入），時鐘輸出P1.1 T2EX（定時器/計數器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）P2 口：P2口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅動，4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執(zhí)行

20、MOVX DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口使用很強的內部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數據存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。在flash編程22和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。端口引腳第二功能：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INTO(外中斷0)P3.3 INT1(外中斷1)

21、P3.4 TO(定時/計數器0)P3.5 T1(定時/計數器1)P3.6 WR(外部數據存儲器寫選通)P3.7 RD(外部數據存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸

22、入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號16，當AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意

23、的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。寄存器并不是所有的地址都被定義了。片上沒有定義的地址是不能用的。讀這些地址，一般將得到一個隨機數據；寫入的數據將會無效。用戶不應該給這些未定義的地址寫入數據“1”。由于這些寄存器在將來可能被賦予新的功能，復位后，這些位都為“0”。定時器2寄存器：寄存器T2CON和T2MO

24、D包含定時器2的控制位和狀態(tài)位，寄存器對RCAP2H和RCAP2L是定時器2的捕捉/自動重載寄存器。中斷寄存器：各中斷允許位在IE寄存器中，六個中斷源的兩個優(yōu)先級也可在IE中設置。T2CON 地址為0C8H 復位值：0000 0000B位可尋址表1 T2CON：定時器/計數器2控制寄存器TF2EXF2RLCKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL276543210各符號的功能： TF2：定時器2 溢出標志位。必須軟件清“0”。RCLK=1 或TCLK=1 時，TF2不用置位。 EXF2：定時器2 外部標志位。EXEN2=1 時，T2EX 上的負跳變而出現捕捉或重載時，EXF2 會被硬件置位

25、。定時器2 打開，EXF2=1 時，將引導CPU執(zhí)行定時器2 中斷程序。EXF2 必須如見清“0”。在向下/向上技術模式（DCEN=1）下EXF2不能引起中斷。 RLCLK：串行口接收數據時鐘標志位。若RCLK=1，串行口將使用定時器2 溢出脈沖作為串行口工作模式1和3的串口接收時鐘；RCLK=0，將使用定時器1計數溢出作為串口接收時鐘。 TCLK：串行口發(fā)送數據時鐘標志位。若TCLK=1，串行口將使用定時器2 溢出脈沖作為串行口工作模式1和3 的串口發(fā)送時鐘；TCLK=0，將使用定時器1計數溢出作為串口發(fā)送時鐘。 EXEN2:定時器2外部允許標志位。當EXEN2=1時，如果定時器2沒有用作串

26、行時鐘，T2EX（P1.1）的負跳變將引起定時器2捕捉和重載。若EXEN2=0，定時器2將視T2EX端的信號無效。 TR2：開始/停止控制定時器2。TR2=1，定時器2開始工作。 C/T2：定時器 2 定時/計數選擇標志位。C/T2 =0，定時；C/T2 =1，外部事件計數（下降沿觸發(fā)）。 CP/RL2：捕捉/重載選擇標志位。當EXEN2=1時，CP/RL2=1，T2EX出現負脈沖，會引起捕捉操作；當定時器2溢出或EXEN2=1時T2EX出現負跳變，都會出現自動重載操作。CP/RL2=0將引起T2EX的負脈沖。當RCKL=1或TCKL=1時，此標志位無效，定時器2溢出時，強制做自動重載操作。存

27、儲器MCS-51器件有單獨的程序存儲器和數據存儲器。外部程序存儲器和數據存儲器都可以64K尋址。程序存儲器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。對于89S52，如果EA接VCC，程序讀寫先從內部存儲器（地址為0000H1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000HFFFFH。數據存儲器：AT89S52有256字節(jié)片內數據存儲器。高128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。當一條指令訪問高于7FH的地址時，尋址方式決定CPU訪問高128字節(jié)RAM 還是特殊功能寄存器空間。片上資源看門狗定時器WDT是一種需要軟件控制的

28、復位方式。WDT 由13位計數器和特殊功能寄存器中的看門狗定時器復位存儲器（WDTRST）構成。WDT在默認情況下無法工作；為了激活WDT，用戶必須往WDTRST寄存器（地址：0A6H）中依次寫入01EH和0E1H。當WDT激活后，晶振工作，WDT在每個機器周期都會增加。WDT計時周期依賴于外部時鐘頻率。除了復位（硬件復位或WDT溢出復位），沒有辦法停止WDT工作。當WDT溢出，它將驅動RSR引腳一個高電平輸出。 WDT的使用為了激活WDT，用戶必須向WDTRST寄存器（地址為0A6H的SFR）依次寫入01EH和0E1H。當WDT激活后，用戶必須向WDTRST寫入01EH和0E1H喂狗來避免W

29、DT溢出。當計數達到8191（1FFFH）時，13位計數器將會溢出，這將會復位器件。晶振正常工作、WDT激活后，每一個機器周期WDT 都會增加。為了復位WDT，用戶必須向WDTRST 寫入01EH 和0E1H（WDTRST 是只讀寄存器）。WDT計數器不能讀或寫。當WDT計數器溢出時，將給RST引腳產生一個復位脈沖輸出17，這個復位脈沖持續(xù)96個晶振周期（TOSC），其中TOSC=1/FOSC。為了很好地使用WDT，應該在一定時間內周期性寫入那部分代碼，以避免WDT復位。掉電和空閑方式下的WDT在掉電模式下，晶振停止工作，這意味這WDT也停止了工作。在這種方式下，用戶不必喂狗。有兩種方式可以離

30、開掉電模式：硬件復位或通過一個激活的外部中斷。通過硬件復位退出掉電模式后，用戶就應該給WDT喂狗，就如同通常AT89S52 復位一樣。 通過中斷退出掉電模式的情形有很大的不同。中斷應持續(xù)拉低很長一段時間，使得晶振穩(wěn)定。當中斷拉高后，執(zhí)行中斷服務程序。為了防止WDT在中斷保持低電平的時候復位器件，WDT 直到中斷拉低后才開始工作。這就意味著WDT應該在中斷服務程序中復位。為了確保在離開掉電模式最初的幾個狀態(tài)WDT不被溢出，最好在進入掉電模式前就復位WDT。在進入待機模式前，特殊寄存器AUXR的WDIDLE位用來決定WDT是否繼續(xù)計數。默認狀態(tài)下，在待機模式下，WDIDLE=0，WDT繼續(xù)計數。為

31、了防止WDT在待機模式下復位AT89S52，用戶應該建立一個定時器，定時離開待機模式，喂狗，再重新進入待機模式。定時器0和定時器1在AT89S52中，定時器0和定時器1的操作與AT89C51和AT89C52一樣。定時器 2定時器2是一個16位定時/計數器，它既可以做定時器，又可以做事件計數器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位選擇，如表2所示：表2定時器2工作模式RCLK+TCLKCP/RL2TR2MODE00116位自動重載01116位捕捉1x1波特率發(fā)生器xx0（不用） 定時器2有三種工作模式：捕捉方式、自動重載（向下或向上計數）和波特率發(fā)生器。如表3所示，工作模式由T2CON

32、中的相關位選擇。定時器2有2個8位寄存器：TH2和TL2。在定時工作方式中，每個機器周期，TL2寄存器都會加1。由于一個機器周期由12個晶振周期構成，因此，計數頻率就是晶振頻率的1/12。捕捉方式在捕捉模式下，通過T2CON中的EXEN2來選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時器2時一個16位定時/計數器，溢出時，對T2CON的TF2標志置位，TF2引起中斷。如果EXEN2=1，定時器2做相同的操作。除上述功能外，外部輸入T2EX引腳（P1.1）1至0的下跳變也會使得TH2和TL2中的值分別捕捉到RCAP2H和RCAP2L中。除此之外，T2EX的跳變會引起T2CON中的EXF2置位。像TF2一

33、樣，T2EX也會引起中斷。在計數工作方式下，寄存器在相關外部輸入角T2發(fā)生1至0的下降沿時增加1。在這種方式下，每個機器周期的S5P2期間采樣外部輸入。一個機器周期采樣到高電平，而下一個周期采樣到低電平，計數器將加1。在檢測到跳變的這個周期的S3P1 期間，新的計數值出現在寄存器中。因為識別10的跳變需要2個機器周期（24個晶振周期），所以，最大的計數頻率不高于晶振頻率的1/24。為了確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應該至少在一個完整的機器周期內保持不變。自動重載當定時器2工作于16位自動重載模式，可對其編程實現向上計數或向下計數。這一功能可以通過特殊寄存器T2MOD中的DCEN（向下計

34、數允許位）來實現。通過復位，DCEN被置為0，因此，定時器2 默認為向上計數。DCEN設置后，定時器2就可以取決于T2EX向上、向下計數。DCEN=0時，定時器2自動計數。通過T2CON中的EXEN2位可以選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時器2計數，計到0FFFFH后置位TF2溢出標志。計數溢出也使得定時器寄存器重新從RCAP2H和RCAP2L中加載16位值。定時器工作于捕捉模式，RCAP2H和RCAP2L的值可以由軟件預設。如果EXEN2=1，計數溢出或在外部T2EX（P1.1）引腳上的1到0的下跳變都會觸發(fā)16位重載。這個跳變也置位EXF2中斷標志位。T2EX上的一個邏輯0使得定時器2

35、向下計數。當TH2和TL2分別等于RCAP2H和RCAP2L中的值的時候，計數器下溢。計數器下溢，置位TF2，并將0FFFFH加載到定時器存儲器中。如圖6所示，置位DCEN，允許定時器2向上或向下計數。在這種模式下，T2EX引腳控制著計數的方向。T2EX上的一個邏輯1使得定時器2向上計數。定時器計到0FFFFH溢出，并置位TF2。定時器的溢出也使得RCAP2H和RCAP2L中的16位值分別加載到定時器存儲器TH2和TL2中。定時器2上溢或下溢，外部中斷標志位EXF2被鎖死。在這種工作模式下，EXF2不能觸發(fā)中斷。中斷源AT89S52 有6個中斷源：兩個外部中斷（INT0 和INT1），三個定時

36、中斷（定時器0、1、2）和一個串行中斷。這些中斷如圖10所示每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE中的相關中斷允許控制位18分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。定時器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。程序進入中斷服務后，這些標志位都可以由硬件清0。實際上，中斷服務程序必須判定是否是TF2 或EXF2激活中斷，標志位也必須由軟件清0。定時器0和定時器1標志位TF0和TF1在計數溢出的那個周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。然而，定時器2的標志位TF2 在計數溢出的那個周期的S2P2被置位，在同

37、一個周期被電路捕捉下來。中斷允許控制位=1，允許中斷中斷允許控制位=0，禁止中斷表3 中斷允許控制寄存器符號位地址功能EAIE.7中斷總允許控制位。EA=0，中斷總禁止；EA=1，各中斷由各自的控制位設定IE.6預留ET2IE.5定時器2中斷允許控制位ESIE.4串行口中斷允許控制位ET1IE.3定時器1中斷允許控制位EX1IE.2外部中斷1允許控制位ET0IE.1定時器0中斷允許控制位EX0IE.0外部中斷0允許控制位2.2.2.鍵盤控制模塊是由鍵盤輸入，鍵盤是一組按鍵的集合，它是最常見的單片機輸入設備，是一種常開型按鈕開關。常態(tài)時，按鍵10的兩個觸點處于斷開狀態(tài)，如圖3所示，鍵盤分為編碼鍵

38、盤和非編碼鍵盤，鍵盤上閉合鍵的識別由專門的硬件譯碼器實現，并產生鍵編號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如BCD碼鍵盤、ASCII碼鍵盤等；靠軟件識別的稱為非編碼鍵盤。圖3 常開型按鈕開關2.2.3時鐘電路模塊 時鐘電路在單片機系統(tǒng)9中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎。在一個單片機應用系統(tǒng)中，時鐘是保障系統(tǒng)正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振19和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢。為達到振蕩周期是12MHZ的要求，這里要采用12MHZ的晶振，另外有兩個22P的電容，兩晶振引腳分別連到XTAL1和XTAL2振蕩脈沖輸入引腳。具體連接圖如圖4所示： 圖4 晶振電路2.2.4

39、 復位電路模塊復位是單片機11的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片微機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運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，可以按復位鍵以重新啟動，也可以通過監(jiān)視定時器來強迫復位。RST引腳是復位信號的輸入端。復位電路在這里采用的是上電+按鈕復位電路13形式，具體連接電路如圖5所示： 圖5 復位電路2.2.5顯示模塊本設計采用共陰極數碼12顯示器，通常，共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅動電路輸出端。當某段驅動電路的輸出端為高電平時，該端所連接的字符導通并點亮，根據發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數字

40、或字符。同樣，要求段驅動電路能提供額定的段導通電流，還需根據外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。本次設計在顯示模塊用到的是一個4位一體和2個兩位一體共陰極數碼管，共有8個代碼輸入口和8個位選輸入口，采用排阻提供上拉電流數碼管，以保證有足夠大的電流點亮數碼管，采用動態(tài)驅動，使各位數碼管逐個輪流受控顯示20，這就是動態(tài)驅動，由于掃描速度極快，顯示效果與靜態(tài)驅動相同，其具體圖形如下圖6圖7所示：圖6 計時顯示器圖7 分數顯示器2.2.6報警模塊 蜂鳴器通過一NPN三極管3進行驅動，如圖8所示，觸發(fā)信號有基極引入。圖8 報警電路2.3總硬件電路設計圖9 硬件電路設計2.4本章小結本章主要是對

41、本設計所采取的設計方案和所運用的芯片、模塊以及電路設計的原理作主要的介紹和說明，包括AT89S52、按鍵、振蕩電路、報警電路、復位電路以及總電路圖的設計。AT89S52S是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大,為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。所以在這個芯片上加上按鍵、報警模塊等就把整個設計給模塊化，使后面的設計更加便捷、清晰。3 軟件設計在設計程序之前，我們首先要對單片機應用系統(tǒng)預完成的任務進行深入的分析，明確系統(tǒng)的設計任務、功能要求和技術指標。其次，要對系統(tǒng)

42、的硬件資源和工作環(huán)境進行分析，這是單片機應用系統(tǒng)程序設計的基礎和條件。3.1 軟件總體設計方案本次單片機課程設計軟件設計部分采用模塊化程序設計，程序部分由主程序、T0中斷程序、掃描顯示子程序、計時加（減）1秒的子程序、暫停子程序、快表和回表子程序、延時子程序等組成，其程序流程圖如圖10圖11所示。圖10 主程序流程圖圖11掃描刷新顯示子程序流程圖3.2 程序設計 軟件設計部分采用模塊化程序設計，用C語言7編寫。Keil14是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil C

43、51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C5123生成的目標代碼效率非常之高，多數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高級語言的優(yōu)勢。程序部分由主程序、T0中斷程序、掃描顯示子程序、計時加減1秒的子程序、暫停子程序、快表和回表子程序、延時子程序等組成。具體程序見附錄。3.3本章小結本章主要是針對上一章的模塊介紹和電路圖設計作了軟件設計，根據設計任務、功能要求和技術指標對系統(tǒng)的硬件資源和工作環(huán)境進行分析，利用KEIL軟件對系統(tǒng)設計進行程序編程，包括主程序、T0中斷程序、

44、掃描顯示子程序、計時加（減）1秒的子程序、暫停子程序、快表和回表子程序、延時子程序等組成。4 PROTEUS仿真4.1 PROTEUS簡介Proteus4 是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是： 實現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片

45、機類型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多種外圍芯片。 提供軟件調試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等軟件。 具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 4.2仿真過程 接通電源，計時顯示即開始倒計時工作，上半場指示燈亮，計時初始設計為2分鐘，如圖12所示，按下加

46、分鍵實現對甲、乙兩隊分別加分，每按下一次加1分，如圖13所示.圖12 初始時間 圖13 按鍵加分 同樣可實現甲、乙兩隊的減分如圖14所示，按下暫停/啟動鍵可實現暫停和啟動。 圖14 按鍵減分上半場結束后，停止計時，蜂鳴器報警，報警結束后按下暫停啟動按鍵啟動下半場計時，同時可實現甲隊和乙隊交換分數，下半場指示燈亮，如圖15所示。19圖15 下半場交換比分 當下半場也結束時，上、下半場的指示燈同時亮，蜂鳴器響，如圖16所示。圖 16 全場結束兩二極管發(fā)光204.3本章小結 本章主要是針對前兩章的硬件和軟件的設計進行仿真，利用Protues軟件繪制電路圖并仿真，計時顯示即開始倒計時工作，上半場指示燈

47、亮，計時初始設計為2分鐘，按下加分鍵實現對甲、乙兩隊分別加分，每按下一次加1分，同樣也可實現甲、乙兩隊的減分，按下暫停/啟動鍵可實現暫停和啟動。上半場結束后，停止計時，蜂鳴器報警，報警結束后按下暫停啟動按鍵啟動下半場計時，同時可實現甲隊和乙隊交換分數，下半場指示燈亮，當下半場也結束時，上、下半場的指示燈同時亮，蜂鳴器響，仿真完成。 21結論結論幾個月以來，通過對本設計的研究，我在理論的基礎上更深刻的掌握了單片機的深層內容及實際生活中的應用，也鍛煉了自己動手能力和思維能力，還有在軟件方面的編程能力，讓我受益匪淺，同時也暴露出一些平時學習上的問題，讓我深刻反思。這些問題的發(fā)現將為我以后的學習和工作

48、找明道路，查漏補缺為進一步學習作好準備。本設計是基于AT89S52單片機的籃球計時計分器，利用7段共陽極LED作為顯示器件。在此設計中共接入了2個四位一體7段共陽極LED顯示器，其中一個四位一體7段共陽極LED顯示器的前2位用于顯示分鐘，后2位用于顯示秒鐘，另一個四位一體7段共陽極LED顯示器的前兩位和后兩位分別用于記錄甲乙隊的分數，每隊2個LED顯示器顯示范圍可達到099分。賽程計時采用倒計時方式，比賽開始時啟動計時，直至計時到零為止。通過對本系統(tǒng)的設計，讓我更熟悉掌握了Keil uVision3, proteus 這些應用程序的運用，讓我懂得了如何編寫一些簡單的程序，學會了如何制作單片機應

49、用程序，還有焊接和程序下載，但在中間暴露出很多問題：對平時上課講的理論知識沒有完全掌握消化，到了實際操作中還得請教同學，在焊接中焊接的基本工夫掌握不到家，手上工夫還是很欠缺的，使得電路板不是很美觀。另外，本設計雖然已經實現了時間的倒計時、回表、快進，以及兩隊的加分和減分，但現在籃球比賽的每一次進攻都是24秒制的，因此，這一點是一個很大的缺陷，希望在以后對此系統(tǒng)進行進一步完善。同時，做設計的這幾個月翻閱了很多書，也上了很多網站去尋找自己需要的資料。這種尋找有很強的目的性，只是為了自己選定的課題內容而查閱，所以除了自己設計以外的其他方面幾乎還是一無所知。這讓我深刻的認識到了自己專業(yè)知識的貧乏。為我

50、對自己以后生活的規(guī)劃敲響了警鐘。我對單片機的學習不會因為本設計的結束而結束，在接觸的眾多資料里，做設計只是走馬觀花般的點到，希望以后能夠進行更系統(tǒng)的學習。這些問題的發(fā)現，有助于提高我在以后的工作和學習中對此類問題的認識，確保不在同一問題上再次犯錯。嚴謹求實、踏實務實，是我這次設計的深刻總結。22參考文獻1參考文獻 1樓然苗.單片機課程設計指導M.北京:北京航空航天大學出版社.2007 2何立民.單片機實驗與實踐教程M.北京:北京航空航天大學出版社.2004 3童詩白.模擬電子技術基礎M.北京:北京高等教育出版社.2001 4代啟化.基于Proteus的電路設計與仿真J.現代電子技術.2006(

51、19) 5張俊謨.單片機中級教程M.北京:北京航空航天大學出版社.1999 6余永權. Flash單片機原理及應用M.北京:電子工業(yè)出版社.1997 7唐國紅.基于VC+的單片機編程器軟件的設計J.現代電子技術.2007(08) 8余發(fā)山，單片機原理及應用技術：中國礦業(yè)大學出社.2003 9 河南理工大學電氣學院：單片機實驗報告指導冊.2008 10劉法治，常用電子器件及典型芯片應用技術：機械工業(yè)出版社.2007 11何立民，MSC-51系列單片機應用系統(tǒng)設計：北京航空航天大學出版社.1993 12荀殿棟.數字電路設計實用手冊.北京：電子工業(yè)出版社，2003. 13 Vizimuller. R

52、F design guide-systems, circuits, and equations M. Boston：Artech House.1995 14 Keil Software. The Final World On the 8051M. Germany：Keil Elektronik Gmbh and Keil software.1997 15Atmel Microcontroller Handbook.2001 16 B.Peter,J.Meehan,D.Miller.Sensor link protocol:linking sensor systems to the digita

53、l battlefield.Military Communications Conference,MILCOM 98.Proceedings IEEE,1998:919923. 17 V.Ajay Kumar.Overcoming data corruption in RS-485 communication.Electromagnetic Interference and Compatibility,1995,vol.3:912. 18Li.Dongsheng.A design of a low cost high precision data acquisition system.Inte

54、lligent Control and Automation.2002.vol.4:29962999. 19H.Fujita.Environmental sensor.Instrumentation and Measurement Technology Conference,Advanced Technologies in I & M.IEEE,1994:15131514. 20Qian Dong,Jianying Xie.Field network implementation based on RS-485.Intelligent Control and Automation.2002.v

55、ol.4:27902793. 21C.Svelto,G.Galzerano and E.Bava.Compact and accurate digital thermomenter Based on Andersons loop and Pt-100 sensor.Measurement Journal of the International Measurement Confederation IMEKO.2001,No.2:5658. 22(英)Ian Graham. Object-Oriented Methods: Principles&Practice. Third Edition.

56、Pearson Education. 200323李春葆等.Visual Basic程序設計.北京：清華大學出版設.200523致謝24致謝致謝本設計在老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從題目選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著老師的心血和汗水，在我的畢設期間，老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導和一些富于創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成任務。在此我向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。您嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，您都始終給予我細心的指導和不懈的支持。這些天以來，您不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在

57、思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向你們致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過室友，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的老師、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!謝謝你們!致謝附錄附錄一#include code unsigned seg=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;int m=2,n=0;/計時m為分，n為秒int x=0,y=0;/甲乙兩隊得分int i=0,j=0,

58、jie=2,zidong=1,bujin=1,zanting=0;int chuzanting=0;/*延時*/void delay(int t) while(t-) unsigned int i; for(i=0;i200;i+); /*數碼管動態(tài)顯示*/ void display(int i,int j,int x,int y) if(jie=1&bujin!=2) /中間變量jie=1時，為上半場，對P1賦值 P1=0xbf; /P1=0xbf, 即P1=1011 1111B,點亮對應上半場指示燈 P2=0xfe; /數碼管動態(tài)刷新顯示程序 P2=1111 1110,i為分鐘 P0=se

59、gi%100/10; /刷新顯示時間顯示分鐘十位，調用延時程序， delay(1); /延時數碼管的點亮 P2=0xff; P0=0; P2=0xfd; /同理，動態(tài)刷新時分鐘個位并延時點亮 P0=segi%10; delay(1); P2=0xff; P0=0; P2=0xfb; /同理，動態(tài)刷新時秒鐘十位并延時點亮 P0=segj%100/10; delay(1); P0=0; P2=0xff; P2=0xf7; /同理，動態(tài)刷新時秒鐘個位并延時點亮 P0=segj%10; delay(1); P0=0; P2=0xff; P2=0xef; /同理，動態(tài)刷新甲隊分數十位并延時點亮 P0=segx%100/10; delay(1); P2=0xff; P0=0; P2=0xdf; /同理，動態(tài)刷新甲隊分數個位并延時點亮 P0=segx%10; delay(1); P2=0xff; P0=0;