电子记分牌的设计(单片机课程设计)

西安建筑科技大学课程设计（论文）第1页共13页设计总说明本次设计基于单片机80C51，晶振采用12MHZ。利用七段共阳LED作为显示器件。在此设计中共接入了2个7段共阳LED显示器，显示范围可达到00～99，满足设计需要。记分牌由显示模块﹑按键模块﹑单片机主控模块﹑电源模块等组成，主要用于展示选手的得分情况，当选手答对1题时，记分牌上加1分；答错1题时，记分牌上减1分。本项目设计的记分牌采用单片机控制系统，电路设计简单，成本较底，灵敏可靠，操作使用方便。此外，还解决了比赛计数器的安装问题，适合在一些小规模的比赛中使用，可以代替传统的计分的方法，具有较高的推广价值，稍加改动也可以用于其他大规模比赛中，是比赛记分向智能化发展的一个实例。本设计可以实现：1、启动时显示的初始分数为50；2、能随时刷新选手在整个过程中的得分；3、选手每答对一题加1分，答错一题减1分；4﹑按键按下时有提示音等功能。关键词：单片机，数码管，蜂鸣器西安建筑科技大学课程设计（论文）第2页共13页目录第一章绪论…………………………………………………………………31.1设计目的………………………………………………………31.2设计内容………………………………………………………31.3设计任务和要求………………………………………………3第二章系统设计……………………………………………………………4第三章硬件设计……………………………………………………………53.1各硬件模块功能说明…………………………………………53.1.1晶振电路模……………………………………………53.1.2复位电路模快…………………………………………53.1.3显示电路模块…………………………………………63.1.4报警电路模块…………………………………………63.1.5按键电路模块…………………………………………73．2电路原理图……………………………………………………73．3原件清单………………………………………………………8第四章软件设计………………………………………………………………94．1软件流程图……………………………………………………94．2程序代码………………………………………………………10第五章课程设计体会………………………………………………………12第六章参考文献……………………………………………………………13西安建筑科技大学课程设计（论文）第3页共13页第一章绪论1.1设计目的⑴加深对单片机软硬件技术和相关理论知识的理解，进一步熟悉51单片机系统设计的基本理论，方法和技能；⑵掌握工程应用的基本内容和要求，力争做到理论与实践的统一；⑶同时培养分析问题，解决问题的能力和独立完成系统设计的能力，并按要求编写相关的技术文档和设计报告等。1.2设计内容⑴选择51单片机，晶振采用12MHZ。⑵启动时显示的初试分数为50分。⑶选手每答对一题加1分；每答错一题减1分。减分和减分分别由“加”﹑“减”按钮（k1和k2）实现。⑷计分范围为00～99。⑸裁判按下复位按钮（K3）时，数码管显示初始分数50。⑹按键按下时有提示音，当有键按下时蜂鸣器发出声音，按键释放时停止发音。1.3设计任务和要求任务：设计一个电子记分牌要求：⑴照任务书的要求完成系统分析及方案设计。⑵完成硬件原理图的设计，并选择相关元器件。⑶完成控制软件流程图的设计，编写相应的单片机控制程序。⑷撰写设计报告。西安建筑科技大学课程设计（论文）第4页共13页第二章系统设计基于80C51单片机电子记分牌由显示模块，按键模块，单片机主控模块，电源模块块等组成，记分牌由显示模块﹑按键模块﹑单片机主控模块﹑电源模块等组成，主要用于展示选手的得分情况，当选手答对1题时，记分牌上加1分；答错1题时，记分牌上减1分。电源电路为单片机以及其他模块提供标准5V电源，晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统各部分能协调工作。复位电路模块为单片机提供复位功能。单片机作为主控制器，根据输入信号对系统进行相应的控制。数码管显示当前的得分。按键设置用来刷新选手当前的得分，蜂鸣器用作按键提示，当有按键按下时蜂鸣器发出声音，按键释放时停止发声。系统框图如图2-1所示。图2-151单片机记分牌系统框图电源80C51单片机复位电路显示电路按键电路晶振电路西安建筑科技大学课程设计（论文）第5页共13页第三章硬件设计3.1各硬件模块功能说明3.1.1晶振电路模块晶振电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，晶振是保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢。为达到振荡周期是12MHZ的要求，这里要采用12MHZ的晶振，另外有两个电容，两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。具体连接图如图3-1所示：图3-1晶振电路3.1.2复位电路模块复位是单片微机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片微机从0000H单元开始执行程序。除进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，可以按复位键以重新启动，也可以通过监视定时器来强迫复位。RST引脚是复位信号的输入端。复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，具体连接电路如图3-2所示：图3-2复位电路西安建筑科技大学课程设计（论文）第6页共13页3.1.3显示电路模块本设计采用共阳极数码显示器，显示选手当前的得分。其具体图形如图3-3所示:图3-3显示电路3.1.4报警电路模块报警电路主要由蜂鸣器通过一NPN三极管进行驱动，用作按键提示，当有按键按下时蜂鸣器发出声音，按键释放时声音停止。报警电路模块如图3-4所示：图3-4报警电路西安建筑科技大学课程设计（论文）第7页共13页3.1.5按键电路模块按键电路由三个按钮和电阻组成，用来刷新选手得分，当选手得分或是分时可以通过这两个按钮对选手分数重新设置。电路如图3-5所示：图3-5按键电路3．2电路原理图电源电路为单片机以及其他模块提供标准5V电源。晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统各部分能协调工作。复位电路模块为单片机提供复位功能。单片机作为主控制器，根据输入信号对系统进行相应的控制。数码管显示选手当前的得分。按键设置模块用来刷新选手的得分，当选手得分或者失分时可以通过这两个按钮对选手分数重新设置。蜂鸣器用作按键提示，当有按键按下时蜂鸣器发出声音，按键释放时停止发声。根据上述分析，设计基于51单片机的记分牌电路原理图如图3-6所示。西安建筑科技大学课程设计（论文）第8页共13页图3-651单片机记分牌的电路原理图3.3元件清单基于51单片机的记分牌元件清单：80C51单片机，12MHZ晶振，电容，解电容，按键，电阻，电源，三极管，蜂鸣器，数码管,集成块等。西安建筑科技大学课程设计（论文）第9页共13页第四章软件设计4.1软件流程图如图4-1所示：图4-1软件设计流程图开始初始化查找键有键按下？调用延时子程序有键按下否？蜂鸣器响标志位KP=0?K1按下？得分加1标志位KP=1KP=0K2按下？得分减1K3复位返回初值西安建筑科技大学课程设计（论文）第10页共13页4.2程序代码ORG0000HMOVR1,#50H;初始化CLRP1.7MOVDPTR，#TABKB0:MOVA,R1;显示程序SWAPAANLA,#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,AMOVA,R1ANLA,#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP2,ASTART:MOVA,P3;查询有无键被按下MOVR0,ACJNEA,#00H,KB1LJMPKB3KB1:LCALLTM10ms;调用10ms延时子程序消抖MOVA,P3CJNEA,R0,KB3SETBP1.7;若有键按下，让蜂鸣器响MOVA,KPCJNEA,#00H,START;判断标志位，是否已被执行过LJMPKB2;若没被执行过，则转执行KB2:JNBP3.5,K1;K1键按下，转加1子程序JNBP3.6,K2;K2键按下，转减1子程序西安建筑科技大学课程设计（论文）第11页共13页LJMPK3;K3键按下，转复位子程序K1:MOVA,R1;加1子程序ADDA,#01HDAAMOVR1,ASETBKPLJMPKB0K2:CLRC;减1子程序MOVA,#9AHSUBBA,#01HADDA,R1DAAMOVR1,ASETBKPLJMPKB0K3:MOVR1,#50H;复位子程序SETBKPLJMPKB0KB3:CLRP1.7;让蜂鸣器断CLRKP;清零执行标志位LJMPKB0TM10ms:MOVR2,#14H;10ms延时子程序TM:MOVR3,#0FFHTM3:DJNZR3,TM3DJNZR2,TMRETTAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH西安建筑科技大学课程设计（论文）第12页共13页第五章课程设计体会本次课程设计，我主要负责软件部分，包括软件流程图和程序代码。整个软件流程是这样的：开始时，先把系统初始化；然后查找键，看是否有键按下；若有键按下再调用延时子程序（消抖）确认是否真的有键按下；如果有键按下，则蜂鸣器响，反之，令标志位KP=0,返回继续查找键；蜂鸣器响之后，判断标志位KP，若KP=0，说明此次按键操作未被执行过，则执行后面相应程序，（若K1键按下，则执行选手得分加1程序；若K2键按下，则执行选手得分减1程序；反之，则按下K3复位键，使选手得分返回初始值50）。在执行完一次记分操作后，令标志位KP=1，继续进行下一次记分操作。通过此次单片机课程设计，使我加深了对单片机理论的理解，学会了怎样将理论很好地应用到实际当中去，还学会了如何培养不畏艰难的挑战精神，从而不断地战胜自己，超越自己。在这一设计过程中，我学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程就好比是我们成长的历程，常伴随一些不如意，但是只要我们勇敢过，战斗过，胜利的钟声就一定会为我们而敲响。这次课程设计，我遇到过许多次失败的考验。比如，对单片机的一些基本原理都搞不清楚，所以在程序的创作过程中，很难写出正确的程序，常常出错等。但是面对这些困难，我没有想过要放弃，因为我坚信吃得苦中苦，方为人上人。这是进入大二的第一次课程设计，也是我第一次真正参与的课程设计。记得以前总是想着靠别的同学，而这次，由于分组分工了，每个人都有自己的任务，我也就自己动起手来，虽然期间有过很多小挫折，但我都一一克服了，看着自己完成的任务，很激动，有种成就感。这次的课程设计让我更加体会到团队合作的重要性和必要性，也让我更加明白了努力不一定会成功，但想成功一定要努力的道理。总之，此次课程设计让我获益匪浅。西安建筑科技大学课程设计（论文）第13页共13页第六章参考文献[1]李建忠《单片机原理及应用》西安电子科技大学出版社，2011年4月第14次印刷；⑵杨居义《单片机课程设计指导》清华大学出版社，2009265～268；⑶李海滨《单片机技术课程设计与项目实例》中国电力出版社，2009。