一．設(shè)計(jì)的基本步驟及方案

1．AT89C51簡介

單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多功能I/O口等計(jì)算機(jī)所需要的基本部件的大規(guī)模集成電路。

其以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。如果說C語言程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課，那么單片機(jī)以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價(jià)格低廉、學(xué)生能動手等特點(diǎn)，成為工科學(xué)生硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課。

2．?dāng)?shù)碼管顯示原理

數(shù)碼管實(shí)際上是由7個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。我們分別把他命名為A,B,C,D,E,F,G,H。

圖1 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

假設(shè)我們要顯示一個(gè)數(shù)字2, 那么 A、B、G、E、D這5個(gè)段的發(fā)光管亮就可以了，C、F、H不亮，同時(shí)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(jìn)制為01011011， 把他轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制則為5BH。我們可以根據(jù)硬件的接線把數(shù)碼管顯示數(shù)字編制成一個(gè)表格，見下表，以后直接調(diào)用就行了。

數(shù)碼管的接口有靜態(tài)接口和動態(tài)接口兩種。靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陰接GND，本次課程設(shè)計(jì)由于所需數(shù)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(shù)碼管。

動態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示的頻率較高時(shí)，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個(gè)接口完成字形碼的輸出，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點(diǎn)亮。

多位一體的數(shù)碼管原理和單個(gè)的差不多。

表2 共陰極數(shù)碼管顯示

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51作為AT89C51本設(shè)計(jì)的核心元件。利用7段共陰LED作為顯示器件。在此設(shè)計(jì)中共接入了8個(gè)7段共陰LED顯示器，其中4個(gè)用于記錄AB隊(duì)的分?jǐn)?shù)，每隊(duì)2個(gè)LED顯示器顯示范圍可達(dá)到0~99分，足夠滿足賽程需要，另外4個(gè)LED顯示器則用來記錄賽程時(shí)間，其中2個(gè)用于顯示分鐘，2個(gè)用于顯示秒鐘。賽程計(jì)時(shí)采用到計(jì)時(shí)方式。即比賽前將時(shí)間設(shè)置好，比賽開始時(shí)啟動計(jì)時(shí)，直至計(jì)時(shí)到零為止。計(jì)時(shí)范圍可達(dá)到0~99分鐘，也完全滿足實(shí)際賽程的需要。

其次，為了配合計(jì)時(shí)器和計(jì)分器校正調(diào)整時(shí)間和比分，我們特定在本設(shè)計(jì)中設(shè)立了11個(gè)按鍵，其中8個(gè)用于設(shè)置，交換場地，啟動和暫停等功能。

二. 硬件電路設(shè)計(jì)及描述

1.硬件原理電路

系統(tǒng)硬件圖如下圖4所示：

記分圖如下圖5所示:

計(jì)時(shí)圖如下圖6所示:

2.硬件電路設(shè)計(jì)及描述

硬件部分的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要部分。在進(jìn)行硬件部分設(shè)計(jì)時(shí)，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(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的硬件電路包括兩部分：計(jì)時(shí)電路、計(jì)分電路。硬件電部分的設(shè)計(jì)除了硬件電路的設(shè)計(jì)，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(shí)間中斷流程圖10

時(shí)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(zhuǎn);;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV   A,20H

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

      CLR   TR0          ;;;;;;;;;比賽結(jié)束停止計(jì)時(shí);;;;;;;;;;

      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(shí)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(shí)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(diào)試過程及調(diào)試方法

1.進(jìn)入比賽，先設(shè)置時(shí)間為一節(jié)或者半場。默認(rèn)是12分鐘（按下“A+1”進(jìn)行分鐘加1，按下“A-1”進(jìn)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(jì)時(shí)顯示。下面的液晶顯示為分?jǐn)?shù)顯示“左側(cè)為攻左半場的隊(duì)的分?jǐn)?shù)，右側(cè)為攻右半場的對的分?jǐn)?shù)。”換場后依然如此。

4．按下“K2”交換場地，重新計(jì)時(shí)。

5．A+1，A+2，A+3，A-1，B+1，B+2，B+3，B-1進(jìn)行兩隊(duì)分?jǐn)?shù)調(diào)整

五．課程設(shè)計(jì)心得體會

俗話說：好的開始是成功的一半。說起課程設(shè)計(jì)，最重要的就是做好設(shè)計(jì)的預(yù)習(xí)，認(rèn)真的研究老師給的題目，選一個(gè)自己感興趣的題目。其次，老師對課程設(shè)計(jì)的講解要一絲不茍的去聽去想，因?yàn)橹挥卸济靼琢耍銎鹪O(shè)計(jì)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(diào)試，掌握其方法。

本次設(shè)計(jì)，我查閱了相關(guān)書籍，做好各項(xiàng)準(zhǔn)備后才開始進(jìn)行設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)測試結(jié)果以及不足之處：計(jì)時(shí)電路可完成倒計(jì)時(shí)、暫停、繼續(xù)等功能，在比賽時(shí)間到后可進(jìn)行報(bào)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(fā)現(xiàn)，在比賽上半場時(shí)間到后，不能進(jìn)行比分的交換。進(jìn)行分析后得出結(jié)論如下：系統(tǒng)電路部分設(shè)計(jì)沒有原則性的錯(cuò)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?yàn)檐浖到y(tǒng)編寫方面的疏忽，在比分交換及計(jì)時(shí)部分沒有能很好的實(shí)現(xiàn)。除此之外，軟件達(dá)到了系統(tǒng)的要求。

通過課程設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)了我們的很多不足，我們知識的很多漏洞，看到了我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。在這個(gè)過程中，我們也曾經(jīng)因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏失落過，也曾經(jīng)仿真成功而熱情高漲。通過單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我們加深了對單片機(jī)理論的理解，學(xué)回了怎樣將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我們還學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們的不畏困難的挑戰(zhàn)精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己，我們在這一設(shè)計(jì)過程中，學(xué)會了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。

此次課程設(shè)計(jì)充分鍛煉了我們的設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，給我們注入了一些全新的認(rèn)識，為我們以后的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)，也為引導(dǎo)我們以理論結(jié)合實(shí)踐起到重要意義。

單片機(jī)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(duì)分?jǐn)?shù);;;;;;;;;;;;;;;;;

      MOV  23H,#00H        ;;;;;;;;;;B隊(duì)分?jǐn)?shù);;;;;;;;;;;

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

      MOV  25H,#01H

      MOV  26H,#0CH        ;;;;;;;;;;;分鐘定時(shí)區(qū);;;;;;;

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

      MOV  31H,#00H        ;;;;;;;;;時(shí)間緩沖區(qū);;;;;;;;;;

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

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

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

      MOV  35H,#00H        ;;;;;;;;分?jǐn)?shù)顯示緩沖區(qū);;;;;;;

      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(duì)加一分

      JNB  P1.1,PP2       ;A隊(duì)加兩分

      JNB  P1.2,PP3       ;A隊(duì)加三分

      JNB  P1.3,PP4       ;A隊(duì)減一分

      JNB  P1.4,PP55       ;B隊(duì)加一分

      JNB  P1.5,PP66       ;B隊(duì)加兩分

      JNB  P1.6,PP77       ;B隊(duì)加三分