基于单片机的电子记分牌设计毕业设计

基于单片机的电子记分牌设计毕业设计内容摘要：

，合并成一种 复位电路。 VCC（ 40 脚）和 VSS（ 20 脚） 作为系统的 供电端口 使用 ， 需要相对应的接入 +5V电源的正负端。 P0~P3 是 可编程通用 I/O 脚，它的功能是通过软件来实现的。 在 本文的电子记分牌中，P0 端口（ 32~39 脚）被用来作为 N1 功能控制端口，相对应的和 N1 的功能管脚相互连接。 13 脚用来作为 IR 输入端， 10 脚和 11 脚用来作为 I2C 总线控制端口，相对应的分别接入 N1 的 SDAS（ 18 脚）以及 SCLS（ 19 脚）端口。 12 脚、 27 脚和 28 脚用来作为 握手信号功能端口 使用 ， 通过在实际中 连接主板 CPU对应的 功能端， 便于用在目前 制式的检测 或者 会聚调整状态进入的控制功能。 该芯片的中断源为向 CPU 发出中断请求的来源。 AT89S52 内部总共含有 6 个中断源，其中，有 2 个是外部中断（ INT0 和 INT1）、有 3 个是定时器中断（定时器 0、 1 和 2）和哈尔滨剑桥学院毕业设计 6 1 个串行中断。 AT89S52 的中断源如图 23 所示： 图 23 AT89S52中断源 AT89S52 的极限参数为 [6]： 工作温度范围是 55℃～ 125℃； 储藏温度是 — 65℃～ 150℃； 任一引脚对地电压都是 1V～ 7V； 最高工作电压为 ； 直流输出电流为 15mA。 显示器 选型 系统的显示器通常用来作为数据信息 的输出设备， 显示器的类型有很多种。 在 基于单片机技术设计的系统内，使用最为广泛 的 共有两种显示器。 第一种 是 发光二极管显示器 ，也就是 LED 显示器；第二种是 液晶显示器 ，也就是 LCD 显示器。 LED 和 LCD 显示器各自具有不同的特点，相对来说 ，两种显示器共有的优点是结构简易，性价比高 ，接口 形式方便使用，并且都具有广泛的应用范围。 发光二极管 ，也就是 LED。 通过发光二极管能够构成 显示屏， 并且显示屏中的 每个哈尔滨剑桥学院毕业设计 7 点 均属于一个或多个发光二极管。 利用 控制电路 能够实现对 二极管 的有效控制。 这种方式能够控制二极管的 亮和 灭 ，并且能够通过这种方法 控制点的发光 与否。 然后，通过控制让整个大屏幕 系统对 图案 进行显示。 液晶显示器 的 LCD 中，使用最为广泛的 一种是 TFT 类型。 这种类型的 LCD 显示器是通过光源、液晶光栅以及 芯片 控制电路构成的。 LCD 的光源一般情况下会显示常亮的白色强光。 在光线在液晶液晶屏中通过的情况下，可以将 电压进行转变，转换到 液晶颗粒 的 滤光方向 上，使得 每个点的颜色 发生变化，并且以一定的强度实施 图案 的显示 [7~9]。 液晶显示器 的型号有很多种 ， 依据 显示方式 的不同能够分成不同的显示类型。 其中，包括： 段式 显示 ，行点阵式 显示以及 全点阵式 显示，共 3 种类型。 液晶显示器中的 段式 显示类型和 数码管 显示的原理很相似。 行点阵式 型液晶显示器，通常情况下是用来显示英文字 符。 全点阵式 液晶显示器，一般情况下用来对信息进行显示，显示的范围比较多样，例如：汉字、图形以及 图表等 信息 [10, 11]。 本 文的电子记分牌用到的 数码管 结构如图 24 所示。 图 24 4 位一体共阴极数码管 如上图 24， LED 显示器 还可以叫做 数码管。 LED 显示器的内部构造中，通常是具有8 个发光二极管。 其中， 7 个长条形的发光管 进行整齐的 排列 ，在外部看来呈现一种“日”字形。 还有一种 发光管 会在显示器右下方作为 小数 显示时使用。 这种数码管能够实现各种数字和部分 英文字母 的显示。 LED 显示器 主要具有 两种不同的 构建 形 式：一种是 基于 8 个发光二极管的阳极 ，将阳极 全部 连接以后，就可以称作是 共阳极 LED 显示器； 还有 一种是 基于 8 个发光二极管的阴极 ，将阴极全部连接在一起以后 ， 就可以称作是 共阴极 LED 显示器。 共阴极和共阳极分别如 图 25 所示。 哈尔滨剑桥学院毕业设计 8 图 25 共阴与共阳极 LED 显示器 在本文的篮球比赛电子记分牌中，基于实际篮球比赛对记分牌提出的功能要求，本文共 选用了 2 个数码管。 其中， 1 个 共阴极 的 三位一体 的数码管 ，用于对篮球比赛双方的分数进行显示；还有 1 个 四位一体 的 数码管，用于对篮球比赛的用时进行显示。 在图 25 的上半部分是 共阴 级数 码管显示器的 结构。 在共阴极数码管中，如果将 8 个发光二极管 的 阴极 相互链接起来，倘若要 点亮 a 至 g 内的任何一盏灯，仅仅通过相对应 的端口 ，在这个端口上输入高电平就能够实现该目的。 表 21 代码对应表 显示 字符 共阴极 段码 共阳极 段码 显示 字符 共阴极 段码 共阳极 段码 0 3FH C0 8 7FH 80H 1 06H F9 9 6FH 90H 2 5BH A4 A 77H 88H 3 4FH B0 B 7CH 83H 4 66H 99H C 39H C6 5 6DH 92H D 5EH A1H 6 7DH 82H E 79H 86H 7 07H F8 F 71H 8EH 在表 21 中，对共阳极与共阴极的 LED 显示器内，数字、字母与显示代码之间的对哈尔滨剑桥学院毕业设计 9 应关系进行了汇总。 输入低电平的情况下将是数码管中的段处于截止状态。 例如：想要数码管显示数字“ 3”，那么想要显示这个数字的话，只需要把对应的 a、 b、 c、 d、 g 段中输入高电平信号即可，与此同时在其它段内输入低电平信号。 输入完成以后，就能成功将数码管中的数字“ 3”实现点亮。 共阴级以及共阳级结构的 LED 显示器中，所有的笔划段名和安排位置都具有一致性。 在二极管导通的情况下，每个二极管相对的笔划段都将被点亮，并通过点亮的笔划段进行有规则的组合，并对各种字符进行最终的显示。 8 个笔划段 h、 g、 f、 e、 d、 c、 b、 a，分别对应 1 个字节，也就是 8 位的 D DD D D D D D0。 所以，通过 8 位二进制码就能够对想要显示的字符和字形代码进行表示。 LED 显示器 的点亮形式主要有以下两种，第一种是静态显示，还有一种是 动态显示。 在 本 文的电子记分牌系统中，使用的应为 动态显示 型。 静态显示，意思是说每个显示器必须占有独立的，而且能够实现 锁存功能的 I/O 界面 ，并将其用在 笔划段字形代码 中。 这种情况下， 单片机 仅需要将要 显示的字形代码发送到界面电路， 然后就不必需要更多的关注了。 在显示新数据信息的情况下 ， 系统会 再 次发送新型的字形码。 所以，利用这种方法，在单片机内部，将大幅度的减少 CPU 开销 [12]。 静态显示电路的优点为： 在同一时间 内能够 显示 不一样的字符，然而，它的 缺点就是占用端口资源较多 [13]。 动态显示，意思是说把需要显示的多位 LED 显示器，通过利用一个 8 位的段选端口，并通过动态扫描形式，一位一位地轮流点亮各位显示器。 数码管动态显示接口属于单片机应用实践中最为普 遍的一种现实手段。 数码管动态显示电路中，它的驱动一般是用把所有数码管的 8 个显示笔划，例如 a，b， c， d， e， f， g， dp的同名端相互连接在仪器。 然后，让每个数码管的公共极 COM 进行增加，实现位选通的控制电路形式。 位选通在一般情况下，是为独立型的 I/O 线实施控制。 在单片机输出字形码的情况下，如果能够将全部数码管接收到完全一样的字形码，哪个数码管能够显示出字形，完全由单片机对位选通 COM 端电路的控制实现。 因此，仅需要把需要显示的 数码管的选通控制启动，然后借助这点实现字形的展示。 没有被选通的数码管一般情况下 是不会被点亮的。 利用分时轮换形式，可以实现对数码管的 COM 端控制，并且通过全部数码管实现轮流受控的显示方式。 上述所说的，这就是动态驱动 型 [14]。 哈尔滨剑桥学院毕业设计 10 当数码管中的字符进行轮流显示的情况下，每位数码管的点亮时间仅仅需要 1～ 2ms，而且人的视觉暂留现象和发光二极管的余辉效应能够让观察者产生错觉。 虽然，在实际使用中，所有位的数码管并不是在同一时间被点亮，而是仅仅通过扫描形式。 由于在扫描的过程比较快，因此使得这种显示方式具有一定的稳定性。 本系统的数码管显示器不会有闪烁感。 动态显示和静态显示的显示效果具有相似性，并且可 以节约大量的 I/O 端口 [15]。 每位 LED 显示器 的 单独占用 8 根端口线 ，其连接形式从图 26 所示。 所以，当 数据处于较多的情况下，实际中一般不选用这种设计方案，而是选择数码管的 动 态显示连接方案。 图 26 LED 显示器 8 根端口线连接形式 4 位 LED 显示器简单的动态显示电路 如图 27 所示。 图 27 4 位 LED 显示器动态 显示图 本文 设计 的 LED 显示器动态显示电路 如 图 28 所示。 哈尔滨剑桥学院毕业设计 11 图 28 LED 显示器动态显示电路 在上图中， 单片机的 P2 端口用来 控制 4 位 LED 的段选码。 其中， T_ T_ T_T_4 分别对应的是 4 位 LED 的位选码。 A_ A_ A_ B_ B_ B_3 分别对应的为两个 3 位 LED 的位选码。 因为，全部的 段选码 都是相互 连在一起， 这就需要在 同一瞬间 内，只允许系统 显示同一种字符。 在 要显示不同字符 的情况下 ， 可以通过利用位选码从而实现有效的 控制。 本文中的电子记分牌的相关数据都是利用 P2 口 传送出去的。 输出的数据信息被送入74HC373 锁存器的输入端口 内，通过 74HC373 锁存器将 数据 进行锁存 ， 然后再将其送进各个数码管进行显示。 74HC373 芯片 74HC373 锁存器 是一种具有 三态缓冲输出的 8D 透明锁存器。 74HC373 的 管脚 结构图如 图 29 所示。 哈尔滨剑桥学院毕业设计 12 图 29 74HC373 锁存器 在 三态允许控制端 OE 是低电平的情况下 ， Q0～ Q7 将会是正常逻辑状态。 通过它能够驱动负载或者 总线 系统。 在 OE 是高电平的情况下 ， Q0～ Q7 的状态将会呈现一种 高阻态 的形态。 这种形态将不会驱动总线，同时也不会成为总线的负载。 但是，这种形态不会被锁存器中的逻辑操作干扰。 在 锁存允许端 LE 是高电平的情况下 ， Q 将根据 数据 D 的变化而随之改变。 在 LE 是低电平的情况下 ， D 将被锁存在已经 建立的数据电平 中。 在 LE 端施密特触发器的输入 出现 滞后作用 的情况下 ， 能够让交流和直流噪声抗。