單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)-籃球比賽倒計(jì)時(shí)計(jì)分器(論文+外文翻譯+程序)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分器是為了解決籃球比賽時(shí)計(jì)分與計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的問(wèn)題。此裝置利用單片機(jī)AT89C51完成了計(jì)時(shí)和計(jì)分的功能。本文詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，采用該裝置可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行比分修改和時(shí)間的準(zhǔn)確顯示，具有低功耗，可靠性，安全性以及低成本等特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，籃球賽計(jì)時(shí)，

2、籃球賽計(jì)分 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with the technical and quick development in electronics, appear with the large-scale integrated circuit especially, give mankind the l

3、ife brought the changes of the root. The coal gas reports to the police the system publishes, scribing the electronics measure the instrument walked into the arithmetic figure turns the ages its function is strong, the f

4、unction is well-found, technique forerunner, will quickly technical development in science.</p><p>　　In the hardware aspect, except the monolithic outside the aircraft, uses ten seven section of led nixie tu

5、be s to carry on the demonstration, LED uses is the motionless scanning demonstration, uses the 74LS21 chip to carry on the actuation.</p><p>　　With the coal of compilation, we can get the functions of this

6、design such as keeping scores, recording the time, and that we can alternate with the scores of both teams. It’s practical and simple to accomplish.</p><p>　　Key words: Single Chip Microcomputer ,led nixie t

7、ube ,keeping scores and the time </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 引言1</b></p><p>　　1.1背景知識(shí)介紹1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)意義2</p><p>　　1.

8、3 設(shè)計(jì)目的2</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件介紹3</p><p>　　2.1 MCS-51單片機(jī)簡(jiǎn)述3</p><p>　　2.1.1單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介3</p><p>　　2.1.2 主要特性6</p><p>　　2.1.3 管腳說(shuō)明6</p><p>　　2

9、.1.4 芯片擦除8</p><p>　　2.1.5 空閑節(jié)電模式8</p><p>　　2.1.6 掉電模式9</p><p>　　2.1.7 程序儲(chǔ)存器的加密10</p><p>　　2.1.8 AT89C51的極限參數(shù)10</p><p>　　2.2 顯示器及其接口11</p><

10、p>　　2.2.1顯示器介紹11</p><p>　　2.2.2結(jié)構(gòu)與原理12</p><p>　　2.2.3 LED顯示器顯示方式14</p><p>　　2.2.4 LED顯示器接口實(shí)例16</p><p>　　2.3 CD4511芯片介紹18</p><p>　　2.4 CD4094芯片介紹20

11、</p><p>　　2.5 74LS21芯片介紹21</p><p>　　2.6 報(bào)警器22</p><p>　　2.6.1報(bào)警器的分類22</p><p>　　2.6.2報(bào)警器工作原理22</p><p>　　第3章 硬件電路設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.1 Protel99軟

12、件介紹23</p><p>　　3.1.1 關(guān)于EDA技術(shù)與Protel99簡(jiǎn)要介紹23</p><p>　　3.1.2 Protel99界面及功能簡(jiǎn)述24</p><p>　　3.1.3 Protel99設(shè)計(jì)電路步驟25</p><p>　　3.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)26</p><p>　　3.2.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖

13、26</p><p>　　3.2.2器件選擇27</p><p>　　3.2.3基本功能介紹27</p><p>　　3.3硬件總體設(shè)計(jì)29</p><p>　　3.4 計(jì)時(shí)電路部分31</p><p>　　3.4.1.振蕩電路31</p><p>　　3.4.2計(jì)時(shí)電路原理32&

14、lt;/p><p>　　3.4.3計(jì)分電路原理圖33</p><p>　　3.4.4 計(jì)時(shí)電路的工作原理34</p><p>　　3.5計(jì)分電路部分34</p><p>　　3.5.1 串行接口工作原理35</p><p>　　3.5.2比分校正控制電路36</p><p>　　3.5.3

15、計(jì)分電路原理圖37</p><p>　　3.5.4 計(jì)分電路的工作原理38</p><p>　　3.6球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的工作過(guò)程39</p><p>　　3.7硬件電路PCB板圖40</p><p>　　第4章 軟件編程及調(diào)試41</p><p>　　4.1開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹41</p><p&

16、gt;　　4.1.1匯編語(yǔ)言特點(diǎn)簡(jiǎn)介41</p><p>　　4.1.2開(kāi)發(fā)軟件介紹42</p><p>　　4.2軟件設(shè)計(jì)43</p><p>　　4.2.1 編程設(shè)置及總流程框圖43</p><p>　　4.2.2主要模塊說(shuō)明45</p><p>　　4.3系統(tǒng)調(diào)試46</p><p

17、>　　4.3.1軟件調(diào)試46</p><p>　　4.3.2仿真調(diào)試48</p><p><b>　　第5章 結(jié)論49</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)51</b></p><p><b>　　致 謝52</b></p><p&g

18、t;<b>　　附 錄53</b></p><p><b>　　外文資料原文59</b></p><p><b>　　第1章 引言</b></p><p><b>　　1.1背景知識(shí)介紹</b></p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某

19、一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，以極其高的性價(jià)比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性

20、好，開(kāi)發(fā)較為容易。例如，80C51系列單片機(jī)已有十多年的生命期，如今仍保持著上升的趨勢(shì)，就充分證明了這一點(diǎn)。單片機(jī)以其一系列優(yōu)點(diǎn)，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表，及通訊設(shè)備、日常消費(fèi)類產(chǎn)品、玩具等。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)以及人民生活的各層次中，如車(chē)間流水線控制、自動(dòng)化系統(tǒng)等、智能型家用電器等。而美國(guó)ATMEL公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了新型的8位單片機(jī)——AT89系列單片機(jī)。他不但具有一

21、般MCS-51單片機(jī)的所有特性，而且還擁有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，此次設(shè)計(jì)中所用到的AT89C51就是其中典型的代表。</p><p>　　單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤(pán)作用相同的存儲(chǔ)器件，用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)，排煙罩VCD等等的家電里面都可以看到它的身影。    </p>

22、;<p>　　單片機(jī)是靠程序?qū)崿F(xiàn)功能的，并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó)50年代開(kāi)發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件的話，電路一定是一塊大PCB板。但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別。只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)你編寫(xiě)的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。 </p><p>&l

23、t;b>　　1.2 設(shè)計(jì)意義</b></p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)用是具有高度現(xiàn)實(shí)意義的。單片機(jī)極高的可靠性，微型性和智能性（我們只要編寫(xiě)不同的程序后就能夠完成不同的控制工作），單片機(jī)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍采用的智能化控制工具，已經(jīng)深深地滲入到我們的日常生活當(dāng)中</p><p>　　通過(guò)此次基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)，我們可以更清楚詳細(xì)的了解單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的基本

24、指令功能、編程步驟和技巧來(lái)講述單片機(jī)編程，并對(duì)MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行講述，以及基于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的相關(guān)芯片的工作原理，并且可以在將來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中加以應(yīng)用。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多用單片機(jī)做控制的球賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而產(chǎn)生，如用單片機(jī)控制LCD液晶顯示器計(jì)時(shí)計(jì)分器，用

25、單片機(jī)控制LED七段顯示器計(jì)時(shí)計(jì)分器等。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)用由AT89C51編程控制LED七段數(shù)碼管作顯示的球賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有賽程定時(shí)設(shè)置，賽程時(shí)間暫停，及時(shí)刷新甲、乙雙方的成績(jī)以及賽后成績(jī)暫存等功能。它具有價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，操作方便并且易于攜帶等特點(diǎn)。廣泛適合各類學(xué)?；蛘咝⌒蛨F(tuán)體作為賽程計(jì)時(shí)計(jì)分。</p><p>　　通過(guò)本次基于C51系列籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器的設(shè)計(jì)，可

26、以了解、熟悉有關(guān)單片機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的過(guò)程，并加深對(duì)單片機(jī)的理解和應(yīng)用以及掌握單片機(jī)與外圍接口的一些方法和技巧，這主要表現(xiàn)在以下一些方面：</p><p>　　(1) 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)包含了8051系列單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成，同時(shí)在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一些使用性強(qiáng)的外圍接口。</p><p>　　(2) 可以了解到LED顯示器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及這種顯示器的接口實(shí)例與具體連接與編程方法。<

27、/p><p>　　(3) 怎樣利用串行口來(lái)擴(kuò)展顯示接口等。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件介紹</p><p>　　2.1 MCS-51單片機(jī)簡(jiǎn)述</p><p>　　2.1.1單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介</p><p>　　MCS51[1]是指由美國(guó)INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了很多品

28、種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用8051來(lái)稱呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合會(huì)看到8031的名稱。</p><p>　　INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機(jī)

29、，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國(guó)非常流行的單片機(jī)，它是由美國(guó)ATMEL公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的。</p><p>　　本課題中用到的芯片就是AT系列中的AT89C51單片機(jī)芯片。</p><p>　　AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

30、（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。</p><p>　　AT89C51具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。它是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙

31、工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。</p><p>　　如圖所示，圖2-1為AT89C51單片機(jī)基本構(gòu)造，其基本性能介紹如下：</p><p>　　圖2-1 AT89C51引腳圖</p><p>　　AT89C51本身內(nèi)含40個(gè)

32、引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中端口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。</p><p>　　下圖為AT89C51方框原理圖</p><p>　　圖2-2 AT89C51方框原理圖&l

33、t;/p><p>　　2.1.2 主要特性：</p><p>　　AT89C51的主要特性如下表所示：</p><p>　　表2-1 AT89C51主要功能描述</p><p>　　2.1.3 管腳說(shuō)明     VCC：供電電壓。</p><p><b>　　GND：

34、接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉

35、電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入

36、時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)T

37、TL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p>　　表2-2 AT89C51特殊功能表</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 

38、;    RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作

39、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。    /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p

40、><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><

41、;p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　2.1.4 芯片擦除</p><p>　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，

42、可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。</p><p>　　在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。</p><p>　　2.1.5 空閑節(jié)電模式</p><p>　　AT89C51有兩種可用軟件編程的省電模式，

43、它們是空閑模式和掉電工作模式。這兩種方式是控制專用寄存器PCON（電源控制寄存器）中的PD（PCON.1）</p><p>　　和IDL（PCON.0）位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PD是掉電模式，當(dāng)PD=1時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)，IDL是空閑等待狀態(tài)，當(dāng)IDL=1時(shí)，激活空閑工作模式，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，如需同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即PD和IDL同時(shí)為1，則先激活掉電工作模式。</p><

44、p>　　在空閑工作模式狀態(tài)，CPU保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或者硬件復(fù)位終止。</p><p>　　終止空閑工作模式的方法有兩種</p><p>　　其一是任何一條被允許中斷的事件被激活，IDL（PCON.0）被硬件清除，即刻終止空閑工作模式。程序會(huì)首先響應(yīng)中斷，進(jìn)

45、入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨RETI（中斷返回）指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令后面的一條指令。</p><p>　　其二是通過(guò)硬件復(fù)位也可以將空閑工作模式終止。需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來(lái)終止空閑工作模式時(shí)，CPU通常是從激活模式那條指令的下一條指令開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止CPU訪問(wèn)

46、片內(nèi)RAM，而允許訪問(wèn)其他端口。為了避免對(duì)端口產(chǎn)生意外寫(xiě)入，激活空閑模式的那條指令的后一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或者外部存儲(chǔ)器的寫(xiě)入指令。</p><p>　　2.1.6 掉電模式</p><p>　　在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。推出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位。</p><

47、;p>　　復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內(nèi)容，在VCC恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重新啟動(dòng)并且穩(wěn)定的工作。</p><p>　　空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)如表2-3所示</p><p>　　表2-3 外部引腳狀態(tài)表</p><p>　　2.1.7 程序儲(chǔ)存器的加密</p><p>

48、;　　AT89C51可使用對(duì)芯片上的三個(gè)加密位LB1、LB2、LB3[2]進(jìn)行編程（P）</p><p>　　或者不進(jìn)行編程（U）。當(dāng)加密位LB1被編程時(shí)，在復(fù)位期間，EA斷的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機(jī)上電后一直沒(méi)有服位，則鎖存起的初始值是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，這個(gè)隨機(jī)數(shù)會(huì)保存到真正復(fù)位為止。</p><p>　　2.1.8 AT89C51的極限參數(shù)</p><p>　

49、　表2-4 極限參數(shù)表</p><p>　　2.2 顯示器及其接口</p><p>　　2.2.1顯示器介紹</p><p>　　顯示器是最常用的輸出設(shè)備，其種類繁多，但在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最常用的是發(fā)光二極管顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）兩種。由于這兩種顯示器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，接口容易實(shí)現(xiàn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　

50、發(fā)光二極管LED，組成的顯示屏，每個(gè)點(diǎn)都是一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管，通過(guò)控制電路控制二極管的亮與滅來(lái)控制點(diǎn)的發(fā)光，從而使整個(gè)大屏幕顯示圖案。 液晶顯示器LCD最常見(jiàn)的就是TFT類型的，它是由光源，液晶光柵，和控制芯片組成，他的光源是常亮的白色強(qiáng)光，當(dāng)光線通過(guò)液晶光柵（液晶屏）的時(shí)候，通過(guò)電壓改變液晶顆粒濾光方向，從而改變每個(gè)點(diǎn)的顏色和強(qiáng)度來(lái)顯示圖案。</p><p>　　液晶顯示器分很多種類，按顯示方式可分為段式，行

51、點(diǎn)陣式和全點(diǎn)陣式。段式與數(shù)碼管類似，行點(diǎn)陣式一般是英文字符，全點(diǎn)陣式可顯示任何信息， 如漢字、圖形、圖表等。</p><p><b>　　兩者之間的區(qū)別：</b></p><p>　?。?）二極本身發(fā)光， 液晶本身不發(fā)光，只是透射光。 </p><p>　?。?）二極管體積大，圖像質(zhì)量一般，適合作室外大屏幕，價(jià)格較低。液晶成本較高，面積無(wú)法做得

52、很大，但圖像質(zhì)量很好，適合做顯示器。 </p><p>　?。?）二極管耗電大，液晶耗電小。</p><p>　?。?）二極管圖像刷新率低，液晶的高 </p><p>　　二者的檔次相差比較大，一般來(lái)講在一些圖像簡(jiǎn)單，對(duì)成本控制較嚴(yán)格的場(chǎng)合，用二極管，比如商場(chǎng)、銀行等服務(wù)部門(mén)的電子提示窗，街道、百貨公司外面的廣告宣傳窗；而液晶一般都是作計(jì)算機(jī)顯示器、電視、手持設(shè)備等

53、對(duì)圖像質(zhì)量要求高的場(chǎng)合。</p><p>　　下面介紹發(fā)光二極管顯示器（LED）的結(jié)構(gòu)、工作原理及其接口電路。</p><p>　　2.2.2結(jié)構(gòu)與原理</p><p>　　下圖為典型的數(shù)碼管：</p><p>　　圖2-3 7段LED數(shù)碼管</p><p>　　如上圖，LED顯示器又稱為數(shù)碼管，LED顯示器由8個(gè)發(fā)

54、光二極管組成。中7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個(gè)賀點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。LEDD顯示器有兩種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的，稱之為共陽(yáng)極LED顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。如下圖所示。</p><p>　　圖2-4 共陰與共陽(yáng)極LED顯示器</p><p>　

55、　LED顯示器可分為共陽(yáng)和共陰兩種結(jié)構(gòu)，如上圖所示。圖上為共陰結(jié)構(gòu)。即把8個(gè)發(fā)光二極管陰極連在一起。這時(shí)如果需要點(diǎn)亮a到g中的任何一盞燈，只需要在相應(yīng)的端口輸入高電平即可；輸入低電平則截止。比如我們現(xiàn)在要顯示數(shù)字“3”，則只要在對(duì)應(yīng)的a、b、c、d、g段送入高電平，在其他端送入低電平即可，點(diǎn)亮為“3”。</p><p>　　共陰和共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮

56、，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。</p><p>　　8個(gè)筆劃段hgfedcba對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對(duì)于共陰LED顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽(yáng)極hgfedcba各段為0111011時(shí)，顯示器顯示"P"字符，即對(duì)于共陰極LED顯示器，“P”字符的字形碼是73H。如果是共陽(yáng)

57、LED顯示器，公共陽(yáng)極接高電平，顯示“P”字符的字形代碼應(yīng)為10001100（8CH）。</p><p>　　表2-6列出了共陽(yáng)極與共陰極LED顯示器顯示數(shù)字、字母與顯示代碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　　表2-5 代碼對(duì)應(yīng)表</p><p>　　2.2.3 LED顯示器顯示方式</p><p>　　點(diǎn)亮LED顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯

58、示；二是動(dòng)態(tài)顯示。在本次設(shè)計(jì)中，采用的是靜態(tài)顯示。</p><p>　　所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷(xiāo)小。</p><p>　　這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于：在同一時(shí)間可以顯示不同的字符；但缺點(diǎn)就是占用端

59、口資源較多。從下圖可以看出，每位LED顯示器需要單獨(dú)占用8根端口線，因此，在數(shù)據(jù)較多的時(shí)候，往往不采用這種設(shè)計(jì)，而是采用動(dòng)態(tài)顯示方式。</p><p>　　圖2-5 動(dòng)態(tài)顯示圖</p><p>　　所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是將要顯示的多位LED顯示器采用一個(gè)8位的段選端口，然后采用動(dòng)態(tài)掃描一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。下圖為4位LED顯示器動(dòng)態(tài)顯示電路。</p><p>

60、　　圖2-6 靜態(tài)顯示圖</p><p>　　在此電路中，單片機(jī)的P1口用于控制4位LED的段選碼：P2口的P2.0~~P2.3用于控制4位LED位選碼。</p><p>　　由于所有的段選碼連在一起，所以同一瞬間只能顯示同一種字符。但如果要顯示不同字符，則要借助位選碼來(lái)控制。（如果LED為共陰則P2.0~~P2.3輸出為高電平，如果LED為共陽(yáng)則P2.0~~P2.3輸出為低電平。）<

61、;/p><p>　　例如，現(xiàn)在要顯示5678四個(gè)數(shù)字，則首先應(yīng)該將“5”的顯示代碼（共陰LED顯示器的顯示代碼為6DH，共陽(yáng)LED顯示器的顯示代碼為92H）由P1.0送出，然后P2.0~~P2.3輸出相應(yīng)位碼（LED為共陰則P2.0~~P2.3輸出1000，） LED為共陰則P2.0~~P2.3輸出0111）時(shí)，則可以看到在數(shù)碼管1上顯示的數(shù)字為“5”。再將顯示的數(shù)字“5”延時(shí)5~10ms，以造成視覺(jué)暫留效果；同時(shí)代

62、碼由P1.0送出。</p><p>　　用同樣的方法將其余3個(gè)數(shù)字“678”送數(shù)碼管2，3，4顯示，于是最后則可以在4位LED顯示器上看到“5678”四個(gè)數(shù)字。為了使顯示效果更加穩(wěn)定，可以使每個(gè)數(shù)碼管顯示的數(shù)字不斷的重復(fù)，但其中重復(fù)頻率達(dá)到了一定的程度的時(shí)候，加之人眼睛本身的視覺(jué)暫留效果的作用，便可以看到相當(dāng)穩(wěn)定的“5678”四個(gè)數(shù)字。</p><p>　　如下表，即為模擬以上的過(guò)程表（以

63、共陰LED設(shè)置顯示代碼，共陽(yáng)與此相反）。</p><p>　　表2-6 模擬過(guò)程表</p><p>　　2.2.4 LED顯示器接口實(shí)例</p><p>　　由LED的結(jié)構(gòu)及工作原理可知，要想在LED上顯示數(shù)據(jù)或者字母，則首先必須要把待顯示的數(shù)據(jù)或者字母轉(zhuǎn)換成LED的7位顯示代碼，方可顯示相應(yīng)的數(shù)字或者字母。通過(guò)實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換有兩種方法：一種是專用硬件譯碼器，另一種

64、是專用軟件譯碼器。本次設(shè)計(jì)采用的是專用硬件譯碼器CD4511實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)將兩種方法分別介紹如下：</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的是硬件譯碼方式，首先來(lái)介紹一下譯碼器。</p><p>　　2.2.4.1變量譯碼器</p><p>　　變量譯碼器的輸出表示輸入變量的狀態(tài)。常用的3-8線譯碼器TTL電路型號(hào)有74S138、74LS138等，CMOS電路型號(hào)是74HC13

65、8。</p><p>　　兩者的功能及引腳完全一樣，功能見(jiàn)下表。</p><p>　　表2-7 功能引腳表</p><p>　　常見(jiàn)的4-7線譯碼器，TTL型號(hào)是74154、74S154和74LS154等，CMOS電路是74HC154，兩者功能與引腳圖也完全一樣。</p><p>　　2.2.4.2碼制變換譯碼器</p><

66、;p>　　碼制變換譯碼器是將一種代碼變換為另一種代碼的電路。例如74LS42，其輸入是由4位二進(jìn)制代碼表示的十進(jìn)制數(shù)（BCD碼），有10條輸出線表示十進(jìn)制數(shù)0~9，稱之為4-10線譯碼器。</p><p>　　2.2.4.3顯示譯碼器</p><p><b>　　(1)顯示器件</b></p><p>　　常見(jiàn)的顯示器有白熾燈、輝光數(shù)碼管

67、、熒光數(shù)碼管、發(fā)光二極管（LED）和液晶顯示器（LCD）等。</p><p>　　目前用的較多的是發(fā)光二極管和液晶顯示器。我們只對(duì)發(fā)光二極管顯示器作一簡(jiǎn)單介紹。LED字型以七段顯示器為常見(jiàn)，分為共陽(yáng)極式與共陰極式接法。共陽(yáng)極接法的器件如LA-5011，LA-5021，LA-5031等。共陰極接法LED型號(hào)只是將LA換成了LC，其他部分及意義完全一樣。</p><p><b>　　

68、(2)顯示譯碼器</b></p><p>　　由于LED顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)，故所對(duì)應(yīng)的顯示譯碼器也不同，使用共陽(yáng)數(shù)碼管時(shí)，公共陽(yáng)極接電源電壓，七個(gè)陰極a~g由相應(yīng)的BCD-七段譯碼器的輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　對(duì)共陰極數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，則為共陰極接地，相應(yīng)的BCD-七段譯碼器的輸出驅(qū)動(dòng)a~g各陽(yáng)極。若數(shù)碼管為共陰，則選用輸出為高電平有效的顯示譯碼器。若數(shù)碼管為共陽(yáng)

69、，則選用輸出為低電平有效的顯示譯碼器。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管的BCD-七段的譯碼器有7448、74LS48等，該功能CMOS電路為CD4511及MC14513等。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)數(shù)碼管的顯示譯碼器有7447、74LS47和74LS247等。D、C、B、A為BCD碼輸入端，BI為隱功能端。BI=1，正常顯示：BI=0字型消隱。LT為測(cè)試端，LT=1時(shí)，正常顯示；L

70、T=0時(shí)，顯示器顯示8。LE為鎖存端，LE=0不鎖存，譯碼器輸出隨輸入BCD碼變化；當(dāng)LE由0變1時(shí)，將輸入的BCD碼鎖存。</p><p>　　由計(jì)數(shù)器、顯示譯碼器和顯示器構(gòu)成的顯示系統(tǒng)由CD40150組成。CD40150為CMOS可預(yù)置數(shù)的二一十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。MR為清零端，當(dāng)該端為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清0。PE為預(yù)置控制端，當(dāng)該端為低電平時(shí)，在下一個(gè)時(shí)鐘的上跳沿將需要預(yù)置的數(shù)據(jù)D0~D3送到計(jì)數(shù)器的Q0~Q3端

71、。只有MR、PE、CEP和CET均為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器才進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。本次設(shè)計(jì)采用專用的帶驅(qū)動(dòng)器的LED段譯碼器，類似譯碼器種類比較多，如CD4511，MC14495，74LS164等</p><p>　　2.3 CD4511芯片介紹</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，由于只要求LED顯示器顯示0~~9十個(gè)數(shù)字，因此我們選用CD4511為L(zhǎng)ED顯示器的譯碼芯片。</p><

72、;p>　　CD4511是將鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)三種功能集于一身的“三合一”電路。鎖存器的作用是避免在計(jì)數(shù)過(guò)程中出現(xiàn)跳數(shù)現(xiàn)象，便于觀察和記錄。譯碼器將BCD碼轉(zhuǎn)換成7段碼，再經(jīng)過(guò)大電流反相器，驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管。譯碼器屬于非時(shí)序電路，其輸出狀態(tài)與時(shí)鐘無(wú)關(guān)，僅取決于輸入的BCD碼。</p><p>　　如圖顯示為CD4511引腳分布圖，D～A為BCD碼輸入端。a～g是7段碼輸出端。</p><

73、;p>　　圖2.7 CD4511引腳分布圖</p><p><b>　　]</b></p><p>　　CD4511為四——七段BCD碼譯碼器；它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)BCD碼的譯碼，但不對(duì)大于9的二進(jìn)制數(shù)譯碼。其中，A~~D為BCD碼輸入端；a~~g是7段輸出；LT為試燈腳；BI為消隱（滅燈）；LT和BI接高電平（電源）；LE端為選通腳，接低電平有效，當(dāng)LT=0時(shí)LED

74、數(shù)碼管顯示全亮筆段“8“字，可以檢查數(shù)碼管的質(zhì)量好壞，有無(wú)筆段殘缺現(xiàn)象。當(dāng)BI=0時(shí)，強(qiáng)迫顯示器消隱；當(dāng)LE=0時(shí)選通，LE=1時(shí)鎖存。考慮到正常工作時(shí)不需檢查L(zhǎng)ED的全亮筆段，不必強(qiáng)迫LED消隱，因此將LT、BI端接UDD。需要加鎖存功能時(shí)LE端應(yīng)接上拉電阻，常態(tài)下呈高電平，選通信號(hào)為負(fù)脈沖。</p><p>　　進(jìn)行累計(jì)數(shù)譯碼顯示時(shí)不需要鎖存功能，LE端可固定接USS。LED數(shù)碼管的每段工作電流IF一般為5m

75、A～10mA，7段全亮電流可達(dá)35mA～70mA?？紤]到依次顯示0～9數(shù)字時(shí)每次平均只有4.5段發(fā)光。因此正常顯示的平均電流為17mA～32mA。LED的正向壓降UF＝1.5V～2V。CD4511選＋5V電源時(shí)，每段最大輸出電流為40mA～50mA。這表明必須采取限流措施，以免因驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大而損壞數(shù)碼管。</p><p>　　具體方法是在每個(gè)筆段驅(qū)動(dòng)端串入幾百歐的限流電阻R，將各段驅(qū)動(dòng)電流限制在5mA～10mA為

76、宜。改變R值，可以調(diào)節(jié)IF，進(jìn)而控制顯示器亮度。選擇UDD＝＋5V、＋10V、＋15V時(shí)，CD4511輸出的高電平依次約為＋4V、＋9V和＋14V。舉例說(shuō)明：假設(shè)設(shè)UDD＝＋5V，IF＝10mA，UOH＝4V，UF＝3-4V。那么由此可以計(jì)算出R＝210Ω?？蛇x標(biāo)稱阻值為200Ω的1/8W電阻。UF的準(zhǔn)確值可用數(shù)字多用表的二極管擋測(cè)出。使用時(shí)，只要將CD4511的輸入端與微機(jī)系統(tǒng)輸出端口的某4個(gè)數(shù)據(jù)位相連，而CD4511的輸出直接與LE

77、D的a~~g相連，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)BCD的顯示。下圖為對(duì)1位BCD碼的顯示</p><p>　　圖2-8 CD4511對(duì)BCD碼的顯示</p><p>　　下表為CD4511的邏輯功能表。</p><p>　　表2-8 CD4511邏輯功能表</p><p>　　2.4 CD4094芯片介紹</p><p>　　在本次設(shè)

78、計(jì)的計(jì)分電路中，我們使用集成電路CD4094。CD4094是8位移位寄存器，它主要完成串行輸入，并行輸出8位數(shù)據(jù)的功能，所以又叫8位串/并轉(zhuǎn)換器。下圖為CD4094的引腳圖：</p><p>　　圖2-9 CD4094引腳分布圖</p><p>　　2.5 74LS21芯片介紹</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中的比分校正電路采用四輸入與門(mén)74LS21來(lái)實(shí)現(xiàn)。74LS2

79、1是雙4輸入與門(mén)。在一個(gè)芯片里有兩個(gè)相同的單元，其中一個(gè)任何一個(gè)都是1/2斷口。同型號(hào)的74系列、74HC系列、74LS系列芯片，邏輯功能上是一樣的。下表為74、74HC、74LS系列芯片資料。</p><p>　　表2-9 74、74HC、74LS相關(guān)資料表</p><p><b>　　2.6 報(bào)警器</b></p><p>　　2.6.1

80、報(bào)警器的分類</p><p>　　蜂鳴器有兩類3大品種。一類是壓電式，一類是電磁式，電磁式又有兩大品種，鐵振膜式和動(dòng)圈式，二者原理一樣只是結(jié)構(gòu)不同。所有蜂鳴器都有兩種類型：純蜂鳴器和帶驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器，蜂鳴器都是用音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，都是交流驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　2.6.2報(bào)警器工作原理</p><p>　　報(bào)警器的種類很多，比如：揚(yáng)聲器，蜂鳴器等，本次設(shè)計(jì)采用的是電

81、磁式蜂鳴器作為報(bào)警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、震動(dòng)膜片以及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)通過(guò)電磁線圈，使得電磁線圈產(chǎn)生了一個(gè)磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。</p><p>　　第3章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)硬件由以下幾個(gè)部分組成：</p><p>　?。?）單片機(jī) AT89C51</p

82、><p><b>　?。?）計(jì)時(shí)電路</b></p><p><b>　?。?）計(jì)分電路</b></p><p><b>　　（4）按鍵開(kāi)關(guān)</b></p><p>　　說(shuō)明：整個(gè)系統(tǒng)只用一片AT89C51；在圖中將計(jì)時(shí)電路與計(jì)分電路分開(kāi)畫(huà)，只是為了能夠更好的更清晰的說(shuō)明問(wèn)題；并且

83、在整個(gè)畫(huà)圖過(guò)程中將AT89C51引腳打亂是為了使圖示能夠更加的清晰明了。</p><p>　　3.1 Protel99軟件介紹</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的原理圖與PCB板仿真及封裝數(shù)據(jù)采用的是一款多功能軟件Protel99。基于EDA技術(shù)的仿真軟件Protel99在模擬電路中有強(qiáng)大的仿真功有和模擬實(shí)現(xiàn)功能。</p><p>　　3.1.1 關(guān)于EDA技術(shù)與Pro

84、tel99簡(jiǎn)要介紹</p><p>　　EDA(Electronic Design Automation)是未來(lái)技術(shù)發(fā)展不可阻擋的潮流，Protel公司最新推出Protel99SE是開(kāi)創(chuàng)桌面EDA的新紀(jì)元，它不僅在繪制原理圖、PCB板布局布線等方面功能更加完善，而且為用戶提供了功能強(qiáng)大，使用方便的電路仿真器，它可對(duì)所設(shè)計(jì)的電路原理圖進(jìn)行模擬、分析、驗(yàn)證，即時(shí)的反映所設(shè)計(jì)電路的性能。</p><

85、p>　　與實(shí)驗(yàn)室里使用一系列電子元件和測(cè)試儀器才可完成的電路驗(yàn)證相比，這種電路仿真的技術(shù)即省時(shí)又經(jīng)濟(jì)，而且還可避免實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的各種損壞和事故。</p><p>　　3.1.2 Protel99界面及功能簡(jiǎn)述</p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用的是軟件Protel99 [3]。Protel99是PROTEL公司推出的最新版本，應(yīng)用于電路原理圖設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)等，他基于Windows環(huán)境，

86、功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，能讓人們?cè)诰哂凶钔暾墓δ墉h(huán)境下，提升設(shè)計(jì)上的品質(zhì)和效率。</p><p>　　它能基于Windows 98/2000/NT環(huán)下的電路原理圖輔助設(shè)計(jì)與繪制軟件其功能模塊包括電路原理圖設(shè)計(jì)、印制電路圖設(shè)計(jì)、電路信號(hào)仿真、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)。</p><p>　　Protel99軟件沿襲了PROTEL以前版本方便易學(xué)的特點(diǎn)，內(nèi)部界面與PROTEL 99大體相同，新增加了

87、一些功能模塊，功能更加強(qiáng)大。</p><p>　　新增的層堆棧管理功能，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)地電層，16個(gè)機(jī)械層。新增的3D功能讓您在加工印制版之前可以看到板的三維效果。增強(qiáng)的打印功能，可以輕松修改打印設(shè)置控制打印結(jié)果。</p><p>　　Protel99SE的繪圖界面如下：</p><p>　　圖3-1 Protel99繪圖界面</p>&

88、lt;p>　　Protel99 SE共分5個(gè)模塊，分別是原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)（包含信號(hào)完整性分析）、自動(dòng)布線器、原理圖混合信號(hào)仿真、PLD設(shè)計(jì)。 </p><p>　　3.1.3 PROTEL99設(shè)計(jì)電路步驟</p><p>　　一般而言，設(shè)計(jì)電路板的最基本過(guò)程可分為兩大步驟[2]：電路原理圖的設(shè)計(jì)；印制電路板的設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖3-2原理圖設(shè)計(jì)

89、流程</p><p>　　圖3-3 PCB板的設(shè)計(jì)流程</p><p><b>　　3.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖</p><p>　　基于單片機(jī)系統(tǒng)的籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖所視。 </p><p>　　圖3-4 系統(tǒng)構(gòu)成圖</p>

90、<p>　　本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51作為本設(shè)計(jì)的核心元件。利用七段共陰LED作為顯示器件。在本次設(shè)計(jì)中，共接入十個(gè)七段共陰LED顯示器，其中6個(gè)用于計(jì)錄甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù)，每隊(duì)3個(gè)LED顯示器分?jǐn)?shù)范圍可達(dá)到0—999分，足夠滿足賽程需要。另外4個(gè)LED顯示器則用于計(jì)錄賽程的時(shí)間，其中兩個(gè)用于顯示分鐘；2個(gè)用于顯示秒鐘。賽程計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)方式。即比賽前將時(shí)間設(shè)置好，比賽開(kāi)始時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)，直至計(jì)時(shí)到零為止。根據(jù)設(shè)計(jì)，計(jì)時(shí)范圍可

91、達(dá)0—99分鐘，也完全滿足賽程的需要。</p><p>　　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，特定在本設(shè)計(jì)中設(shè)立了7個(gè)按鍵。其中4個(gè)用于輸入甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù)；另外3個(gè)則用于完成設(shè)置、調(diào)整、啟動(dòng)和暫停賽程時(shí)間等功能。</p><p><b>　　3.2.2器件選擇</b></p><p>　　本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中主要選取了以下一些

92、器件：</p><p>　　單片機(jī)：AT89C51</p><p>　　四一七段BCD譯碼芯片：CD4511</p><p>　　并行 / 串行轉(zhuǎn)換芯片：CD4094</p><p>　　四輸入與門(mén)：74LS21</p><p>　　顯示器件：7段共陰LED顯示器</p><p><b&g

93、t;　　按鍵：歐姆龍按鍵</b></p><p>　　3.2.3基本功能介紹</p><p>　　3.2.3.1賽程時(shí)間設(shè)置</p><p>　　在3-4所示的計(jì)時(shí)電路中。按鍵開(kāi)關(guān)K5、K6用來(lái)設(shè)置賽程時(shí)間。比如：比賽時(shí)間上半場(chǎng)時(shí)間20分鐘，則通過(guò)按鍵K5鍵，使數(shù)碼管1顯示“2”即可；再按K6鍵，設(shè)置比賽時(shí)間的個(gè)位數(shù)，使數(shù)碼管2顯示“0”即可。一般比賽時(shí)

94、間為40分鐘，所以只需要按K5鍵使數(shù)碼管1顯示“4”，按K6使數(shù)碼管2顯示“0”即可。時(shí)間設(shè)置好后，等待比賽開(kāi)始。</p><p>　　當(dāng)比賽結(jié)束時(shí)，如果由于一些特殊原因需要增加比賽時(shí)間，這時(shí)增加比賽時(shí)間同樣由按鍵K5、K6來(lái)設(shè)置，并且設(shè)置方法與上面所述一眼，但一般情況下只需要按K6鍵來(lái)設(shè)置即可，因?yàn)榧訒r(shí)比賽一般只有幾分鐘而已。</p><p>　　3.2.3.2賽程時(shí)間啟動(dòng) / 暫停設(shè)置

95、</p><p>　　當(dāng)時(shí)間設(shè)置完成后，比如設(shè)置賽程時(shí)間為45分鐘，則在圖3-4所示的LED顯示器上顯示為4500，45表示分鐘，00表示秒鐘。這時(shí)，如果裁判吹響開(kāi)始的哨聲時(shí)，則應(yīng)立即按下按鍵K7，表示賽程開(kāi)始，計(jì)時(shí)顯示則由4500變成4459，4458……一直計(jì)時(shí)直到計(jì)為0000時(shí)表示賽程結(jié)束。按鍵K7為賽程啟動(dòng)和暫?？刂?。</p><p>　　3.2.3.3比分交換控制</p&g

96、t;<p>　　比分交換控制由圖1.1所示的K7鍵完成。我們知道，因?yàn)楸确纸粨Q是在上半場(chǎng)賽程結(jié)束后進(jìn)行的，也就是說(shuō)比分交換受賽程時(shí)間控制，只有當(dāng)上半場(chǎng)計(jì)時(shí)器指示為0000時(shí)，按K7鍵，則會(huì)自動(dòng)交換甲、乙兩隊(duì)的比分。</p><p>　　如果上半場(chǎng)賽程時(shí)間沒(méi)有到0000時(shí)，則此時(shí)按下K7鍵，只會(huì)暫停比賽，不能交換分?jǐn)?shù)。如果要繼續(xù)比賽，再按一次K7即可。因此，K7鍵完成三重功能，即：?jiǎn)?dòng)，暫停，比分交換

97、。</p><p>　　3.2.3.4比分刷新控制</p><p>　　由于在比賽中，甲、乙兩隊(duì)的比分是不斷在變化的，所以需要設(shè)置比分刷新控制裝置；此部分功能由圖所示的計(jì)分電路中的按鍵開(kāi)關(guān)K1~~K4來(lái)完成的：</p><p>　　K1鍵：完成甲隊(duì)加1分操作</p><p>　　K2鍵：完成甲隊(duì)減1分操作</p><p&g

98、t;　　K3鍵：完成乙隊(duì)加1分操作</p><p>　　K4鍵：完成乙隊(duì)減1分操作 </p><p>　　3.2.3.5計(jì)時(shí)計(jì)分顯示</p><p>　　計(jì)時(shí)計(jì)分顯示器是采用七段共陰LED顯示器來(lái)顯示的。其中計(jì)分是用6個(gè)LED顯示器。計(jì)時(shí)采用4個(gè)LED顯示器；顯示格式為000 000和00 00。</p><p>　　3.2.3.6賽程

99、結(jié)束報(bào)警</p><p>　　當(dāng)比賽結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出10秒鐘報(bào)警聲，提示賽程結(jié)束。</p><p><b>　　3.3硬件總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　這次設(shè)計(jì)的核心是：如何運(yùn)用AT89C51單片機(jī)，CD451譯碼芯片，CD4094 8位移位寄存器。7段共陰LED顯示數(shù)碼管等電子元件完成顯示設(shè)計(jì)在電路上的實(shí)現(xiàn)。</p>

100、<p>　　從理論上說(shuō)，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形和文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就能得到結(jié)果。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。</p><p>　　所謂靜態(tài)驅(qū)動(dòng)，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送

101、新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷(xiāo)小。</p><p>　　這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于：在同一時(shí)間可以顯示不同的字符；但缺點(diǎn)就是占用端口資源較多。</p><p>　　下面是用PROTEL畫(huà)的總體電路圖：</p><p>　　圖3-5 系統(tǒng)總體電路圖</p><p>　　3.4 計(jì)時(shí)電路部分</p><p>　

102、　3.4.1.振蕩電路</p><p>　　本次設(shè)計(jì)要使用到AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩功能。AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。</p><p><b>　　振蕩電路如下圖所示</b></p><

103、;p>　　圖3-6 時(shí)鐘振蕩電路</p><p>　　如圖3-6，外接石英晶體或者陶瓷諧振器以及電容C1，C2接在放大器的反饋電路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。諧振器本身對(duì)外接電容C1、C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度以及溫度的穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用30pF，而使用陶瓷諧振器建議選擇40pF。</p><p>

104、　　我們也可以使用外部時(shí)鐘，采用外部時(shí)鐘電路如圖所示</p><p>　　圖3-7 外部時(shí)鐘電路</p><p>　　在外接時(shí)鐘的情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘脈沖的輸入端，XTAL2則懸空。</p><p>　　由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)兩分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大低電平持

105、續(xù)時(shí)間應(yīng)符合技術(shù)條件以及本次設(shè)計(jì)所采用硬件的要求。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用的是石英晶體諧振器，因此采用30pF的電容，頻率大小采用12MHZ與6MHZ均可，這里采用的是12MHZ晶振。</p><p>　　3.4.2計(jì)時(shí)電路原理</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中的計(jì)時(shí)部分采用的是7段共陰LED顯示數(shù)碼管以及CD4511芯片構(gòu)成。由于本次設(shè)計(jì)采用的是靜態(tài)顯示，

106、因此在連接電路時(shí)需要將CD4511的輸入端，即顯示數(shù)據(jù)口與AT89C51的P1.0~~P.13一一對(duì)應(yīng)接上，并且由于采用了四個(gè)7段共陰數(shù)碼管，因此也要采用四個(gè)CD4511芯片與之對(duì)應(yīng)，同時(shí)LE端分別與AT89C51 的P.2~~P2.3連接。</p><p>　　同時(shí)，CD4511的輸出直接與LED的a~~g相接，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)BCD的顯示。</p><p>　　3.4.3計(jì)分電路原理圖<

107、;/p><p>　　圖3-8 計(jì)時(shí)電路原理圖</p><p>　　3.4.4 計(jì)時(shí)電路的工作原理</p><p>　　計(jì)時(shí)電路如圖5-8所示，主要由開(kāi)關(guān)K5~~K7，單片機(jī)AT89C51，譯碼器以及LED顯示器構(gòu)成。</p><p><b>　　其工作過(guò)程如下：</b></p><p>　　當(dāng)比賽準(zhǔn)備

108、開(kāi)始的時(shí)候，當(dāng)調(diào)時(shí)（十位）開(kāi)關(guān)K5按下時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)低電平；立即數(shù)00H取出，同時(shí)對(duì)應(yīng)調(diào)分（十位）控制端P2.0的LE輸出高電平，表示此時(shí)可以向調(diào)分（十位）的CD4511發(fā)送數(shù)據(jù)，但CD4511的輸出端不會(huì)有輸出，因?yàn)長(zhǎng)E=1時(shí)，CD4511鎖存。</p><p>　　這時(shí)，只要將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)過(guò)P1口的P1.0送到CD4511的輸入端A~~D端，送完后，將LE清零。這時(shí)便可以將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)過(guò)CD4511

109、譯碼后，從輸出端a~~g輸出，送LED顯示器顯示即可。調(diào)時(shí)按鍵開(kāi)關(guān)每按一次，數(shù)字自動(dòng)加1，直到調(diào)到需要設(shè)置的時(shí)間即可。</p><p>　　調(diào)時(shí)（個(gè)位）的操作方法與上面一樣</p><p>　　時(shí)間設(shè)置完成后，啟動(dòng)定時(shí)器T0開(kāi)始定時(shí)計(jì)數(shù)。計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)，比如：設(shè)置的時(shí)間為45分鐘，則在LED上顯示4500四位數(shù)。定時(shí)T0計(jì)數(shù)60秒后中斷返回，繼續(xù)定時(shí)計(jì)數(shù)下一個(gè)60秒；同時(shí)則在4位LED顯示

110、器上顯示4459四位數(shù)，表示時(shí)間已過(guò)去1秒鐘，即為44分59秒。</p><p>　　這樣一直持續(xù)下去，直到變?yōu)椤?000”時(shí)表示賽程結(jié)束。如果比賽中，裁判叫暫停，則只要按一下K7鍵，即可暫停計(jì)時(shí)。</p><p><b>　　3.5計(jì)分電路部分</b></p><p>　　8051系列單片機(jī)除了有4個(gè)8位并行口外，還有一個(gè)能同時(shí)進(jìn)行串行發(fā)送和

111、接收的全雙工串行通信口。它能同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，還能作為同步移位寄存器使用。球賽計(jì)分電路正是利用了8051單片機(jī)串行口可以外接串行輸入并行輸出移位寄存作用為輸出口來(lái)實(shí)現(xiàn)球賽比分刷新顯示的。</p><p>　　3.5.1 串行接口工作原理</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)串行I／O端口，通過(guò)引腳 RXD(P3．0)和TXD(P3．1)可與外設(shè)電路進(jìn)行全雙工的 串行異步通

112、信。 </p><p>　　8051單片機(jī)的串行端口有4種基本工作方式，通過(guò)編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴(kuò)展單片機(jī)的I／O電路；方式1多用于雙機(jī)之間或與外設(shè)電路的通信；方式2，3除有方式l的功能外，還可用作多機(jī)通信，以構(gòu)成分布式多微機(jī)系統(tǒng)。串行端口有兩個(gè)控制寄存器(SCON和PCON)，用來(lái)設(shè)置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的波特