單片機畢業(yè)設(shè)計-籃球比賽倒計時計分器(論文+外文翻譯+程序)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　籃球比賽計時計分器是為了解決籃球比賽時計分與計時準確的問題。此裝置利用單片機AT89C51完成了計時和計分的功能。本文詳細地介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計過程，采用該裝置可根據(jù)實際情況進行比分修改和時間的準確顯示，具有低功耗，可靠性，安全性以及低成本等特點。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機，籃球賽計時，

2、籃球賽計分 </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背景知識介紹1</p><p>　　1.2 設(shè)計意義2</p><p>　　1.

8、3 設(shè)計目的2</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件介紹3</p><p>　　2.1 MCS-51單片機簡述3</p><p>　　2.1.1單片機AT89C51簡介3</p><p>　　2.1.2 主要特性6</p><p>　　2.1.3 管腳說明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 報警器22</p><p>　　2.6.1報警器的分類22</p><p>　　2.6.2報警器工作原理22</p><p>　　第3章 硬件電路設(shè)計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簡要介紹23</p><p>　　3.1.2 Protel99界面及功能簡述24</p><p>　　3.1.3 Protel99設(shè)計電路步驟25</p><p>　　3.2系統(tǒng)方案設(shè)計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29</p><p>　　3.4 計時電路部分31</p><p>　　3.4.1.振蕩電路31</p><p>　　3.4.2計時電路原理32&

14、lt;/p><p>　　3.4.3計分電路原理圖33</p><p>　　3.4.4 計時電路的工作原理34</p><p>　　3.5計分電路部分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、計分電路原理圖37</p><p>　　3.5.4 計分電路的工作原理38</p><p>　　3.6球賽計時計分器的工作過程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開發(fā)環(huán)境介紹41</p><p&

16、gt;　　4.1.1匯編語言特點簡介41</p><p>　　4.1.2開發(fā)軟件介紹42</p><p>　　4.2軟件設(shè)計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背景知識介紹</b></p><p>　　單片機又稱單片微控制器,它不是完成某

19、一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　單片機自20世紀70年代問世以來，以極其高的性價比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。單片機的優(yōu)點是體積小、重量輕、抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性

20、好，開發(fā)較為容易。例如，80C51系列單片機已有十多年的生命期，如今仍保持著上升的趨勢，就充分證明了這一點。單片機以其一系列優(yōu)點，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、日常消費類產(chǎn)品、玩具等。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以及人民生活的各層次中，如車間流水線控制、自動化系統(tǒng)等、智能型家用電器等。而美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)了新型的8位單片機——AT89系列單片機。他不但具有一

21、般MCS-51單片機的所有特性，而且還擁有一些獨特的優(yōu)點，此次設(shè)計中所用到的AT89C51就是其中典型的代表。</p><p>　　單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，用它來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)在用的全自動滾筒洗衣機，排煙罩VCD等等的家電里面都可以看到它的身影。    </p>

22、;<p>　　單片機是靠程序?qū)崿F(xiàn)功能的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(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70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別。只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。 </p><p>&l

23、t;b>　　1.2 設(shè)計意義</b></p><p>　　單片機的應(yīng)用是具有高度現(xiàn)實意義的。單片機極高的可靠性，微型性和智能性（我們只要編寫不同的程序后就能夠完成不同的控制工作），單片機已成為工業(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中</p><p>　　通過此次基于單片機設(shè)計的籃球計時計分系統(tǒng)，我們可以更清楚詳細的了解單片機程序設(shè)計的基本

24、指令功能、編程步驟和技巧來講述單片機編程，并對MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)和原理進行講述，以及基于單片機開發(fā)應(yīng)用的相關(guān)芯片的工作原理，并且可以在將來的工作和學(xué)習中加以應(yīng)用。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計目的</b></p><p>　　隨著單片機在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多用單片機做控制的球賽計時計分系統(tǒng)也應(yīng)運而產(chǎn)生，如用單片機控制LCD液晶顯示器計時計分器，用

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

26、以了解、熟悉有關(guān)單片機開發(fā)設(shè)計的過程，并加深對單片機的理解和應(yīng)用以及掌握單片機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) 籃球賽計時計分系統(tǒng)包含了8051系列單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成，同時在此基礎(chǔ)上擴展了一些使用性強的外圍接口。</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例與具體連接與編程方法。<

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

28、種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎(chǔ)上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到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

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

30、（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C51提供了高性價比的解決方案。</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。它是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙

31、工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　如圖所示，圖2-1為AT89C51單片機基本構(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

32、引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中端口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(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 管腳說明     VCC：供電電壓。</p><p><b>　　GND：

34、接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(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門電流。P1口管腳寫入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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個T

37、TL門電流。當P3口寫入“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口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 

38、;    RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作

39、外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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，置位無效。    /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p

40、><p>　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。</p><

41、;p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　2.1.4 芯片擦除</p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(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，定時器，計數(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）位來實現(xiàn)的。PD是掉電模式，當PD=1時，激活掉電工作模式，單片機進入掉電工作狀態(tài)，IDL是空閑等待狀態(tài)，當IDL=1時，激活空閑工作模式，單片機進入睡眠狀態(tài)，如需同時進入兩種工作模式，即PD和IDL同時為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，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。程序會首先響應(yīng)中斷，進

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進入空閑模式那條指令后面的一條指令。</p><p>　　其二是通過硬件復(fù)位也可以將空閑工作模式終止。需要注意的是，當由硬件復(fù)位來終止空閑工作模式時，CPU通常是從激活模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個機器周期（24個時鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止CPU訪問

46、片內(nèi)RAM，而允許訪問其他端口。為了避免對端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令的后一條指令不應(yīng)是一條對端口或者外部存儲器的寫入指令。</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)無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重新啟動并且穩(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 程序儲存器的加密</p><p>

48、;　　AT89C51可使用對芯片上的三個加密位LB1、LB2、LB3[2]進行編程（P）</p><p>　　或者不進行編程（U）。當加密位LB1被編程時，在復(fù)位期間，EA斷的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機上電后一直沒有服位，則鎖存起的初始值是一個隨機數(shù)，這個隨機數(shù)會保存到真正復(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，但在單片機系統(tǒng)設(shè)計中最常用的是發(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)簡單，價格便宜，接口容易實現(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，每個點都是一個或多個發(fā)光二極管，通過控制電路控制二極管的亮與滅來控制點的發(fā)光，從而使整個大屏幕顯示圖案。 液晶顯示器LCD最常見的就是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光，當光線通過液晶光柵（液晶屏）的時候，通過電壓改變液晶顆粒濾光方向，從而改變每個點的顏色和強度來顯示圖案。</p><p>　　液晶顯示器分很多種類，按顯示方式可分為段式，行

51、點陣式和全點陣式。段式與數(shù)碼管類似，行點陣式一般是英文字符，全點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>　　（1）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，價格較低。液晶成本較高，面積無法做得

52、很大，但圖像質(zhì)量很好，適合做顯示器。 </p><p>　　（3）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，一般來講在一些圖像簡單，對成本控制較嚴格的場合，用二極管，比如商場、銀行等服務(wù)部門的電子提示窗，街道、百貨公司外面的廣告宣傳窗；而液晶一般都是作計算機顯示器、電視、手持設(shè)備等

53、對圖像質(zhì)量要求高的場合。</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個發(fā)

54、光二極管組成。中7個長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個賀點形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，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個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是8個發(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 共陰與共陽極LED顯示器</p><p>　

55、　LED顯示器可分為共陽和共陰兩種結(jié)構(gòu)，如上圖所示。圖上為共陰結(jié)構(gòu)。即把8個發(fā)光二極管陰極連在一起。這時如果需要點亮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，點亮為“3”。</p><p>　　共陰和共陽結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當二極管導(dǎo)通時，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個筆劃段hgfedcba對應(yīng)于一個字節(jié)（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對于共陰LED顯示器，當公共陰極接地（為零電平），而陽極hgfedcba各段為0111011時，顯示器顯示"P"字符，即對于共陰極LED顯示器，“P”字符的字形碼是73H。如果是共陽

57、LED顯示器，公共陽極接高電平，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應(yīng)關(guān)系</p><p>　　表2-5 代碼對應(yīng)表</p><p>　　2.2.3 LED顯示器顯示方式</p><p>　　點亮LED顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯

58、示；二是動態(tài)顯示。在本次設(shè)計中，采用的是靜態(tài)顯示。</p><p>　　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I/O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(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中CPU的開銷小。</p><p>　　這種電路的優(yōu)點在于：在同一時間可以顯示不同的字符；但缺點就是占用端

59、口資源較多。從下圖可以看出，每位LED顯示器需要單獨占用8根端口線，因此，在數(shù)據(jù)較多的時候，往往不采用這種設(shè)計，而是采用動態(tài)顯示方式。</p><p>　　圖2-5 動態(tài)顯示圖</p><p>　　所謂動態(tài)顯示，就是將要顯示的多位LED顯示器采用一個8位的段選端口，然后采用動態(tài)掃描一位一位地輪流點亮各位顯示器。下圖為4位LED顯示器動態(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，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5~10ms，以造成視覺暫留效果；同時代

62、碼由P1.0送出。</p><p>　　用同樣的方法將其余3個數(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”四個數(shù)字。為了使顯示效果更加穩(wěn)定，可以使每個數(shù)碼管顯示的數(shù)字不斷的重復(fù)，但其中重復(fù)頻率達到了一定的程度的時候，加之人眼睛本身的視覺暫留效果的作用，便可以看到相當穩(wěn)定的“5678”四個數(shù)字。</p><p>　　如下表，即為模擬以上的過程表（以

63、共陰LED設(shè)置顯示代碼，共陽與此相反）。</p><p>　　表2-6 模擬過程表</p><p>　　2.2.4 LED顯示器接口實例</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。通過實現(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)計采用的是專用硬件譯碼器CD4511實現(xiàn)。現(xiàn)將兩種方法分別介紹如下：</p><p>　　本次設(shè)計采用的是硬件譯碼方式，首先來介紹一下譯碼器。</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電路型號有74S138、74LS138等，CMOS電路型號是74HC13

65、8。</p><p>　　兩者的功能及引腳完全一樣，功能見下表。</p><p>　　表2-7 功能引腳表</p><p>　　常見的4-7線譯碼器，TTL型號是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位二進制代碼表示的十進制數(shù)（BCD碼），有10條輸出線表示十進制數(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。我們只對發(fā)光二極管顯示器作一簡單介紹。LED字型以七段顯示器為常見，分為共陽極式與共陰極式接法。共陽極接法的器件如LA-5011，LA-5021，LA-5031等。共陰極接法LED型號只是將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顯示器有共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)，故所對應(yīng)的顯示譯碼器也不同，使用共陽數(shù)碼管時，公共陽極接電源電壓，七個陰極a~g由相應(yīng)的BCD-七段譯碼器的輸出來驅(qū)動。</p><p>　　對共陰極數(shù)碼管來說，則為共陰極接地，相應(yīng)的BCD-七段譯碼器的輸出驅(qū)動a~g各陽極。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

69、，則選用輸出為低電平有效的顯示譯碼器。</p><p>　　驅(qū)動共陰數(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)動共陽數(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為測試端，LT=1時，正常顯示；L

70、T=0時，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LE由0變1時，將輸入的BCD碼鎖存。</p><p>　　由計數(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)的二一十進制加法計數(shù)器。MR為清零端，當該端為低電平時，計數(shù)器清0。PE為預(yù)置控制端，當該端為低電平時，在下一個時鐘的上跳沿將需要預(yù)置的數(shù)據(jù)D0~D3送到計數(shù)器的Q0~Q3端

71、。只有MR、PE、CEP和CET均為高電平時，計數(shù)器才進行加法計數(shù)。本次設(shè)計采用專用的帶驅(qū)動器的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)計中，由于只要求LED顯示器顯示0~~9十個數(shù)字，因此我們選用CD4511為LED顯示器的譯碼芯片。</p><

72、;p>　　CD4511是將鎖存、譯碼、驅(qū)動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數(shù)過程中出現(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)過大電流反相器，驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管。譯碼器屬于非時序電路，其輸出狀態(tài)與時鐘無關(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；它可以實現(xiàn)對BCD碼的譯碼，但不對大于9的二進制數(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LT=0時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，有無筆段殘缺現(xiàn)象。當BI=0時，強迫顯示器消隱；當LE=0時選通，LE=1時鎖存?？紤]到正常工作時不需檢查LED的全亮筆段，不必強迫LED消隱，因此將LT、BI端接UDD。需要加鎖存功能時LE端應(yīng)接上拉電阻，常態(tài)下呈高電平，選通信號為負脈沖。</p><p>　　進行累計數(shù)譯碼顯示時不需要鎖存功能，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35mA～70mA?？紤]到依次顯示0～9數(shù)字時每次平均只有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，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)動電流過大而損壞數(shù)碼管。</p><p>　　具體方法是在每個筆段驅(qū)動端串入幾百歐的限流電阻R，將各段驅(qū)動電流限制在5mA～10mA為

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

77、D的a~~g相連，便可實現(xiàn)對BCD的顯示。下圖為對1位BCD碼的顯示</p><p>　　圖2-8 CD4511對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、計的計分電路中，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)計中的比分校正電路采用四輸入與門74LS21來實現(xiàn)。74LS2

79、1是雙4輸入與門。在一個芯片里有兩個相同的單元，其中一個任何一個都是1/2斷口。同型號的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 報警器</b></p><p>　　2.6.1

80、報警器的分類</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)動的蜂鳴器，蜂鳴器都是用音頻信號驅(qū)動的，都是交流驅(qū)動。</p><p>　　2.6.2報警器工作原理</p><p>　　報警器的種類很多，比如：揚聲器，蜂鳴器等，本次設(shè)計采用的是電

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

82、><p><b>　?。?）計時電路</b></p><p><b>　?。?）計分電路</b></p><p><b>　?。?）按鍵開關(guān)</b></p><p>　　說明：整個系統(tǒng)只用一片AT89C51；在圖中將計時電路與計分電路分開畫，只是為了能夠更好的更清晰的說明問題；并且

83、在整個畫圖過程中將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?；贓DA技術(shù)的仿真軟件Protel99在模擬電路中有強大的仿真功有和模擬實現(xiàn)功能。</p><p>　　3.1.1 關(guān)于EDA技術(shù)與Pro

84、tel99簡要介紹</p><p>　　EDA(Electronic Design Automation)是未來技術(shù)發(fā)展不可阻擋的潮流，Protel公司最新推出Protel99SE是開創(chuàng)桌面EDA的新紀元，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大，使用方便的電路仿真器，它可對所設(shè)計的電路原理圖進行模擬、分析、驗證，即時的反映所設(shè)計電路的性能。</p><

85、p>　　與實驗室里使用一系列電子元件和測試儀器才可完成的電路驗證相比，這種電路仿真的技術(shù)即省時又經(jīng)濟，而且還可避免實驗中發(fā)生的各種損壞和事故。</p><p>　　3.1.2 Protel99界面及功能簡述</p><p>　　本次設(shè)計使用的是軟件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、電路板設(shè)計等，他基于Windows環(huán)境，

86、功能強大，人機界面友好，能讓人們在具有最完整的功能環(huán)境下，提升設(shè)計上的品質(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)計與繪制軟件其功能模塊包括電路原理圖設(shè)計、印制電路圖設(shè)計、電路信號仿真、可編程邏輯器件設(shè)計。</p><p>　　Protel99軟件沿襲了PROTEL以前版本方便易學(xué)的特點，內(nèi)部界面與PROTEL 99大體相同，新增加了

87、一些功能模塊，功能更加強大。</p><p>　　新增的層堆棧管理功能，可以設(shè)計32個信號層，16個地電層，16個機械層。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個模塊，分別是原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計（包含信號完整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、PLD設(shè)計。 </p><p>　　3.1.3 PROTEL99設(shè)計電路步驟</p><p>　　一般而言，設(shè)計電路板的最基本過程可分為兩大步驟[2]：電路原理圖的設(shè)計；印制電路板的設(shè)計。</p><p>　　圖3-2原理圖設(shè)計

89、流程</p><p>　　圖3-3 PCB板的設(shè)計流程</p><p><b>　　3.2系統(tǒng)方案設(shè)計</b></p><p>　　3.2.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖</p><p>　　基于單片機系統(tǒng)的籃球賽計時計分器的系統(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AT89C51作為本設(shè)計的核心元件。利用七段共陰LED作為顯示器件。在本次設(shè)計中，共接入十個七段共陰LED顯示器，其中6個用于計錄甲、乙兩隊的分數(shù)，每隊3個LED顯示器分數(shù)范圍可達到0—999分，足夠滿足賽程需要。另外4個LED顯示器則用于計錄賽程的時間，其中兩個用于顯示分鐘；2個用于顯示秒鐘。賽程計時采用倒計時方式。即比賽前將時間設(shè)置好，比賽開始時啟動計時，直至計時到零為止。根據(jù)設(shè)計，計時范圍可

91、達0—99分鐘，也完全滿足賽程的需要。</p><p>　　其次，為了配合計時器和計分器校正、調(diào)整時間和比分，特定在本設(shè)計中設(shè)立了7個按鍵。其中4個用于輸入甲、乙兩隊的分數(shù)；另外3個則用于完成設(shè)置、調(diào)整、啟動和暫停賽程時間等功能。</p><p><b>　　3.2.2器件選擇</b></p><p>　　本系統(tǒng)在設(shè)計的過程中主要選取了以下一些

92、器件：</p><p>　　單片機：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：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賽程時間設(shè)置</p><p>　　在3-4所示的計時電路中。按鍵開關(guān)K5、K6用來設(shè)置賽程時間。比如：比賽時間上半場時間20分鐘，則通過按鍵K5鍵，使數(shù)碼管1顯示“2”即可；再按K6鍵，設(shè)置比賽時間的個位數(shù)，使數(shù)碼管2顯示“0”即可。一般比賽時

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。時間設(shè)置好后，等待比賽開始。</p><p>　　當比賽結(jié)束時，如果由于一些特殊原因需要增加比賽時間，這時增加比賽時間同樣由按鍵K5、K6來設(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鍵來設(shè)置即可，因為加時比賽一般只有幾分鐘而已。</p><p>　　3.2.3.2賽程時間啟動 / 暫停設(shè)置

95、</p><p>　　當時間設(shè)置完成后，比如設(shè)置賽程時間為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，如果裁判吹響開始的哨聲時，則應(yīng)立即按下按鍵K7，表示賽程開始，計時顯示則由4500變成4459，4458……一直計時直到計為0000時表示賽程結(jié)束。按鍵K7為賽程啟動和暫?？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，因為比分交換是在上半場賽程結(jié)束后進行的，也就是說比分交換受賽程時間控制，只有當上半場計時器指示為0000時，按K7鍵，則會自動交換甲、乙兩隊的比分。</p><p>　　如果上半場賽程時間沒有到0000時，則此時按下K7鍵，只會暫停比賽，不能交換分數(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：啟動，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分電路中的按鍵開關(guān)K1~~K4來完成的：</p><p>　　K1鍵：完成甲隊加1分操作</p><p>　　K2鍵：完成甲隊減1分操作</p><p&g

98、t;　　K3鍵：完成乙隊加1分操作</p><p>　　K4鍵：完成乙隊減1分操作 </p><p>　　3.2.3.5計時計分顯示</p><p>　　計時計分顯示器是采用七段共陰LED顯示器來顯示的。其中計分是用6個LED顯示器。計時采用4個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)束報警</p><p>　　當比賽結(jié)束時，系統(tǒng)會自動發(fā)出10秒鐘報警聲，提示賽程結(jié)束。</p><p><b>　　3.3硬件總體設(shè)計</b></p><p>　　這次設(shè)計的核心是：如何運用AT89C51單片機，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)計在電路上的實現(xiàn)。</p>

100、<p>　　從理論上說，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點所在位置對應(yīng)的LED器件發(fā)光，就能得到結(jié)果。</p><p>　　本次設(shè)計采用的是靜態(tài)驅(qū)動方式。</p><p>　　所謂靜態(tài)驅(qū)動，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的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，再發(fā)送

101、新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中CPU的開銷小。</p><p>　　這種電路的優(yōu)點在于：在同一時間可以顯示不同的字符；但缺點就是占用端口資源較多。</p><p>　　下面是用PROTEL畫的總體電路圖：</p><p>　　圖3-5 系統(tǒng)總體電路圖</p><p>　　3.4 計時電路部分</p><p>　

102、　3.4.1.振蕩電路</p><p>　　本次設(shè)計要使用到AT89C51單片機的時鐘振蕩功能。AT89C51中有一個用于構(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。諧振器本身對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會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鐘，采用外部時鐘電路如圖所示</p><p>　　圖3-7 外部時鐘電路</p><p>　　在外接時鐘的情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘脈沖的輸入端，XTAL2則懸空。</p><p>　　由于外部時鐘信號是通過一個兩分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大低電平持

105、續(xù)時間應(yīng)符合技術(shù)條件以及本次設(shè)計所采用硬件的要求。</p><p>　　本次設(shè)計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計時電路原理</p><p>　　本次設(shè)計中的計時部分采用的是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)計采用的是靜態(tài)顯示，

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

107、;/p><p>　　圖3-8 計時電路原理圖</p><p>　　3.4.4 計時電路的工作原理</p><p>　　計時電路如圖5-8所示，主要由開關(guān)K5~~K7，單片機AT89C51，譯碼器以及LED顯示器構(gòu)成。</p><p><b>　　其工作過程如下：</b></p><p>　　當比賽準備

108、開始的時候，當調(diào)時（十位）開關(guān)K5按下時，產(chǎn)生一個低電平；立即數(shù)00H取出，同時對應(yīng)調(diào)分（十位）控制端P2.0的LE輸出高電平，表示此時可以向調(diào)分（十位）的CD4511發(fā)送數(shù)據(jù)，但CD4511的輸出端不會有輸出，因為LE=1時，CD4511鎖存。</p><p>　　這時，只要將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)過P1口的P1.0送到CD4511的輸入端A~~D端，送完后，將LE清零。這時便可以將要顯示數(shù)據(jù)的代碼經(jīng)過CD4511

109、譯碼后，從輸出端a~~g輸出，送LED顯示器顯示即可。調(diào)時按鍵開關(guān)每按一次，數(shù)字自動加1，直到調(diào)到需要設(shè)置的時間即可。</p><p>　　調(diào)時（個位）的操作方法與上面一樣</p><p>　　時間設(shè)置完成后，啟動定時器T0開始定時計數(shù)。計時采用倒計時，比如：設(shè)置的時間為45分鐘，則在LED上顯示4500四位數(shù)。定時T0計數(shù)60秒后中斷返回，繼續(xù)定時計數(shù)下一個60秒；同時則在4位LED顯示

110、器上顯示4459四位數(shù)，表示時間已過去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，即可暫停計時。</p><p><b>　　3.5計分電路部分</b></p><p>　　8051系列單片機除了有4個8位并行口外，還有一個能同時進行串行發(fā)送和

111、接收的全雙工串行通信口。它能同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，還能作為同步移位寄存器使用。球賽計分電路正是利用了8051單片機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實現(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系列單片機片內(nèi)有一個串行I／O端口，通過引腳 RXD(P3．0)和TXD(P3．1)可與外設(shè)電路進行全雙工的 串行異步通

112、信。 </p><p>　　8051單片機的串行端口有4種基本工作方式，通過編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式，以滿足不同應(yīng)用場合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴展單片機的I／O電路；方式1多用于雙機之間或與外設(shè)電路的通信；方式2，3除有方式l的功能外，還可用作多機通信，以構(gòu)成分布式多微機系統(tǒng)。串行端口有兩個控制寄存器(SCON和PCON)，用來設(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