籃球競賽30秒計時器畢業(yè)設計,,.doc

哈爾濱學院工學院電子信息工程課程設計報告電子課程設計報告題 目： 籃球競賽30秒計時器 系 別 ： 工學院1專 業(yè) ： 電子信息工程 1班 級 ： 電子三班姓 名 ： 付瑩學 號 ： 12043326 指導教師： 林澤鴻 2014. 12. 29摘 要 本課程設計是脈沖數(shù)字電路的簡單應用，設計了籃球競賽30秒計時器。此計時器功能齊全，可以直接清零、啟動、暫停和連續(xù)以及具有光電報警功能，同時應用了七段數(shù)碼管來顯示時間。此計時器有了啟動、暫停和連續(xù)功能，可以方便地實現(xiàn)斷點計時功能，當計時器遞減到零時，會發(fā)出光電報警信號。本設計完成的中途計時功能，實現(xiàn)了在許多的特定場合進行時間追蹤的功能，在社會生活中也具有廣泛的應用價值。此計時器的設計采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下3個組成，即計時模塊、控制模塊、以及譯碼顯示模塊。在設計此計時器時，采用模塊化的設計思想，使設計起來更加簡單、方便、快捷。此電路是以時鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，倒計時計數(shù)，譯碼顯示為主要功能，在此結(jié)構(gòu)的基礎上，構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個部分。關鍵詞 計時器 ； 光電報警 ； 模塊化. 第一章 計 時 器 概 述1.1 計時器的特點及應用 隨著社會文明的進步和科學技術(shù)的發(fā)展，先進的電子技術(shù)在各個學科和技術(shù)領域占有不可或缺地位。在我國現(xiàn)代化建設的發(fā)展進程中，數(shù)字電子技術(shù)的應用也越來越廣泛。而計時器恰恰是數(shù)字電子技術(shù)的一個重要組成部分，計時器是一個用來實現(xiàn)計數(shù)功能的時序部件，它不僅可以用來計脈沖個數(shù)，還常用來做數(shù)字系統(tǒng)的定時、分頻，執(zhí)行數(shù)字運算，以及其他特定的邏輯功能等等。 1.2 設計任務及要求1.2.1基本要求：(1) 具有顯示30秒計時功能；(2) 系統(tǒng)設置外部操作開關，控制計時器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)功能；(3) 在直接清零時，要求數(shù)碼管顯示器滅燈；(4) 計時器為30秒遞減計時，其計時間隔為1秒； (5) 計時器遞減計時到零時，數(shù)碼顯示器不能滅燈，同時發(fā)出光電報警信號。1.2.2 設計任務及目標： （1） 根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能； （2） 熟悉電路中所用到的各集成塊的管腳及其功能； （3） 進行電路的裝接、調(diào)試，直到電路能達到規(guī)定的設計要求； 2.1、設計任務目的 1.根據(jù)單片機課程所學內(nèi)容，結(jié)合其他相關課程知識，設計電子秒表，以加深對單片機知識的理解，鍛煉實踐動手能力，為以后的畢業(yè)設計和工作打下堅實基礎；2.熟悉匯編語言或C語言的程序設計方法，熟悉51系列單片機的使用；3.掌握單片機的內(nèi)部功能模塊的應用，如定時器/計數(shù)器、中斷、I/O口、串行口通訊等功能；4.掌握單片機應用系統(tǒng)的軟硬件設計過程、方法及實現(xiàn)22 設計方案使用STC89C51單片機作為核心控制部件，采用12M晶體振蕩器及30PF微小電容構(gòu)成振蕩電路；用1個四位一體共陰極數(shù)碼顯示管作為顯示部分，構(gòu)成數(shù)字式秒表的主體結(jié)構(gòu)，配合獨立式鍵盤和復位電路完成此秒表的計時、清零、停止、增減初始時間等各項功能2.3.1 8421BCD碼遞減計數(shù)器模塊計數(shù)器選用匯總規(guī)模集成電路74LS192進行設計較為簡便，74LS192是十進制可編程同步加鎖計數(shù)器，它采用8421碼二-十進制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、加鎖計數(shù)功能。圖2-3是74LS192外引腳及時序波形圖。圖中、分別是加計數(shù)、減計數(shù)的時鐘脈沖輸入端（上升沿有效）。是異步并行置數(shù)控制端（低電平有效）， 、分別是進位、借位輸出端（低電平有效），CR是異步清零端，D3-D0是并行數(shù)據(jù)輸入殿，Q3-Q0是輸出端。74192的功能表見下表2-1所示。其工作原理是：當=1，CR=0時，若時鐘脈沖加到端，且=1 2.4電路設計2.41單片機最小系統(tǒng)設計1.時鐘電路在XTAL1、XTAL2的引腳上外接定時元件（一個石英晶體和兩個電容），內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。在本設計中采用的12M的石英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個電容的大小對振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調(diào)作用。當采用石英晶振時，電容可以在2040pF之間選擇。2.復位電路復位操作通常有兩種基本形式：上電自動復位和開關復位。上電瞬間，電容兩端電壓不能突變，此時電容的負極和RESET相連，電壓全部加在了電阻上，RESET的輸入為高，芯片被復位。隨之+5V電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于0，芯片正常工作。并聯(lián)在電容的兩端為復位按鍵，當復位按鍵沒有被按下的時候電路實現(xiàn)上電復位，在芯片正常工作后，通過按下按鍵使RST管腳出現(xiàn)高電平達到手動復位的效果。3.EA/VPP（31腳）的功能和接法51單片機的EA/VPP（31腳）是內(nèi)部和外部程序存儲器的選擇管腳。當EA保持高電平時，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器；對于現(xiàn)今的絕大部分單片機來說，其內(nèi)部的程序存儲器（一般為flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲器，而是直接使用內(nèi)部的存儲器。4.P0口外接上拉電阻51單片機的P0端口為開漏輸出，內(nèi)部無上拉電阻。所以在當做普通I/O輸出數(shù)據(jù)時，由于V2截止，輸出級是漏極開路電路，要使“1”信號（即高電平）正常輸出，必須外接上拉電阻。2.4.1程序如下unsigned char Tab1 =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; / 段碼表 unsigned char Tab2 =0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; / 個位段碼表 unsigned int x; unsigned char k; sbit int0=P32; sbit int1=P33; sbit SUB60=P11; sbit S60=P12; sbit K5=P13; sbit K6=P14; sbit K7=P15; sbit K8=P16; /* 延 時 1ms 基 準 */ void delay1ms(unsigned int i) unsigned char j; while(i-) for(j=0;j125;j+) /1ms 基準延時程序 12MHZ 晶振 ; /* * * 數(shù) 碼 管 顯 示 程 序 */ void Display(unsigned int x) P2=0xfe; /P2.0 引腳輸出低電平，DS6 點亮 P0=Tab1x/1000; /顯示百位 delay1ms(6); P2=0xfd; /P2.1 引腳輸出低電平，DS6 點亮 P0=Tab1x%1000/100; /顯示十位delay1ms(6); P2=0xfb; /P2.2 引腳輸出低電平，DS6 點亮 P0=Tab2x%100/10; /顯示個位 delay1ms(6); P2=0xf7; /P2.3 引腳輸出低電平，DS7 點亮 P0=Tab1x%10; /顯示 0.1 位 delay1ms(6); P2=0xff; /* 函數(shù)功能：主函數(shù) */ void main(void) x=0; TMOD=0x01; / TMOD=0000 0001B,使用計數(shù)器 T0 的工作方式 1 EA=1; /開起總中斷 ET0=1; /允許定時器 T0 的中斷 EX0=1; /允許外中斷 INT0 IT0=1; /INT0 為下負脈沖觸發(fā)方式TH0=(65536-50000)/256; /計數(shù)器 T0 高 8 位賦初值 TL0=(65536-50000)%256; /計數(shù)器 T0 低 8 位賦初值 TF0=0; /溢出標志位清零 while(1) /* *K5 P1.3 按一次加 1 開關 S1*/ if(K5=0) delay1ms(20); if(K5=0) x=x+10; while(!K5); /摁鍵關斷 摁一次觸發(fā)一次 /*K6 P1.4 按一次減 1 開關 S2*/ if(K6=0) delay1ms(20); if(K6=0) if(x=0) x=10; /在 00.0 的時候停止 x=x-10; while(!K6); /摁鍵關斷 摁一次觸發(fā)一次 /* * *K7 P1.5 初 始 值 賦 值 為 60.0 秒 開 關 S5*/ if(K7=0) delay1ms(20); if(K7=0) x=600; /賦初值 60.0 秒 while(!K7); /摁鍵關斷 摁一次觸發(fā)一次 /* * *S60 控 制 60S 停 止 開 關 P1.2*/ if(x=600) if(S60=0) /如果 P1.2 口是低電平，秒表變化范圍 00.060.0 TR0=0; /* *K8 P1.6 清零 clear0 摁鍵開關 S3*/ if(K8=0) delay1ms(20); /延時消震 if(K8=0) x=0; TR0=0; /數(shù)據(jù)清 0 數(shù)碼管顯示 000.0 /溢出標志位清 0 /*數(shù)碼管顯示*/ Display(x); /*INT0 中斷函數(shù) 用于開始或暫停開關 S4* */ void begin_stop() interrupt 0 if(int0=0) delay1ms(30); /延時消震 if(int0=0) TR0=TR0; /按鍵摁一次 讀秒開始或暫停 if(x=0&SUB60=0) TR0=0; /* *T0 計數(shù)器中斷 控制每隔加 0.1 秒*/ void add_one0() interrupt 1 k+; if(k=2) k=0; TF0=0; if(SUB60=1) /當 P1.1 口是高電平時秒表加 0.1s /當 P1.1 口是低電平時秒表減 0.1s x=x+1; /秒表加 0.1s else x=x-1; /秒表減 0.1s if(x=0) TR0=0; if(x=9999) TR0=0; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; /計數(shù)器 T0 高 8 位賦初值 /計數(shù)器 T0 低 8 位賦初值2.4.2數(shù)碼管顯示模塊設計顯示部分采用動態(tài)顯示。數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的共陰極增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的位選通端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。動態(tài)顯示是利用人眼視覺暫留特性來實現(xiàn)顯示的。事實上，顯示器上任何時刻只有一個數(shù)碼管有顯示。由于各數(shù)碼管輪流顯示的時間間隔短、節(jié)奏快，人的眼睛反應不過來，因此看到的是連續(xù)顯示的現(xiàn)象。為防止閃爍延時的時間在1ms左右，不能太長，也不能太短。2.3.3 輔助時序控制模塊為了保證系統(tǒng)的設計要求 , 在設計控制電路時 , 應正確處理各個信號之間的時序關系。從系統(tǒng)的設計要求可知 , 控制電路要完成以下四項功能 : 操作 “直接清零”開關時 , 要求計數(shù)器滅燈。 閉合 “啟動” 開關時 , 計數(shù)器應完成置數(shù)功能 , 顯示器顯示 30 秒字樣 ; 斷開“啟動”開關時 , 計數(shù)器開始進行遞減計數(shù)。 當 “暫停 / 連續(xù)”開關處于 “暫?！蔽恢脮r , 控制電路封鎖時鐘脈沖信號 CP , 計數(shù)器暫停計數(shù) , 顯示器上保持原來的數(shù)不變 ，“暫停 / 連續(xù)” 開關處于“連續(xù)”位置時 , 計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)。 當計數(shù)器遞減計數(shù)到零 ( 即定時時間到 ) 時 , 控制電路應發(fā)出報警信號 , 使計數(shù)器保持零狀態(tài)不變 , 同時報警電路工作。如圖2-7所示. 當計數(shù)到零時,兩計數(shù)器借位端輸出多為低（0）,故本設計將高位片借位反饋到二極管負極性端,此時+5V電源經(jīng)1k電阻使發(fā)光二極管發(fā)出光電報警信號,完成報警功能,而在遞減計數(shù)時,端輸出為高（1）,二極管不報警. 圖2-9 74LS48管腳圖2.共陰極七段LED顯示器是較常用的顯示數(shù)碼管，但在使用時要注意的是：1.看清楚自己用的數(shù)碼管是共陰極還是共陽極的，最好在焊之前用萬電用表測一下它的極性，其管腳圖如下圖2-10所示，如果為共陰極的，其管腳COM端接地；如果為共陽極的，起管腳COM段要接高電平。2.還要注意在數(shù)碼管電路上加上一保護電阻，起限電流的作用。圖2-10 共陰極七段LED顯示器管腳圖 第三章 安裝與測試 3.1 電路的安裝電路安裝要注意幾個原則：1.先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊的等；2. 布線盡量使電源線和地線靠近實驗電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用；3. 最好分模塊安裝等等。此外焊接時不能出現(xiàn)虛焊、假焊、漏焊，更不能出現(xiàn)過焊，因為有些器件，不能耐高溫，比如焊接三極管時，電烙鐵絕對不能停留太久。3.2 電路的調(diào)試 調(diào)試時應小心謹慎，電路安裝完畢后，首先應檢查電路各部分的接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件的引腳之間有無短路，器件有無接錯。再接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應立即關斷電源，待排除故障后方可重新通電。 第四章 設計體會 這次的實現(xiàn)設計，是我感受最深收獲最大的一次。最為一個電子系的學生，設計肯定是我們以后的發(fā)展方向。這正好是一次最好的理論結(jié)合實踐。從通過理論設計，到仿真軟件仿真，