計算機控制技術畢業(yè)設計---基于智能短跑計時器的設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計論文</b></p><p>　　作者 學號 </p><p>　　系部 電子信息學院 </p><p>　　專業(yè) 計算機控制技術 &

2、lt;/p><p>　　題目 基于智能短跑計時器的設計 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　評閱教師 </p><p>　　畢業(yè)設計(論文)中文摘要</p&

3、gt;<p>　　畢業(yè)設計(論文)外文摘要</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 設計簡介2</p><p>　　2 系統(tǒng)設計方案3&

4、lt;/p><p>　　2.1 系統(tǒng)設計方案的提出3</p><p>　　2.1.1方案一3</p><p>　　2.1.2方案二4</p><p>　　2.1.3方案三5</p><p>　　2.2 方案的確定5</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設計6</p><p

5、>　　3.1 主電路設計7</p><p>　　3.2 控制臺電路設計7</p><p>　　3.3 信號裝置設計8</p><p>　　3.4監(jiān)測裝置設計10</p><p>　　3.4.1 監(jiān)測裝置激光發(fā)射器10</p><p>　　3.4.2 監(jiān)測裝置接收轉換器10</p><

6、;p>　　3.4.3 監(jiān)測裝置與系統(tǒng)的連接11</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)13</p><p>　　4.1主程序設計13</p><p>　　4.2 搶跑處理20</p><p>　　4.3 計時處理23</p><p>　　4.4 成績查詢25</p><p>　　

7、5 系統(tǒng)說明及注意事項26</p><p>　　5.1 系統(tǒng)功能及性能26</p><p>　　5.2 使用說明27</p><p>　　5.3 注意事項28</p><p><b>　　結論28</b></p><p><b>　　致謝29</b></p&

8、gt;<p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　在電子技術飛速發(fā)展的今天，電子產品的人性化和智能化已經非常成熟，其發(fā)展前景仍然不可估量。如今的人們需求的是一種能給自己

9、帶來方便的電子產品，當然最好是人性化和智能化的，如何能做到智能化呢？單片機的引入就是一個很好的例子。單片機又稱單片微型計算機，也稱為微控制器，是微型計算機的一個重要分支，單片機是20世紀70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是集CPU，RAM，ROM，I/O接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片上的器件。單片機的誕生標志著計算機正式形成了通過計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩個分支。目前單片機已滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單

10、片機的蹤跡。在我們身邊，由單片機作為主控制器的全自動洗衣機、高檔電風扇、電子廚具、變頻空調、遙控彩電、錄像機、VCD/DVD機、組合音響、電子琴等。單片機已在廣闊的計算機應用領域中表現(xiàn)得淋漓盡致，出盡了風頭。從家用消費類電器到復印機、打印機、掃描儀、傳真機等辦公自動化產品；從智能儀表、工業(yè)測控裝置到CT、MRI、γ刀等醫(yī)療設備；從數(shù)碼相機、攝錄一體機到航天技術、導航設備、現(xiàn)代軍事裝備；從形形色色的電子貨幣如電話卡、水電氣卡到身份識別卡、

11、門</p><p>　　近年來，隨著人們生活水平的提高，社會經濟的發(fā)展，人們開始考慮精神生活的享受，并開始注重身體素質的提高。隨著全民健身運動的深入，田徑運動已逐步融入到現(xiàn)代人們的生活中。目前，各種群眾競技性運動會的計時依舊停留在傳統(tǒng)的人工秒表階段。人工秒表由于受到計時操作人員的反應差異以及實踐經驗等主客觀因素的影響，測量精度和一致性都無法保證。而隨著現(xiàn)代電子技術的廣泛應用，電子計時儀已開始應用于田徑比賽中，一定

12、程度上提高了工作效率和計時的準確性。然而，對于一般競賽組織單位而言，電動計時系統(tǒng)價格過于昂貴，從而嚴重制約了它的推廣使用。 </p><p>　　針對以上實際情況，本人利用單片機設計了一套新型的短跑計時系統(tǒng)。它不僅能精確計時，準確地分辯各跑道運動員的比賽成績，并能在運動員沖過終點時記錄該運動員的比賽成績，實時性優(yōu)于人工秒表。另外，該裝置還具有一致性好，使用便捷，價格低廉等優(yōu)點。</p><p&

13、gt;<b>　　1.2 設計簡介</b></p><p>　　短跑規(guī)則規(guī)定每位選手必須采用蹲踞式起跑及使用起跑器。在槍響之前發(fā)令員要發(fā)“預備”及“各就位”口令讓參賽者完成有關準備動作。在槍聲響起前參賽者有任何起跑動作，屬起跑犯規(guī)。目前短跑采取的是 “一次搶跑”起跑原則，每次短跑比賽中只允許發(fā)生一次搶跑事件，第一次搶跑的運動員將不會遭到處罰，而第二次搶跑的運動員則將被罰出場，即使第一次搶跑的

14、不是他。對于短跑賽道規(guī)則要求整個過程中參賽者不得越出其指定之賽道。</p><p>　　根據要求，以AT89C51單片機為核心設計短跑計時器。系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)測裝置，控制信號裝置，信號裝置，控制臺等部分組成?，F(xiàn)場監(jiān)測裝置由激光發(fā)射器和激光接受其組成，每個賽道上的起點和終點均安置一現(xiàn)場監(jiān)測裝置，起跑線上的現(xiàn)場監(jiān)測裝置負責監(jiān)視參賽者是否搶跑，終點線上的現(xiàn)場監(jiān)測裝置負責向控制臺發(fā)送記錄該參賽者成績的信號?？刂菩盘栄b置有信號

15、燈和語音設備組成，起跑線上的每個賽道上均設置紅、綠、黃三信號燈和語音設置，以便使每位參賽者都能公平一致的得到發(fā)令信號。顯示裝置負責顯示比賽已進行時間和比賽結束后顯示每個賽道上參賽者的成績以及搶跑的賽道?？刂婆_上配有有一系列按鍵，由操作人員控制。當系統(tǒng)開啟后系統(tǒng)處于就緒狀態(tài)，賽道上只有紅色信號燈亮，顯示器狀態(tài)位顯示 “AA”等待發(fā)令人員在控制臺按鍵發(fā)令。第一輪當操作人員按“命令”按鍵時顯示狀態(tài)位器顯示 “BB”，起跑線上的語音設備都發(fā)出“

16、嘀嘀嘀”三聲。若有人搶跑則切換到第二輪，若無人搶跑再按“命令”按鍵信號燈切換成黃色信號燈亮，顯示器狀態(tài)位顯示“CC”，語音裝置發(fā)出“嘀嘀”兩聲。第一輪按第二次“命令”鍵后，若有人搶跑則進入第二輪，若無人搶跑操作人員再按“命令”按鍵，</p><p>　　本次設計注重對單片機工作原理以及鍵盤控制及顯示原理的理解，以便今后自己在單片機領域的學習和開發(fā)打下基礎，提高自己的動手能力和設計能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的理論

17、知識，做到理論和實踐相結合。本次設計的重要意義還在于對單片機的內部結構和工作狀態(tài)做更進一步的了解，同時還對單片機的接口技術，中斷技術，定時/計數(shù)器技術，存儲方式和控制方式作更深層次的了解。此次設計更進一步了解基本電路的設計流程，提高自己的設計理念，豐富自己的理論知識，鞏固所學知識，使自己的動手動腦能力有更進一步提高，為自己今后的學習和工作打好基礎，為自己的專業(yè)技能打好基礎。</p><p><b>　　

18、2 系統(tǒng)設計方案</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)設計方案的提出</p><p>　　本設計是基于89S51單片機的的鍵盤控制、顯示電路、以及監(jiān)測裝置等方面設計。從系統(tǒng)的設計功能上看，系統(tǒng)可分為三大部分，即監(jiān)測部分、鍵盤輸入控制部分和顯示部分，其中監(jiān)測部分是重點。而且該系統(tǒng)對實時性和精確度要求特別高。針對每一個部分都有不同的設計方案，起初我擬定了下面幾種方案：</

19、p><p><b>　　2.1.1方案一</b></p><p>　　現(xiàn)場監(jiān)測裝置利用條形碼識別技術，通過無線電技術和系統(tǒng)傳送信息，在每一位參賽者的運動服上貼一張條形碼，只需在起跑線和終點線分別放置一激光掃描槍，當掃描到條形碼時，監(jiān)測裝置通過無線電把掃描到的信息傳送給系統(tǒng)，系統(tǒng)收到后可以識別參賽者的身份信息，并可以進行一些控制。鍵盤控制采用矩陣掃描鍵盤，可以用普通按鍵構成

20、4×4矩陣鍵盤，直接接到89S51單片機的P0口，高四位作為行，低四位作為列，通過軟件完成鍵盤的掃描和定位。顯示部分采用動態(tài)顯示，采用移位寄存器74LS164和譯碼器74LS138通過顯示驅動程序驅動七段數(shù)碼管顯示。此方案單片機的I/O口占用較少，可以節(jié)約單片機接口資源，理論上實現(xiàn)簡單，可以擴展適用范圍，可以應用到長跑，無人數(shù)限制，使用方便。但實時性不好，激光槍掃到條形碼后要進行處理，把信息發(fā)送給系統(tǒng)后系統(tǒng)還需處理，技術要求高

21、，精度要求高，抗干擾能力差，可靠性不好，在運動員穿過的瞬間掃描槍可能無法掃描到運動員身上的條形碼。此外精密條形碼掃描技術成本高，難以實現(xiàn)。</p><p><b>　　2.1.2方案二</b></p><p>　　由于激光具有相干性好、方向性強、發(fā)散角小、亮度高等特點，故每個監(jiān)測裝置用一對激光發(fā)射/接收器來實現(xiàn)，起跑線和終點線的每個賽道上都安裝一個監(jiān)測裝置，當無人經過

22、監(jiān)測裝置時監(jiān)測裝置輸出高電平給系統(tǒng)，當運動員經過檢測裝置時，監(jiān)測裝置發(fā)送低電平給系統(tǒng)，監(jiān)測裝置與單片機相連采用“矩陣式鍵盤掃描技術” 可以將監(jiān)測裝置的輸出口接成構成4×4矩陣式，直接接到89S51單片機的P0口，高四位作為行，低四位作為列，通過軟件完成監(jiān)測裝置的掃描和定位以確定賽道。鍵盤控制采用獨立是式鍵盤，每個按鍵的"接零端"均接地，每個按鍵的"測試端"各接一條輸入線，通過檢測輸入線的

23、電平狀態(tài)就可以很容易地判斷哪個鍵被按下了，這種方法操作速度高而且軟件結構很簡單。這種方法比較適合按鍵較少或操作速度較高的場合。顯示部分采用靜態(tài)顯示方法，所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機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)據時，再發(fā)送新的字形碼。使用這種方法可以適合每一輪參賽人數(shù)較多的場合，外界干擾對系統(tǒng)的影響小，但系統(tǒng)對監(jiān)測裝置的掃描定位影響系統(tǒng)

24、的實時性，故該</p><p><b>　　2.1.3方案三</b></p><p>　　該方案是對第二種方案的改進，現(xiàn)場監(jiān)測裝置的硬件設計采用第二種方案的激光發(fā)射/接收器裝置，起跑線和終點線的每個賽道上仍都安裝一個監(jiān)測裝置，但每個監(jiān)測裝置的輸出口加了一個非門作為輸出。與單片機相連時單片機的P0口和P1.0,、P1.1口連接到8位串行口接收端RXD后與單片機的P3.2

25、、P3.3口相連，采用外部中斷源的擴展方法利用中斷技術進行監(jiān)測裝置的定位，然后進行起點搶跑或終點計時處理。鍵盤控制仍采用獨立是式鍵盤，每個按鍵的“接零端”均接地，每個按鍵的“測試端”各接一條輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易地判斷哪個鍵被按下了。顯示裝置采用第一種方案中的動態(tài)顯示，采用移位寄存器4094顯示驅動程序驅動七段數(shù)碼管顯示。該方案設計的系統(tǒng)每輪至多允許8名運動員同時跑，而且占用單片機I/O口較多，但該方案的實時性好，

26、可靠性好，易于實現(xiàn)，而且一般的田徑跑道幾乎最多只能同時容納8人，該方案能滿足大多數(shù)場合田徑短跑比賽計時要求。</p><p><b>　　2.2 方案的確定</b></p><p>　　好的設計方案能使事半功倍，能以最低的成本滿足系統(tǒng)功能和性能上的要求。不好的設計方案可能成本高，最致命的是功能和性能無法滿足系統(tǒng)的要求，致使系統(tǒng)無法正常工作。所以確定好的設計方案是順利完

27、成系統(tǒng)設計的前提。</p><p>　　本設計對系統(tǒng)的實時性和可靠性要求較高，在很短的是時間內可能有多個人幾乎同時到達終點，因此系統(tǒng)的精確度必須很高才能測出微小的差距，如果可靠性和實時性不夠高也可能造成系統(tǒng)無法在很短的時間內處理多個記錄，造成部分人的成績丟失。因此，實時性和可靠性的影響對該系統(tǒng)是致命的。</p><p>　　由于本次設計只是對所學知識的一次實踐，設計要求簡單，容易實現(xiàn)，成本

28、低。比較以上三種設計方案，第一種方案理論上非常完美，占用I/O口少，節(jié)約單片機接口資源，理論上無空間限制、無人數(shù)限制，可以擴展適用范圍，可以應用到長跑，使用方便等優(yōu)點但憑現(xiàn)有水平實現(xiàn)起來非常困難，而且抗干擾能力差，實時性和可靠性很難保證。第二種方案抗干擾性，可靠性和實時性都優(yōu)于第一種方案，但各種性能還不能滿足計時系統(tǒng)的要求。第三種雖然功能上不如前兩種方案，但能滿足大多數(shù)情況下的使用要求，在性能上，實時性、可靠性較好、精確度等很多指標都遠

29、遠優(yōu)于前兩種方案，并且容易實現(xiàn)，成本也較低。綜上，所以第三種設計方案比較適合本次設計，故選擇第三種方案作為本次設計的方案。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　硬件的設計應考慮到軟件的設計要考慮到軟件的可實現(xiàn)性，只有軟硬件達到最好的結合才能顯示出系統(tǒng)的優(yōu)越性，所以軟硬件設計要想結合。</p><p>　　根

30、據設計任務與要求，可初步將系統(tǒng)分為五大功能模塊：主電路模塊、監(jiān)測裝置電路模塊，信號電路模塊、控制臺電路模塊和 5V穩(wěn)壓電源模塊。</p><p>　　進一步細說，主電路選用AT89S51作為中央處理器；監(jiān)測裝置電路用一對激光發(fā)射/接收器組成；控制電路由“發(fā)令鍵”、“成績查詢鍵”UP“鍵”、“DOWN”鍵、“復位”鍵，5個按鍵組成；信號電路蜂鳴器、信號燈、顯示器組成，顯示器由七個數(shù)碼管和4094移位寄存器組成；音響

31、電路用蜂鳴器； 穩(wěn)壓電路把電源電壓穩(wěn)定在 5V。系統(tǒng)整體的模塊圖如圖3所示。</p><p>　　圖3 系統(tǒng)整體模塊圖</p><p><b>　　3.1 主電路設計</b></p><p>　　主電路是整個系統(tǒng)的核心部分，以89S51單片機為中央處理器。主電路模塊包括現(xiàn)場監(jiān)測模塊、信號模塊、控制模塊，復位模塊和晶振電路模塊等幾部分組成。<

32、;/p><p>　　現(xiàn)場監(jiān)測模塊接P0口、P3.2和P3.3。監(jiān)測裝置與系統(tǒng)連接采用外部中斷源擴展的連接方法，每個賽道的起點和終點都安裝監(jiān)測裝置，同一賽道起點和終點的兩個監(jiān)測裝置經過保護電阻連接到單片機P0口上的同一接口上，然后P0口通過8位串行口接收端RXD連接到外部中斷接口P3.2和P3.3上。</p><p>　　信號模塊接P1口、P2口的P2.0、P2.1、P2.2和P3口的P3.0。

33、P1口連接信號模塊的顯示器，其中P1.0、P1.1連接道號狀態(tài)顯示器，P1.2、P1.3連接分顯示器，P1.4、P1.5連接秒顯示器，P1.6、P1.7連接毫秒顯示器。P2口中，P2.0、P2.1、P2.2口連接信號模塊的紅色信號燈、黃色信號燈和綠色信號，其中P2.0連接紅燈，P2.1連接黃燈，P2.2連接綠燈。P3.0連接蜂鳴器。</p><p>　　控制模塊由P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、和RST五

34、個接口連接。其中，P2.3接“發(fā)令”按鍵，P2.4連接“顯示成績”按鍵， P2.5連接”UP”按鍵，P2.6連接“DOWN”按鍵。</p><p>　　3.2 控制臺電路設計</p><p>　　控制臺由“復位”按鍵電路、“命令”按鍵電路、“查看結果”按鍵電路、“UP”按鍵電路以及“DOWN”按鍵電路組成?？刂颇K由P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、和RST五個接口連接。</p

35、><p>　　P2.3接“發(fā)令”鍵，P2.4連接“顯示成績”鍵， P2.5連接”UP”鍵，P2.6連接“DOWN”鍵。</p><p>　　復位電路連接+V電源、地線，通過電容、電阻、和按鍵接在單片機的VCC、RST、VSS三接口上。復位電路是連接電源和單片機的通道，負責向系統(tǒng)提供電源和復位。其功能是復位到系統(tǒng)初始化狀態(tài)，而且其功能的實現(xiàn)是通過硬件電路來實現(xiàn)的。</p><

36、p>　　圖3-2是控制臺電路的電路連接、信號燈電路的連接以及音響設備電路的連接的原理圖。</p><p>　　3.3 信號裝置設計</p><p>　　信號電路由顯示器，信號燈、音響設備組成。</p><p>　　顯示裝置用的設計采用移位寄存器4094與數(shù)碼桿連接的方法。其中，道號狀態(tài)顯示器由兩個4094移位寄存器和兩位數(shù)碼管組成，接在P1.0、P1.1兩個接

37、口；分顯示器也由兩個4094移位寄存器和兩位數(shù)碼管組成，接在P1.2、P1.3兩個接口；秒顯示器由兩個4094移位寄存器和兩位數(shù)碼管組成，接在P1.4、P1.5兩個接口上；毫秒顯示器由三個4094移位寄存器和三位數(shù)碼管組成，接在P1.6、P1.7兩個接口。其連接原理圖見圖3-3。</p><p>　　信號燈由紅色信號燈、黃色信號燈、綠色信號燈組成。其中P2.0接紅色信號燈、P2.1接黃色信號燈、P2.2接綠色信號

38、燈。</p><p>　　音響設備使用驅動電路連接蜂鳴器，用單片機的P3.0接口連接蜂鳴器的驅動設備。</p><p>　　信號燈和音響設備電路的連接見圖3-2。</p><p>　　圖3-2 控制臺電路原理圖</p><p>　　圖3-3 顯示器電路原理圖</p><p><b>　　3.4監(jiān)測裝置設計&l

39、t;/b></p><p>　　由于激光具有相干性好、方向性強、發(fā)散角小、亮度高等特點，故每個監(jiān)測裝置用一對激光發(fā)射/接收器來實現(xiàn)。激光發(fā)射器放置在賽道的一側，激光接收器安置在賽道對應的另一側，是激光發(fā)射器發(fā)射的激光束恰好射到激光接收裝置的感應器上。當系統(tǒng)啟動后，無人經過監(jiān)測裝置時激光發(fā)射器發(fā)射的激光直接照射到激光接收器的感應器件上，此時激光接收裝置輸出一個高電平給系統(tǒng)。當運動員經過現(xiàn)場監(jiān)測裝置時，激光發(fā)射

40、器到激光束接收器間的激光束被運動員的身體遮擋住，此時激光接收裝置的感應器上無法接收到激光的照射，故此時激光接收裝置輸出低電平給系統(tǒng)。</p><p>　　3.4.1 監(jiān)測裝置激光發(fā)射器</p><p>　　激光發(fā)射器是現(xiàn)場監(jiān)測裝置的組成部分，負責產生激光信號并發(fā)送給激光接收裝置。圖3-2-1是激光發(fā)射器裝置的電路原理圖。該裝置由PIC12C508A芯片、9014三極管、和激光發(fā)射管等器件連

41、接組成，在+5V的電壓下，激光發(fā)射管LD發(fā)射出激光束。</p><p>　　圖3-4-1 激光發(fā)射器電路原理圖</p><p>　　3.4.2 監(jiān)測裝置接收轉換器</p><p>　　激光接收器是現(xiàn)場監(jiān)測裝置的重要組成部分，負責監(jiān)視激光發(fā)射器和自己之間的激光路是否暢通，并對檢測到的信息進行處理，并發(fā)送給系統(tǒng)。若有物體遮擋激光發(fā)射器和激光接收器之之間的激光路，則輸出低

42、電平表示有人通過，若激光路暢通則輸出高電平表示無運動員通過。</p><p>　　激光接收器的電路原理圖如圖3-4-2所示。圖中的IRM8881V可對接收到的激光信號進行放大，并具有解調功能，而鎖相環(huán)則起譯碼作用。將鎖相環(huán)的壓控振蕩頻率調到由軟件確定的編碼頻率，則當接收器接收到激光器發(fā)射的編碼調制信號并經接收器放大、解調譯碼后，在LM567的8端輸出一個低電平信號，則在PNP晶體管的集電極輸出一個高電平，從而完成

43、對發(fā)射信號的接收和把監(jiān)測到的信號通過OUT發(fā)送給系統(tǒng)的任務。與單片機連接時，只需把OUT與單片機的相關接口直接相連即可。</p><p>　　圖3-4-2 激光接收器的電路原理圖</p><p>　　3.4.3 監(jiān)測裝置與系統(tǒng)的連接</p><p>　　設計好系統(tǒng)監(jiān)測裝置后的任務就是把現(xiàn)場監(jiān)測裝置和單片機連接起來該系統(tǒng)有8個賽道，每個賽道上的起點和終點都要安置現(xiàn)場監(jiān)

44、測裝置，起點的裝置負責監(jiān)視運動員是否搶跑，終點上的監(jiān)測裝置負責監(jiān)測運動員是否到達終點。但為了節(jié)省I/O接口，可以把同一賽道上的兩個監(jiān)測裝置的輸出端連接到單片機的統(tǒng)一接口，可以用軟件來實現(xiàn)它們的功能。</p><p>　　8個賽道上的監(jiān)測裝置與單片機上對應8個接口連接后，監(jiān)測裝置就可以把檢測到的信息傳送到單片機。然后采用外部中斷源擴展方法把8個接口和一個8位串行口接收端RXD連接起來連接到單片機兩外部中斷接口上。這

45、樣當監(jiān)測器向系統(tǒng)發(fā)送消息后，系統(tǒng)就可以分辨出是哪一個接口接收到的信號，即可以分辨出是哪一個賽道上的運動員。</p><p>　　圖3-2-3是監(jiān)測裝置與系統(tǒng)連接的示意圖。如圖監(jiān)測裝置與系統(tǒng)連接可采用外部中斷源擴展的連接方法，每個賽道的起點和終點都安裝監(jiān)測裝置，同一賽道起點和終點的兩個監(jiān)測裝置經過保護電阻連接到單片機P0口上的同一接口上，然后P0口通過8位串行口接收端RXD連接到外部中斷接口P3.2和P3.3上。&

46、lt;/p><p>　　圖3-4-3 監(jiān)測裝置連接電路原理圖</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)　　</p><p>　　系統(tǒng)軟件模塊分為：主程序模塊，搶跑中斷1處理模塊，計時中斷0處理模塊，成績查詢模塊</p><p><b>　　4.1主程序設計</b></p><p>　　在硬件連接中，P0口

47、和現(xiàn)場監(jiān)測裝置相連并與P3.2、P3.3相連。P2.0連接紅燈，P2.1連接黃燈，P2.2連接綠燈。P2.3連接“發(fā)令”鍵，P2.4連接“顯示成績”鍵，，P2.5連接”UP”鍵，P2.6連接“DOWN”鍵。P1.0、P1.1連接道號狀態(tài)顯示器，P1.2、P1.3連接分顯示器，P1.4、P1.5連接秒顯示器，P1.6、P1.7連接毫秒顯示器。P3.0連接蜂鳴器。</p><p>　　存儲單元中用，30H—37H單元

48、依次存放1—8賽道的道號和狀態(tài)，38H—3FH存儲1—8賽道用時的分鐘數(shù)，40H—47H存儲1—8賽道用時的數(shù)鐘，48H—4FH存儲1—8賽道用時的毫秒數(shù)。用51H存儲開跑以來時間的分鐘數(shù)，52H存儲秒數(shù)，53H存儲毫秒數(shù)。</p><p>　　代碼中用XSZ模塊顯示道號和狀態(tài)，用XSF模塊顯示分鐘數(shù)，XSM模塊顯示秒數(shù)，XSHM模塊顯示毫秒數(shù)。INT0模塊處理中斷0計時處理，INT1模塊處理中斷1搶跑處理。&l

49、t;/p><p>　　初始化時，賽道1—8的狀態(tài)分別為1A、2A、3A、4A、5A、6A、7A、8A，賽道1—8的分鐘數(shù)，秒鐘數(shù)，毫秒數(shù)都為0。狀態(tài)顯示器顯示十六進制數(shù)據，分鐘顯示器、秒數(shù)顯示器、毫秒顯示器都顯示十進制數(shù)據。</p><p>　　圖4-1是主程序流程圖。</p><p>　　圖4-1主程序流程圖</p><p><b>

50、　　這程序代碼如下：</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　LJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0003H</b></p><p><b>　　LJMP INT0</b

51、></p><p><b>　　ORG 0013H</b></p><p><b>　　LJMP INT1</b></p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><p>　　MAIN:MOV R4,#0H;存放計數(shù)器數(shù)據</p>&

52、lt;p>　　MOV 30H,#1AH</p><p>　　MOV 31H,#2AH</p><p>　　MOV 32H,#3AH</p><p>　　MOV 33H,#4AH</p><p>　　MOV 34H,#5AH</p><p>　　MOV 35H,#6AH</p><p>　　

53、MOV 36H,#7AH</p><p>　　MOV 37H,#8AH</p><p>　　MOV 38H,#0</p><p><b>　　……</b></p><p>　　MOV 4FH,#0</p><p>　　MOV 51H,#0AAH</p><p>　　MOV

54、52H,#0H</p><p>　　MOV 53H,#0H</p><p><b>　　CLR EA</b></p><p>　　MOV P0,#0FFH;P0口置高電平</p><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p><b>　　CL

55、R P2.1</b></p><p><b>　　CLR P2.2</b></p><p><b>　　LCALL XSZ</b></p><p><b>　　LCALL XSF</b></p><p><b>　　LCALL XSM</b>&

56、lt;/p><p>　　LCALL XSHM;初始化，狀態(tài)AA</p><p>　　JB P2.3,$;====各就位</p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p><b>　　SETB P3.0</

57、b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p><b>　　SETB P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p>

58、;<p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p>　　SETB P3.0;三聲蜂鳴器</p><p>　　MOV 51H,#0BBH;狀態(tài)顯示BB</p><p><b>　　LCALL XSZ</b></p&

59、gt;<p>　　YB:MOV A,P0</p><p>　　JNZ QP1;===判斷是否有人搶跑</p><p>　　JB P2.2,YB;判斷“預備”</p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p

60、><b>　　SETB P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p>　　SETB P3.0;兩聲蜂鳴器</p><p><

61、b>　　CLR 2.0</b></p><p><b>　　SETB P2.1</b></p><p><b>　　CLR P2.2</b></p><p>　　MOV 51H,#0CCH</p><p>　　LCALL XSZ;狀態(tài)顯示CC</p><p

62、>　　KP:MOV A,P0</p><p>　　JNZ QP1;判斷搶跑</p><p>　　JB P2.2,KP;“起跑”？</p><p>　　QP:CLR EA;禁止中斷</p><p><b>　　CLR 2.0</b></p><p><b

63、>　　CLR P2.1</b></p><p><b>　　SETB P2.2</b></p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p>　　SETB P3.0;一聲蜂鳴器</p><p&g

64、t;　　MOV 51H,#0DDH</p><p>　　LCALL XSZ;狀態(tài)顯示DD</p><p>　　XS1:INC 53H;===========================計時顯示程序</p><p>　　LCALL XSHM;調顯示毫秒</p><p>　　JB P2.2,XSCJ;判斷是否按顯示成

65、績</p><p><b>　　MOV A,53H</b></p><p>　　CJNE A,#999,XS1；判斷是否到99毫秒</p><p>　　XM:INC 52H；到999ms，m+1</p><p><b>　　LCALL XSM</b></p><p&

66、gt;　　MOV 53H,#0；ms清0</p><p><b>　　MOV A,52H</b></p><p>　　CJNE A,#2,KZD</p><p>　　CJNE A,#59,XS1；判斷是否到59s</p><p>　　KZD:SETB IT0</p><p><b

67、>　　SETB EX0</b></p><p><b>　　CLR IT1</b></p><p><b>　　CLR EX1</b></p><p>　　SETB EA;開跑兩秒允許中斷0，禁止中斷1</p><p><b>　　LJMP XS1</b&

68、gt;</p><p>　　XF:INC 51H；59s，f+1</p><p><b>　　LCALL XSF</b></p><p>　　MOV 52H,#0；s清零</p><p><b>　　SJMP XS1</b></p><p>　　QP1:S

69、ETB IT1;==========搶跑處理模塊</p><p><b>　　SETB EX1</b></p><p><b>　　CLR IT0</b></p><p><b>　　CLR EX0</b></p><p>　　SETB EA;禁止中斷0，允

70、許中斷1</p><p>　　SETB P2.0</p><p><b>　　CLR P2.1</b></p><p><b>　　CLR P2.2</b></p><p>　　MOV 51H,#0AAH</p><p>　　LCALL XSZ;狀態(tài)顯示AA&l

71、t;/p><p><b>　　LCALL XSF</b></p><p><b>　　LCALL XSM</b></p><p>　　LCALL XSHM</p><p>　　JB P2.3,$;等待發(fā)“各就位”命令</p><p><b>　　CLR P3.0&

72、lt;/b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p><b>　　SETB P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</

73、p><p><b>　　SETB P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p>　　SETB P3.0;三聲蜂鳴器</p>&

74、lt;p>　　MOV 51H,#BBH;狀態(tài)顯示BB</p><p><b>　　LCALL XSZ</b></p><p>　　YB1:JB P2.2,$;等待按“預備”</p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY<

75、/p><p><b>　　SETB P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p>　　LCALL TDELAY</p><p>　　SETB P3.0;兩聲蜂鳴器</p>

76、<p>　　MOV 51H,#0CCH;狀態(tài)顯示CC</p><p><b>　　CLR 2.0</b></p><p><b>　　SETB P2.1</b></p><p><b>　　CLR P2.2</b></p><p>　　JB P2.2,$;

77、等待按“跑”</p><p><b>　　LCALL QP</b></p><p>　　TDELAY:MOV R6,#14H;顯示延時子程序</p><p>　　DL1: MOV R7, #19H ;</p><p>　　DL2: DJNZ R7,DL2</p><p

78、>　　DJNZ R6,DL1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　XSSJ:</b></p><p>　　XHM:INC 53H</p><p>　　LCALL XSHM</p><p><b>　　MOV

79、 A,53H</b></p><p>　　CJNE A,#999,XHM</p><p>　　XM:INC 52</p><p><b>　　LCALL XSM</b></p><p><b>　　MOV A,52H</b></p><p>　　CJNE A

80、,#59,XM</p><p>　　XF:INC 51H</p><p><b>　　LCALL XSF</b></p><p>　　XSZ:MOV A,50H；顯示狀態(tài)程序</p><p><b>　　……</b></p><p><b>　　R

81、ET</b></p><p>　　XSF:MOV A,51H;顯示分程序</p><p><b>　　……</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　XSM:MOV A,52H;顯示秒程序</p><p>&

82、lt;b>　　……</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　XSHM:MOV A,53H;顯示毫秒程序</p><p><b>　　……</b></p><p><b>　　RET</b></p>&l

83、t;p>　　XSTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H; 0，1，2，3顯示字型碼</p><p>　　DB 99H,92H,82H,0F8H,; 4，5，6，7顯示字型碼</p><p>　　DB 80H,90H,88H,83H; 8，9，A，B顯示字型碼</p><p>　　DB 0C6H,0A1H,86H,8EH

84、; C，D，E，F(xiàn)顯示字型碼</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　4.2 搶跑處理</b></p><p>　　若第一輪有人搶跑，則系統(tǒng)運行QP1程序，此時系統(tǒng)允許中斷1，不允許中斷0，若此時有人搶跑，則監(jiān)測系統(tǒng)觸發(fā)中斷1，中斷1負責記錄搶跑信息，然后中斷返回。</p>

85、<p>　　搶跑中斷1處理流程圖如圖4-2所示。搶搶跑中斷1處理程序代碼如下：</p><p>　　圖4-2 中斷1流程圖</p><p>　　搶跑中斷1處理程序代碼如下：</p><p>　　INT1:PUSH PSW</p><p><b>　　PUSH ACC</b></p><

86、p>　　JNB P1.0,EXT0</p><p>　　JNB P1.1,EXT1</p><p>　　JNB P1.2,EXT2</p><p>　　JNB P1.3,EXT3</p><p>　　JNB P1.4,EXT4</p><p>　　JNB P1.5,EXT5</p><p>

87、;　　JNB P1.6,EXT6</p><p>　　JNB P1.7,EXT7</p><p>　　EXIT:POP ACC</p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　EXT0:MOV 30H,

88、#1EH</p><p><b>　　LJMP EXIT</b></p><p>　　EXT1:MOV 31H,#2EH</p><p><b>　　LJMP EXIT</b></p><p>　　EXT2:MOV 32H,#3EH</p><p><b>　　

89、LJMP EXIT</b></p><p>　　EXT3:MOV 33H,#4EH</p><p><b>　　LJMP EXIT</b></p><p>　　EXT4:MOV 34H,#5EH</p><p><b>　　LJMP EXIT</b></p><p

90、>　　EXT5:MOV 35H,#6EH</p><p><b>　　LJMP EXIT</b></p><p>　　EXT6:MOV 36H,#7EH</p><p><b>　　LJMP EXIT</b></p><p>　　EXT7:MOV 37H,#8EH</p>

91、<p><b>　　LJMP EXIT</b></p><p><b>　　4.3 計時處理</b></p><p>　　若第一次按“起跑”鍵前無人搶跑，或第一次搶跑第二次按“起跑”鍵，則系統(tǒng)禁止中斷。延時兩秒后系統(tǒng)禁止中斷1，允許中斷0。若此時運動員跑到終點，則監(jiān)測系統(tǒng)觸發(fā)中斷0進行記錄成績。</p><p>

92、　　中斷0的流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 計時中斷0處理流程圖</p><p>　　中斷0處理程序代碼如下：</p><p>　　INT0:PUSH PSW</p><p><b>　　PUSH ACC</b></p><p>　　JNB P1.0,EXT00</p

93、><p>　　JNB P1.1,EXT01</p><p>　　JNB P1.2,EXT02</p><p>　　JNB P1.3,EXT03</p><p>　　JNB P1.4,EXT04</p><p>　　JNB P1.5,EXT05</p><p>　　JNB P1.6,EXT06<

94、/p><p>　　JNB P1.7,EXT07</p><p>　　EXIT0:POP ACC</p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　EXT00: MOV 30H,#1BH</p>&

95、lt;p>　　MOV 38H,51H</p><p>　　MOV 40H,52H</p><p>　　MOV 48H,53H</p><p>　　LJMP EXIT0</p><p>　　EXT01: MOV 31H,#2BH</p><p>　　MOV 39H,51H</p><p>　

96、　MOV 41H,52H</p><p>　　MOV 49H,53H</p><p>　　LJMP EXIT0</p><p>　　EXT02:MOV 32H,#3BH</p><p>　　MOV 3AH,51H</p><p>　　MOV 41H,52H</p><p>　　MOV 4AH,

97、53H</p><p>　　LJMP EXIT0</p><p>　　EXT03:MOV 33H,#4BH</p><p>　　MOV 3BH,51H</p><p>　　MOV 42H,52H</p><p>　　MOV 4BH,53H</p><p>　　LJMP EXIT0</p&

98、gt;<p>　　EXT04: MOV 34H,#5BH</p><p>　　MOV 3CH,51H</p><p>　　MOV 43H,52H</p><p>　　MOV 4CH,53H</p><p>　　LJMP EXIT0</p><p>　　EXT05: MOV 35H,#6BH</p&g

99、t;<p>　　MOV 3DH,51H</p><p>　　MOV 44H,52H</p><p>　　MOV 4DH,53H</p><p>　　LJMP EXIT0</p><p>　　EXT06: MOV 36H,#7BH</p><p>　　MOV 3EH,51H</p><p

100、>　　MOV 45H,52H</p><p>　　MOV 4EH,53H</p><p>　　LJMP EXIT0</p><p>　　EXT07: MOV 37H,#8BH</p><p>　　MOV 3FH,51H</p><p>　　MOV 47H,52H</p><p>　　MOV

101、 4FH,53H</p><p>　　LJMP EXIT0</p><p><b>　　4.4 成績查詢</b></p><p>　　當按“查詢結果”按鍵時，屏幕上狀態(tài)位顯示道號和狀態(tài)，對應顯示該道所用的時間。若道號后的狀態(tài)為E，則表示該道運動員搶跑。若道號后的狀態(tài)為A，則表示該道缺跑。若道號后的狀態(tài)為B，則表示后面對應的時間有效。</p

102、><p>　　當按“查詢結果”時顯示第一道狀態(tài)和結果，按“UP”顯示上一賽道狀態(tài)和結果，若當前是第一賽道則顯示第8賽道狀態(tài)和結果。按“DOWN”時顯示下一賽道狀態(tài)和成績，若當前是第八賽道則顯示第一賽道狀態(tài)和結果。成績查詢程序流程圖如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 查詢成績模塊流程圖</p><p>　　5 系統(tǒng)說明及注意事項　</p><

103、;p>　　5.1 系統(tǒng)功能及性能</p><p>　　該短跑智能計時器不僅為田徑短跑節(jié)省了工作人員，而且使計時更精確、更透明、更公正。</p><p>　　該系統(tǒng)能精確到1ms，這種精確度是傳統(tǒng)計時方法無法達到的。該系統(tǒng)同時為運動員提供了統(tǒng)一的聲音信號和信號燈信號，這對每一位運動員都是公平的。系統(tǒng)對運動員的搶跑和記時處理避免了人為因素，使比賽更公正。該系統(tǒng)推進了體育比賽的信息化和智能

104、化。</p><p><b>　　5.2 使用說明</b></p><p>　　當通電后系統(tǒng)初始化，紅色信號燈亮，顯示器顯示“AA 00 00 000”，此時若現(xiàn)場一切就緒，可按命令鍵，此時相當于發(fā)“各就位”命令，蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀嘀”三聲，紅色信號燈亮，顯示器顯示“BB 00 00 000”。</p><p>　　若第一次按“信號”鍵之后，沒有

105、人搶跑，則可進行第二次按“命令”鍵，此時相當于發(fā)“預備”命令，蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”兩聲，黃色信號燈亮，顯示器顯示“CC 00 00 000”，若有人搶跑則切換到第二輪。</p><p>　　若第一次按“信號”鍵之后沒有人搶跑且第二次按“信號”鍵也無人搶跑，則可以進行第三次按鍵，此時相當于發(fā)“跑”命令，蜂鳴器發(fā)出“嘀”一聲，黃色信號燈亮，顯示器顯示“DD 00 00 000”，若有人搶跑則切換到第二輪。</p&

106、gt;<p>　　若第一輪中有人搶跑則系統(tǒng)自動切換到第二輪，紅色信號燈亮，顯示器顯示“AA 00 00 000”，若現(xiàn)場一切就緒，可按命令鍵，此時相當于發(fā)“各就位”命令，蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀嘀”三聲，紅色信號燈亮，顯示器顯示“BB 00 00 000”。</p><p>　　操作員可根據現(xiàn)場情況進行再次按“命令”鍵，此時相當于發(fā)“預備”命令，蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”兩聲，黃色信號燈亮，顯示器顯示“CC 00

107、00 000”，此時不需人為考慮槍炮情況，若有人搶跑此時系統(tǒng)會自動記錄搶跑信息，并對搶跑人的記錄進行處理。</p><p>　　之后操作員可再次按“命令”鍵，此時相當于發(fā)“跑”命令，蜂鳴器發(fā)出“嘀”一聲，黃色信號燈亮，顯示器顯示“DD 00 00 000”， 若有人搶跑此時系統(tǒng)會自動記錄搶跑信息，并對搶跑人的記錄進行處理。</p><p>　　當運動員跑到終點，系統(tǒng)會自動記錄結果，若所有運

108、動員都跑到終點之后，操作員可按“顯示結果”按鍵，并通過按“UP”，“DOWN”鍵顯示各個賽道的狀態(tài)和結果，并可根據顯示的狀態(tài)和時間判斷成績。若結果某道的狀態(tài)為“E”，則表明該賽道參賽者搶跑；若某道狀態(tài)為“A”、時間為0，則表示該賽道缺跑；某道的狀態(tài)為“A”時間不為0，則表明該賽道參賽者成績有效。</p><p><b>　　5.3 注意事項</b></p><p>　

109、　該系統(tǒng)使用方便，在為比賽提供了精確、公正的計時功能的同時使用該設備時還應應注意以下事項：</p><p>　　1. 該設備的監(jiān)測器安置高度應為1米左右，在賽道兩側，并使激光發(fā)射器發(fā)射的激光能直接射到接收器的感應部位。</p><p>　　2. 不能使強光照射到監(jiān)測設備接收器的感應設備。</p><p>　　3. 當系統(tǒng)開啟到顯示結果這段期間，應避免其他人、物通過監(jiān)

110、測設備的激光通路，該設備不適應安裝在有樹葉飛落的地方。</p><p>　　4. 當起跑令發(fā)出以后，運動員必須在兩秒以內通過跑道的起點監(jiān)測設備，否則會導致結果為通過起點的時間。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計利用89S51單片機設計短跑智能計時器，不僅包括硬件設計還包含軟件編程。綜合了大學時期學習的各

111、種專業(yè)知識。對硬件的設計包括對現(xiàn)場監(jiān)測裝置的設備和所有設備與單片機連接的電路設計。軟件設計應用了中斷、中斷擴展、定時器等知識。</p><p>　　軟件設計是建立在硬件基礎上的，我認為本次設計中最具特色的地方是合理利用中斷0處理和中斷1處理進行搶跑處理和計時處理，以及利用定時器技術進行計時。</p><p>　　本設計要注意的地方是系統(tǒng)的實時性、可靠性、精確性。還要考慮設計的可行性和設計的

112、價格等因素。這次設計的重點包括以下幾點。</p><p>　　1. 現(xiàn)場監(jiān)測設置的設計,該設計要具有實時性和可靠性、抗干擾性，要求能及時響應。用激光感應技術能達到這些要求。</p><p>　　2. 顯示裝置的設計，顯示器不僅顯示時間還能顯示賽道號和狀態(tài)，能為分辨運動員的成績和成績的有效性提供了依據。</p><p>　　3. 軟件編程的設計，軟件編程綜合利用了IN

113、T0和INT1以及他們的擴展計時，以及定時器技術。這些技術實現(xiàn)了比賽搶跑記錄處理和結果記錄處理，以及計時處理。</p><p>　　此次設計更進一步了解基本電路的設計流程，熟悉了軟件編程方法和技巧，提高自己的設計理念，豐富自己的理論知識，鞏固所學知識，使自己的動手動腦能力有更進一步提高，為自己今后的學習和工作打好基礎，為自己的專業(yè)技能打好基礎。</p><p><b>　　致謝&

114、lt;/b></p><p>　　本課題在選題及研究過程中得到***老師和計算機控制教研室其他一些老師的的悉心指導。****老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。**老師不僅學識淵博令我佩服，他們一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神更讓我受益匪淺！他們是我以后的工作和生活學習的楷模。感謝我的所有老師和同學三年來對我學習、生活的關心和幫助。最后感謝我的母校三年