1、課 程：單片機的C語言應用程序設(shè)計題 目： 基于AT89S52單片機的籃球計時計分器系 別：專 業(yè)：班 級：姓 名：學 號 組 員：指導老師： 完成時間:摘要隨著單片機載各個領(lǐng)域的廣泛應用，許多用單片機作控制的球賽計時計分器系統(tǒng)也應 運產(chǎn)生， 如用單片機控制 LCD 液晶顯示器計時計分器， 用單片機控制 LED 七段顯示器計時 計分器等。本設(shè)計介紹一種有 AT89S52 編程控制基于 LCD12864 液晶顯示的籃球比球賽計時計分 系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有賽程定時設(shè)置、賽程時間暫停、蜂鳴報警、記錄犯規(guī)、比分加減、進行加 時賽等功能。本設(shè)計具有價格低廉、 性能穩(wěn)定、操作方便且修改靈活等特點。廣泛適合各類

2、 學校和小團體作為賽程計時計分。主控芯片采用 AT89S52 單片機，采用 C 語言進行編程，編程后利用Keil uVision3 來進行編譯，再將生成的 HEX 文件裝入芯片中， 采用 proteus 軟件來仿真， 檢驗功能是否能夠正常實 現(xiàn)。仿真成功后，焊接硬件電路，通過ISP下載器將hex文件燒制到單片機。關(guān)鍵詞： 單片機 液晶顯示 蜂鳴報警 定時設(shè)置AbstractWith the MCU contains a wide range of applications in various fields, many with a single chip timing for the con

3、trol of the game scoring device transport system should also produce, such as liquid crystal display LCD with MCU time scoring device, LED seven segment display with microcontroller timing control points, etc. .This paper describes a programmable control with AT89S52 LCD12864 liquid crystal display

4、based on game time scoring than basketball. The system has a set time schedule, schedule time to pause, beep alarm, record fouls, the score addition and subtraction, for overtime and other functions. This design has low price, stable performance, easy to operate and modify flexible. Wide for all typ

5、es of schools and small groups as the race time points.Master chip AT89S52 microcontroller, using C programming language, programmed to be compiled using Keil uVision3, and then generate the HEX file into the chip, using proteus simulation software, testing whether the function of the normal impleme

6、ntation. After a successful simulation, welding hardware circuit, through the ISP downloader hex file will burn to the microcontroller.Key Words: Scm, liquid crystal display Beep Alarm Timing Set目錄1 計方案選擇與論證 11.1 方案選擇與論證 方案一 利用數(shù)字電路和數(shù)碼管實現(xiàn) 方案二 采用單片機和液晶顯示電路實現(xiàn) 最終方案的選擇 2.2 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)

7、32.1 單片機選擇 3.2.2 硬件電路實現(xiàn) 電源模塊 時鐘電路模塊 復位電路模塊 按鍵控制鍵盤模塊 顯示模塊 報警模塊 8.3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn) 93.1 軟件總體設(shè)計流程框圖 9.3.2 主要子功能程序設(shè)計 1.03.2.1 比賽倒計時 /24s 倒計時程序 1.03.2.2 中斷程序 .3 加減分子程序 1.14 PROTEUS仿真 124.1 PROTEUS 簡介 仿真過程 1.2.5 系統(tǒng)制作與調(diào)試 135.1 硬件制作與調(diào)試 系統(tǒng) PCB 板

8、的設(shè)計 系統(tǒng)硬件調(diào)試 1.35.2 軟件及聯(lián)機調(diào)試 .1 調(diào)試軟件簡介 .2 主控程序調(diào)試 1.4.參考文獻 15附錄 1系統(tǒng)原理圖 16附錄 2 PCB 圖 17附錄 2實物圖 18第一章設(shè)計方案選擇與論證1.1方案選擇與論證籃球比賽主要實現(xiàn)的基本功能有：開始和暫停、比賽時間倒計時、24秒倒計時、加減分操作、蜂鳴報警、時間和比分的顯示等基本功能。因此，必須要有相關(guān)的輸入模塊、控制 模塊和顯示模塊等。對于輸入模塊，有獨立按鍵輸入和矩陣式按鍵輸入。前者的組鍵模式單一，適用于輸入對象比較少的場合；后者的組鍵模式靈活，可用于輸入更多的控制對象。對于控制模

9、塊，可通過數(shù)字芯片進行控制，也可通過單片機進行控制。顯然，單片機控制方式無疑是最高效的。對于顯示模塊，有 LED數(shù)碼管顯示和LCD液晶顯示，與液晶相比，LED體積大，更耗電，并且顯示的內(nèi)容少。1.1.1方案一 利用數(shù)字電路和數(shù)碼管實現(xiàn)用石英晶體振蕩器或555定時器產(chǎn)生穩(wěn)定的校時信號，555定時器應用普遍，操作簡單故選用555定時器來完成報警電路和1秒脈沖。運用了 74LS157,74LS190,74LS00,74LS20及555定時器等基本元件。此類元件價格便宜，應用簡單，能實現(xiàn)較多的功能，是工程中的基本元件。學會運用此類元件對我們具有重大意義。其系統(tǒng)框圖如圖1-1所示。圖1-1數(shù)字電路實現(xiàn)系

10、統(tǒng)框圖1.1.2方案二 采用單片機和液晶顯示電路實現(xiàn)該方案以單片機為核心，作為控制模塊，并以液晶作為顯示模塊，由單片機自帶的時鐘電路和相應的定時器來實現(xiàn)計時， 由于籃球比賽的規(guī)則較多， 故以矩陣式鍵盤來輸入需 要控制的對象。由單片機的 P1 口來接鍵盤，蜂鳴器接在未用的 I/O 口線上。液晶的數(shù)據(jù)線 接在P0 口相應的口線上。其總的系統(tǒng)框圖如圖 1-2所示。圖1-2單片機電路實現(xiàn)系統(tǒng)框圖1.1.3最終方案的選擇方案一的實現(xiàn)要用到多塊數(shù)字芯片，數(shù)字電路的一個大的缺點就是，當信號改變時會在電路中產(chǎn)生沖擊電流，對于數(shù)字芯片的穩(wěn)定工作是一個很大的考驗。這數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中， 在工作頻率很高時，需要很高的硬

11、件來維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。且LED數(shù)碼管顯示比液晶更耗電，且體積較大，顯示的位數(shù)也較少，綜合考慮，選用方案二來實現(xiàn)本設(shè)計。第二章系統(tǒng)硬件的實現(xiàn)2.1單片機選擇單片機采用52系列單片機。由 ATMEL公司生產(chǎn)的 AT89S52是一種低功耗、高性能 CM0S8位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失 性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 在單芯片上，擁有靈巧的8位 CPU和在線系統(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、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，

12、32位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)， 全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。而且，它還具有一個看門狗（WDT）定時/計數(shù)器，如果程序沒有正常工作，就會強制整個系統(tǒng)復位，還可以在程序陷入死循環(huán) 的時候，讓單片機復位而不用整個系統(tǒng)斷電，從而保護你的硬件電路。AT89S52有40個Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地 降低開發(fā)成本。其

13、芯片外觀及引腳圖如下：引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口， 2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口。圖2-1AT89S52單片機T/FL. 0 匚1 40 VccT2EK/PL 1 匚59 po, a WFL 2匚5卵Jl/ADlP1. 3 C豐57J P0.FL. 4 匚536 PO. 3E35 匚6瑋J F0.4/AD4KISD/PL 6 匸734J PC.5/AD5SCK/P1. T 匚&33J FD.E心DEEST匚532 PO. T/ADT國UJ/F氛匚J EA/VFPTXJ/Pa 1 匚1130 ALE/PH05IBT0/P3 2 匚122

14、9n peenIBT1/P3 3 匸1328n P2. rMisT0/P3.4 匸1427J P2.6/A14Tl/P. 5 匚1526J Pi. 5/A13WPS & 匚1625H F2.4/A12KD/P3 r 匚1724 P2. 8/A11IT1L2 匚23 P2.2FA103EIAL1 匚1勺22 P2.1/ASPDIF&NB 匚20 21n P2. W施圖 2-2AT89S52 引腳圖2.2 硬件電路實現(xiàn)2.2.1 電源供電模塊I StiVJ110UF|R1I1K圖2-3電源模塊電路圖51單片機更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象,克服這種現(xiàn)象出現(xiàn)的一個重要手段就是為單片機系統(tǒng)配置一個

15、穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過計算機的USB 口供給，也可使用外部穩(wěn)定的5V電源供電模塊供給。電源電路中接入了電源指示LED，圖中R11為LED的限流電阻。S1為電源開關(guān)。222 時鐘電路模塊4 5C C30一一30一_Y111 0592MI圖2-4 振蕩電路圖單片機系統(tǒng)里都有晶振,在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器， 他結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率,單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。223復位電路模塊；二 R歷/ l0K101WS22血VCCRST圖2-

16、5復位電路圖單片機的置位和復位， 都是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)，一般來說，單片機復位電路作用是把一個例如狀態(tài)機初始化到空狀態(tài)，而在單片機內(nèi)部，復位的時候單片機是把一些寄存器以及存儲設(shè)備裝入廠商預設(shè)的一個值。2.2.4按鍵控制鍵盤模塊為了減少對I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，也稱為行列鍵盤，這是一種常 見的連接方式。矩陣式鍵盤接口見圖2-6所示，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。當鍵被按下時，其交點的行線和列線接通，相應的行線或列線上的電平發(fā)生變化， MCU通過檢測行或列線上的電平變化可以確定哪個按鍵被按下。圖2-6為一個4 x 4的行列結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成 16個鍵的

17、鍵盤。很明顯，在按鍵數(shù)量多的場 合，矩陣鍵盤與獨立式按鍵鍵盤相比可以節(jié)省很多的I/O 口線。XIn“廠丫卞1nIB!Ja” *J 1311.X3.、_nt1% r 1 1sit1：一J1竺一 ?-圖2-6矩陣式鍵盤2.2.5液晶模塊設(shè)計中采用 LCD12864液晶顯示。它一般串口、并口兩種方式顯示，而我們一般采用并口顯示。12864的4、5、6、15、17腳分別與單片機的 P3.0 P3.4相連。714腳與單片機的 P0 口相連。1、20號腳接地，2號腳接電源，19號腳背光燈正端串一個電阻與電源相連，電阻起限流的作用，我們?nèi)=10K。3號腳是對比度（亮度）調(diào)整，這里要用一個滑動變阻器來調(diào)整亮

18、度，這里我們?nèi)‰娢黄鞔笮?0K。 LCD12864顯示電路如圖2-7所示：圖2-7液晶顯示電路(1) 12864F 簡介帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部 含 有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128X64,內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集利用該模塊靈活的接口方式和簡單、 方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8X4行16X16點陣的漢字也可完成圖形顯示低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型 的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)

19、或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。表2-112864F引腳說明管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0對比度（亮度）調(diào)整4RS(CS)H/LRS= “ H”表示DB7 DB0為顯示數(shù)據(jù)RS= “ L”表示DB7 DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W= “ H” ,E= “數(shù)據(jù)被讀至U DB7 DB0R/W= “ L” ,E= “L” , DB7D的數(shù)據(jù)被寫到IR 或 DR6E(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB

20、4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH : 8位或4位并口方式，L :串口方式16NC空腳17/RESETH/L復位端，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動電壓輸岀端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源負端226 報警模塊圖2-8報警電路蜂鳴器使用PNP三極管進行驅(qū)動控制，板上使用的是直流蜂鳴器，當P3.7輸出低電平時，蜂鳴器鳴叫。由于蜂鳴器為感性原件， 可以在兩端并接一個二極管來起到泄放作 用。第三章 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)3.1 軟件總體設(shè)計方案TO中斷其程本次單片機課程設(shè)計軟件設(shè)計部分采用模塊化程序設(shè)計，程序部分

21、由主程序、 程序、掃描顯示子程序、計時加（減）1秒的子程序、暫停子程序、延時子程序等組成序流程圖如圖3-1圖3-2。圖3-1主程序流程圖尸.*=雇旬”敷11 松電中至1.1、Na- di frtI.圖3-2掃描刷新顯示子程序流程圖3.2主要子功能程序3.2.1比賽倒計時/24s倒計時（同步）void counter_down(void)if(time=20)sec-;sec_24s-;write(0x87);read(0x30+sec_24s/10);read(0x30+sec_24s%10);if(sec_24s=0)FM=0;delay(3000);FM=1;sec_24s=24;writ

22、e(0x87);read(0x30+sec_24s/10);read(0x30+sec_24s%10); if(sec=-1)&(min=0) fangui1=0;每1s倒計時做減一操作/24s倒計時顯示/24s結(jié)束發(fā)出3s連續(xù)報警/檢測一節(jié)比賽是否結(jié)束fangui2=0;write(0x9b);/犯規(guī)次數(shù)清零read(0x30) ;write(0x9c);read(0x30) ;TR1=0; /定時器 1 暫停write(0x87);read(0x30);num+;sec_24s=24; /24s 計時復位 write(0x87);/24s 倒計時顯示read(0x30+sec_24s/10

23、);read(0x30+sec_24s%10);write(0x83);/ 更新倒計時顯示read(0x30+min/10);read(0x30+min%10);write(0x85);read(0x30+sec/10);read(0x30+sec%10);3.2.2write(0x86);read(0x20);read(0x20);time=0;中斷程序 void timer0() interrupt 1 time0+;TL0=0x00;TH0=0x4c;xitongdaojishi();/* 定時器 1中斷 */ void timer1() interrupt 3 TF1=0;time+;

24、TL1=0x00;TH1=0x4c;counter_down();/定時器 0中斷 20 次為 1s/進入系統(tǒng)倒計時/定時器 1 中斷 20 次為 1s/倒計時3.2.3 加減分程序/S3 鍵：主隊加分/分數(shù)顯示更新/分數(shù)顯示更新Void fenshu () hpoint+;point_lcd(0x00,hpoint); hpoint-;point_lcd(0x00,hpoint);void point_lcd(uchar add,uchar dat) write(0x8b+add);read(0x30+dat/100); read(0x30+(dat%100)/10);read(0x30+d

25、at%10);第四章PROTEUS仿真4.1 PROTEUS 簡介Proteus 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(xiàn)了單片機仿真和 SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)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(diào)試器、SPI調(diào)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。目前支持的單片機類型有： ARM7(LPC21xx)、 8051/52

26、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(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)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(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2 、MPLAB等軟件。 具有強大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和 SPICE分析于一身的仿真軟 件，功能極其強大。4.2仿真過程采用C語言進行編程，編程后利用Keil uVision3來進行編譯，再將生成的HEX文件裝入芯片中即可，其仿真圖如圖 4 1所示。LCD1

27、LGM12641BS1RC C D We D DDD打l-r1DD DD DDD DXTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2RP1RESPACK-88J 6 5 |4 |3 |236D3U2C1C21912M1822=FR110kL X1XU1JD 4XTAL2RST293TT-A= 1.0B= 1.1C=1 2D14= 1.723ALEEA= 1.5= 1.6.INTOP0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXD?1

28、DIP0.3/AD3P0.4/AD439 DOU8d121 DI ,22 RW, 23E-SCs2j 26RST 三P3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD10,-a INTOLS1A7| 廠9B4| 5 6 厲門廠11=+圖4-1仿真電路第五章硬件制作與調(diào)試5.1硬件制作與調(diào)試5.1.1系統(tǒng)PCB板的設(shè)計PCB即印刷電路板，是電子電路的承載體。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，幾乎都要使用=CB。=CB板的設(shè)計是電路設(shè)計的最后一個環(huán)節(jié)，也是對原理電路的再設(shè)計。因此=CB板的設(shè)計是理論設(shè)計到實際應用一個十分重要的內(nèi)容。印制電路板LCB)是電子產(chǎn)品中電路元件和

29、器件的支撐件它提供電路元件和器件之間的電氣連接。=CB設(shè)計的好壞對抗干擾能力影響很大.因此，在進行=CB設(shè)計時必須遵守印制電路板設(shè)計原則和抗干擾措施的一般原則， 并應符合抗干擾設(shè)計的要求。 本次設(shè)計采用 Altium公司=ROTEL系列設(shè)計完成 SCH到=CB 的設(shè)計，并且手工完成電路焊接以及整機的裝配。5.1.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試本系統(tǒng)的硬件調(diào)試分為以下階段進行調(diào)試：(1)邏輯錯誤調(diào)試樣機硬件的邏輯錯誤是由于設(shè)計錯誤和加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括：錯線、開路、短路等幾種，其中短路是最常見的故障。器件調(diào)試元器件失效的原因有兩個方面：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是由于組裝

30、錯誤造成的元器件失效，如電解電容、二極管的極性錯誤，集成塊安裝方向錯誤等。（3）可靠性調(diào)試引起系統(tǒng)不可靠的因素很多， 如金屬化孔、 接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞； 內(nèi)部 和外部的干擾、 電源紋波系數(shù)過大、 器件負載過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定； 另外， 走線和布 局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。5.2 軟件及聯(lián)機調(diào)試Keil C51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(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。 用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功

31、能 強大的集成開發(fā)調(diào)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 C51 生成的目標代碼效率非常之高，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。 Keil C51 軟件是一個基于 32 位 Windows 環(huán)境的應用程序，支持 C 語言和匯編語言編程，其 6.0 以上的版本將編譯和 仿真軟件統(tǒng)一為 卩Visi（n（通常稱為 卩V2。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管 理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成：卩Vision IDE集成開發(fā)環(huán)境 C51 編譯

32、器、 A51 匯編器、 LIB51 庫管理器、 BL51 連接/定位器、 OH51 目標 文件生成器以及 Monitor-51 、 RTX51 實時操作系統(tǒng)。5.2.1 主控程序調(diào)試應用 Keil 進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存 建立工程并添加源文 件設(shè)置工程 編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標文件 程序調(diào)試。成功編譯 /匯編、連接后，選 擇菜單 Debug-Start/Stop Debug Session（或按Ctrl+F5鍵）進入程序調(diào)試狀態(tài)，Keil提供對程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個功能強大的仿真 CPU 以模擬執(zhí)行程序。 Keil 能以單步執(zhí)行 （按 F11或選擇Debug-Step）、過程單步執(zhí)行（按F10或選擇Debug-Step Over）、全速執(zhí)行等多種 運行方式進行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯，可采用在線匯編功能對程序進行在線修改 （Debug-I nl