基于单片机的篮球赛计时计分器器的设计_本科毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的篮球赛计时计分器器的设计_本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

， P1口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。 P1口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入， P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH编程和校验时， P1口作为第八位地址接收。 P2口 ： P2口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， P2口缓冲器可接收，输出4个 TTL门电流，当 P2口被写“ 1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行 存取时， P2口输出地址的高八位。 在给出地址“ 1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写 时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口 ： P3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O口，可接收输出 4个 TTL门电流。 当 P3口写入“ 1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入， 由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为 STC89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 6 表 22 STC89C51特殊功能表 端口引脚 第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输 出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0外部输入） T1（记时器 1外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。 如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH地址上置 0。 此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC指令是 ALE才起作用。 另外，该引脚 8被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时， /EA将内部锁定为 RESET；当 /EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 芯片擦除 整个 PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE管脚处于低电 平 10ms 来完成。 在芯片擦 除 操作中，代码阵列全被写“ 1” 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 7 且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， STC89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支 持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 空闲节电模式 STC89C51有两种可用软件编程的省电模式，它们是空闲模式和掉电工作模 式。 这两种方式是 控制专用寄存器 PCON（电源控制寄存器）中的 PD（ ） 和 IDL（ ）位来实现的。 PD是掉电模式，当 PD=1时，激活掉电工作模 式，单片机进入掉电工作状态， IDL是空闲等待状态，当 IDL=1时，激活空闲 工作模式，单片机进入睡眠状态，如需同时进入两种工作模式，即 PD和 IDL同时为 1，则先激活掉电工作模式。 在空闲工作模式状态， CPU保持睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状 态，这种方式由软件产生。 此时，片内 RAM和所有特殊功能寄存器的内容保持 不变。 空闲模式可由任何允许的中断请求或者硬 件复位终止。 终止空闲工作模式的方法有两种其一是任何一条被允许中断的事件被激活， IDL（ ）被硬件清除，即刻终止空闲工作模式。 程序会首先响应中断，进入中断服务程序，执行完中断服务程序并紧随 RETI（中断返回）指令后，下一条要执行的指令就是使单片机进入空闲模式那条指令后面的一条指令。 其二是通过硬件复位也可以将空闲工作模式终止。 需要注意的是，当由硬 件复位来终止空闲工作模式时， CPU通常是从激活模式那条指令的下一条指令 开始继续执行程序的，要完成内部复位操作，硬件复位脉冲要保持两个机器周 期（ 24个时 钟周期）有效，在这种情况下，内部禁止 CPU访问片内 RAM，而允许访问其他端口。 为了避免对端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令的后一条指令不应是一条对端口或者外部存储器的写入指令。 掉电模式 在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行 的指令，片内 RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。 推出掉 电模式的唯一方法是硬件复位。 复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变 RAM中的内容，在 VCC恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重新启 动并且稳定的工作。 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 8 空闲和掉电模式外部引脚状态如表 23所示 表 23外部引脚状态表 模式 空闲模式 空闲模式 掉电模式 掉电模式 程序存储器 内部 外部 内部 外部 ALE 1 1 0 0 /PROG 1 1 0 0 P0 数据 浮空 数据 浮空 P1 数据 数据 数据 数据 P2 数据 数据 数据 数据 P3 浮空 浮空 数据 数据 程序储存器的加密 STC89C51可使用对芯片上的三个加密位 LB LB LB3[2]进行编程（ P）或者不进行编程（ U）。 当加密位 LB1被编程时，在复位期间， EA断的逻辑电平被采样并锁存，如果单片机上电后一直没有服位，则锁存起的初始值是一个随机数，这个随机数会保存到真正复位为止。 STC89C51的极限参数 表 23 极限参数表 显示器及其接口 显示器是最常用的输出设备，其种类繁多，但在单片机系统设计中最常用 的是发光二极管显示器（ LED）和液晶显示器（ LCD）两种。 由于这两种显示器 结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛的应用。 发光二极管 LED，组成的显示屏 ，每个点都是一个或多个发光二极管，通过控制电路控制二极管的亮与灭来控制点的发光，从而使整个大屏幕显示图案。 液晶显示器 LCD最常见的就是 TFT类型的，它是由光源，液晶光栅，和控制芯 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 9 片组成，他的光源是常亮的白色强光，当光线通过液晶光栅（液晶屏）的时候， 通过电压改变液晶颗粒滤光方向，从而改变每个点的颜色和强度来显示图案。 液晶显示器分很多种类，按显示方式可分为段式，行点阵式和全点阵式。 段 式与数码管类似，行点阵式一般是英文字符，全点阵式可显示任何信息 ， 如汉 字、图形、图表等。 两者之间的区别 ： （ 1）二极 本身发光 ， 液晶本身不发光，只是透射光。 （ 2）二极管体积大，图像质量一般，适合作室外大屏幕，价格较低。 液晶成本较高，面积无法做得很大，但图像质量很好，适合做显示器。 （ 3）二极管耗电大，液晶耗电小。 （ 4）二极管图像刷新率低，液晶的高二者的档次相差比较大，一般来讲在一些图像简单，对成本控制较严格的场合，用二极管，比如商场、银行等服务部门的电子提示窗，街道、百货公司外面的广告宣传窗；而液晶一般都是作计算机显示器、电视、手持设备等对图像质量要求高的场合。 下面介绍发光二极管显示器（ LED）的结构、工作原理及其 接口电路。 下图为典型的数码管：图 24 7段 LED数码管 如上图， LED显示器又称为数码管， LED显示器由 8个发光二极管组成。 中 7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。 LEDD显示器有两种不同的形式：一种是 8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极 LED显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极 LED显示器。 如下图所示。 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 10 图 25 共阴与共阳极 LED显示器 LED显示 器可分为共阳和共阴两种结构，如上图所示。 图上为共阴结构。 即把 8个发光二极管阴极连在一起。 这时如果需要点亮 a到 g中的任何一盏灯，只需要在相应的端口输入高电平即可；输入低电平则截止。 比如我们现在要显示数字“ 3”，则只要在对应的 a、 b、 c、 d、 g段送入高电平，在其他端送入低电平即可，点亮为“ 3”。 共阴和共阳结构的 LED显示器各笔划段名和安排位置是相同的。 当二极管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。 8个笔划段 hgfedcba对应于一个字节（ 8位）的 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用 8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。 例如，对于共阴 LED显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极 hgfedcba各段为 0111011时，显示器显示P字符，即对于共阴极 LED显示器，“ P”字符的字形码是 73H。 如果是共阳 LED显示器，公共阳极接高电平，显示“ P”字符的字形代码应为 10001100（ 8CH）。 表 26列出了共阳极与共阴极 LED显示器显示数字、字母与显示代码之间的对应关系 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 11 表 24 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 0 3FH C0 8 7FH 80H 1 06H F9 9 6FH 90H LED显示器显示方式 点亮 LED显示器有两种方式：一是静态显示；二是动态显 示。 在本次设计中，采用的是静态显示。 所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的 I/O接口用于笔划段字形代码。 这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中 CPU的开销小。 这种电路的优点在于：在同一时间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端 口资源较多。 从下图可以看出，每位 LED显示器需要单独占用 8根端口线，因 此，在数据较多的时候，往往不采用这种设计，而是采用动态显示方式。 图 26 静态显示图 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 12 所谓动 态显示，就是将要显示的多位 LED显示器采用一个 8位的段选端口，然后采用动态扫描一位一位地轮流点亮各位显示器。 下图为 4位 LED显示器动 态显示路。 图 27动态显示图 在此电路中，单片机的 P1口用于控制 4位 LED的段选码： P2口的 ~~于控制 4位 LED位选码。 由于所有的段选码连在一起，所以同一瞬间只能显示同一种字符。 但如果要显示不同字符，则要借助位选码来控制。 （如果 LED为共阴则 ~~高电平，如果 LED为共阳则 ~~。 ） 例如，现在要显示 5678四个数字，则首先应该将“ 5”的显示代码（共阴 LED显示器的显示代码为 6DH，共阳 LED显示器的显示代码为 92H）由 ，然后~~（ LED为共阴则 ~~ 1000，） LED为共阴则~~ 0111）时，则可以看到在数码管 1上显示的数字为“ 5”。 再将显示的数字“ 5”延时 5~10ms，以造成视觉暂留效果；同时代码由。 用同样的方法将其余 3个数字“ 678”送数码管 2， 3， 4显示，于是最后则可以在 4位 LED显示器上看到“ 5678”四个数字。 为了使显示效果更加稳定，可以使每个数码管显示的数字不断的重复，但其中重复频率达到了一定的程度的时候，加之人眼睛本身的视觉暂留效果的作用，便可以看到相当稳定的“ 56。