一．設計的基本步驟及方案

1．AT89C51簡介

單片機是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多功能I/O口等計算機所需要的基本部件的大規模集成電路。

其以體積小、功能全、性價比高等諸多優點而獨具特色，在工業控制、尖端武器、通信設備、家用電器等嵌入式應用領域中獨占鰲頭。如果說C語言程序設計課程設計軟件設計的基礎課，那么單片機以其系統硬件構架完整、價格低廉、學生能動手等特點，成為工科學生硬件設計基礎課。

2．數碼管顯示原理

數碼管實際上是由7個發光管組成8字形構成的，加上小數點就是8個。我們分別把他命名為A,B,C,D,E,F,G,H。

圖1 數碼管內部結構圖

假設我們要顯示一個數字2, 那么 A、B、G、E、D這5個段的發光管亮就可以了，C、F、H不亮，同時由于接法為共陰接法，那么為高電平是亮，低電平是滅。從高往低排列， P1.7-P1.0寫成二進制為01011011， 把他轉化為16進制則為5BH。我們可以根據硬件的接線把數碼管顯示數字編制成一個表格，見下表，以后直接調用就行了。

數碼管的接口有靜態接口和動態接口兩種。靜態接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個并行口接一個數碼管，數碼管的公共端按共陰接GND，本次課程設計由于所需數碼管不多，故可用些種方法接線。這種接法占用接口多，僅能接少量數碼管。

動態接口采用各數碼管循環輪流顯示的方法，當循環顯示的頻率較高時，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現象，這種顯示需要一個接口完成字形碼的輸出，另一接口完成各數碼管的輪流點亮。

多位一體的數碼管原理和單個的差不多。

表2 共陰極數碼管顯示

圖3 系統結構圖

本系統采用單片機AT89C51作為AT89C51本設計的核心元件。利用7段共陰LED作為顯示器件。在此設計中共接入了8個7段共陰LED顯示器，其中4個用于記錄AB隊的分數，每隊2個LED顯示器顯示范圍可達到0~99分，足夠滿足賽程需要，另外4個LED顯示器則用來記錄賽程時間，其中2個用于顯示分鐘，2個用于顯示秒鐘。賽程計時采用到計時方式。即比賽前將時間設置好，比賽開始時啟動計時，直至計時到零為止。計時范圍可達到0~99分鐘，也完全滿足實際賽程的需要。

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11個按鍵，其中8個用于設置，交換場地，啟動和暫停等功能。

二. 硬件電路設計及描述

1.硬件原理電路

系統硬件圖如下圖4所示：

記分圖如下圖5所示:

計時圖如下圖6所示:

2.硬件電路設計及描述

硬件部分的設計是整個設計中的一個重要部分。在進行硬件部分設計時，首先要確定元器件，并且知道這些器件的工作原理和功能。然后才可以進行設計。本設計的硬件電路包括兩部分：計時電路、計分電路。硬件電部分的設計除了硬件電路的設計，還包括PCB板的繪制。

三. 軟件思想及流程

1． 主流程圖8：

2. 記分流程圖9:

比分顯示程序：

DISPF:MOV  R0,#34H

      MOV  R3,#7FH

      MOV  A,R3

PLAYF:MOV  P2,A

      MOV  A,@R0

      MOV  DPTR,#DSEG1

      MOVC  A,@A+DPTR

      MOV   P0,A

      LCALL  DL1

      MOV  P2,#0FFH

      MOV  A,R3

      RR   A

      JNB  ACC.3,LD1

      INC  R0

      MOV  R3,A

      LJMP PLAYF

      AJMP LD1

              鍵盤掃描子程序

3. 時間中斷流程圖10

時間中斷程序：

TIME: PUSH  ACC

      PUSH  PSW

      MOV   TH0,#0D8H

    MOV   TL0,#0F0H

      DJNZ  R2,RET0

      MOV   R2,#64H

      MOV   A,20H

      CLR   C

      DEC   A

      MOV   20H,A

      MOV   A,21H

      CJNE  A,#00H,PFF   ;;;;;;;;;非0分跳轉;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV   A,20H

      CJNE  A,#00H,PFF   ;;;;;;;;;非0分0秒情況跳轉;;;;;;;;;;

      CLR   TR0          ;;;;;;;;;比賽結束停止計時;;;;;;;;;;

      MOV   20H,#00H

      MOV   21H,#00H

      MOV   32H,#00H

      MOV   33H,#00H

      LCALL MINGYIN

      MOV   21H,26H

      MOV   30H,#00H

      MOV   31H,#00H

      MOV   32H,24H

      MOV   33H,25H

      LJMP  RET0

PFF:  MOV   A,20H

      CJNE  A,#0FFH,OUT

      MOV   20H,#59        ;

      MOV   30H,#09H

      MOV   31H,#05H

      MOV   A,21H

      DEC   A

      MOV   21H,A

OUT:  MOV   A,20H

      MOV   B,#0AH

      DIV   AB

      MOV   30H,B

      MOV   31H,A

      MOV   A,21H

      MOV   B,#0AH

      DIV   AB

      MOV   32H,B

      MOV   33H,A

RET0: POP PSW

      POP ACC

      RETI

YANSHI:PUSH  ACC       ;定時器1中斷

      PUSH  PSW

      MOV   TH1,#0D8H

    MOV   TL1,#0F0H

      DJNZ  R2,RET1

      MOV   R2,#64H

              DJNZ 39H,RET1

              MOV 39H,#03H    ;TIAN HEIHEI

              MOV R2,#64H   

              CLR TR1

              CLR P3.6

RET1: POP PSW

      POP ACC

      RETI

時間顯示程序：

DISPT: MOV  R0,#30H               

      MOV  R3,#0F7H

      MOV  A,R3

PLAYT:MOV  P2,A

      MOV  A,@R0

      MOV  DPTR,#DSEG1

      MOVC  A,@A+DPTR

      MOV  P0,A

      LCALL DL1

      MOV  P2,#0FFH

      MOV  A,R3

      RR   A

      JNB  ACC.7,LD1

      INC  R0

      MOV  R3,A

      LJMP PLAYT

LD1:  RET

4. 源程序代碼見附錄一

四.硬軟件的調試過程及調試方法

1.進入比賽，先設置時間為一節或者半場。默認是12分鐘（按下“A+1”進行分鐘加1，按下“A-1”進行分鐘減1），如圖11

                              圖11

2.按下“K1”開始比賽或者暫停，如圖12

3.上面的液晶顯示為計時顯示。下面的液晶顯示為分數顯示“左側為攻左半場的隊的分數，右側為攻右半場的對的分數。”換場后依然如此。

4．按下“K2”交換場地，重新計時。

5．A+1，A+2，A+3，A-1，B+1，B+2，B+3，B-1進行兩隊分數調整

五．課程設計心得體會

俗話說：好的開始是成功的一半。說起課程設計，最重要的就是做好設計的預習，認真的研究老師給的題目，選一個自己感興趣的題目。其次，老師對課程設計的講解要一絲不茍的去聽去想，因為只有都明白了，做起設計就會事半功倍。最后，要重視程序的模塊化，修改的方便，也要注重程序的調試，掌握其方法。

本次設計，我查閱了相關書籍，做好各項準備后才開始進行設計，本次設計測試結果以及不足之處：計時電路可完成倒計時、暫停、繼續等功能，在比賽時間到后可進行報警。記分電路工作正常，可完成對比分的刷新與暫存。但在測試過程中發現，在比賽上半場時間到后，不能進行比分的交換。進行分析后得出結論如下：系統電路部分設計沒有原則性的錯誤，在制版的過程中注意了走線，因此硬件部分功能完好。但因為軟件系統編寫方面的疏忽，在比分交換及計時部分沒有能很好的實現。除此之外，軟件達到了系統的要求。

通過課程設計，發現了我們的很多不足，我們知識的很多漏洞，看到了我們的實踐經驗還是比較缺乏，理論聯系實際的能力還急需提高。在這個過程中，我們也曾經因為實踐經驗的缺乏失落過，也曾經仿真成功而熱情高漲。通過單片機課程設計，我們加深了對單片機理論的理解，學回了怎樣將理論很好地應用到實際當中去，而且我們還學會了如何去培養我們的不畏困難的挑戰精神，從而不斷地戰勝自己，超越自己，我們在這一設計過程中，學會了堅持不懈，不輕易言棄。設計過程，也好比是我們人類成長的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰，勇敢過，也戰勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。

此次課程設計充分鍛煉了我們的設計能力和團隊合作能力，給我們注入了一些全新的認識，為我們以后的設計和實驗奠定了基礎，也為引導我們以理論結合實踐起到重要意義。

單片機源程序如下:

ORG     0000H

LJMP  MAIN

ORG     0003H

LJMP    CHANGE

ORG     000BH                                         

LJMP    TIME

ORG     0013H

LJMP    TIAOSHI

ORG     001BH

LJMP    YANSHI

MAIN: MOV  SP,#50H

      MOV  TCON,#04H

      MOV  20H,#00H        ;秒

      MOV  21H,#0CH        ;分

      MOV  22H,#00H        ;;;;;;;;;A隊分數;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  23H,#00H        ;;;;;;;;;;B隊分數;;;;;;;;;;;

      MOV  24H,#02H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  25H,#01H

      MOV  26H,#0CH        ;;;;;;;;;;;分鐘定時區;;;;;;;

      MOV  30H,#00H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  31H,#00H        ;;;;;;;;;時間緩沖區;;;;;;;;;;

      MOV  32H,#02H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  33H,#01H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  34H,#00H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  35H,#00H        ;;;;;;;;分數顯示緩沖區;;;;;;;

      MOV  36H,#00H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  37H,#00H        ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  39H,#03H        ;TIAN HEIHEI

      MOV  TMOD,#11H

      MOV  TH0,#0D8H

      MOV  TL0,#0F0H

              MOV TH1,#0D8H

              MOV TL1,#0F0H

      MOV  IE,#10001111B

      MOV  IP,#05H

      MOV  R2,#64H

              CLR P3.6

START:LCALL DISPT

      LCALL DISPF

      JNB  P1.0,PP1       ;A隊加一分

      JNB  P1.1,PP2       ;A隊加兩分

      JNB  P1.2,PP3       ;A隊加三分

      JNB  P1.3,PP4       ;A隊減一分

      JNB  P1.4,PP55       ;B隊加一分

      JNB  P1.5,PP66       ;B隊加兩分

      JNB  P1.6,PP77       ;B隊加三分