模擬乒乓球游戲機(jī)控制電路課程設(shè)計(jì).doc

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目錄 一、基本設(shè)計(jì)要求 二、STC89C52芯片介紹 三、程序流程圖 四、“乒乓球”比賽系統(tǒng)數(shù)碼管部分 五、“乒乓球”比賽系統(tǒng)模擬“兵乓球”部分 六、“乒乓球”比賽系統(tǒng)控制開關(guān)部分 七、程序設(shè)計(jì) 八、參考文獻(xiàn) 一、基本設(shè)計(jì)要求： 1、設(shè)計(jì)一個(gè)由甲、乙雙方參賽。 2、用8個(gè)LED排成一條直線，以中點(diǎn)為界，兩邊各代表參賽雙方的位置，其中一只點(diǎn)亮的LED指示球的當(dāng)前位置，點(diǎn)亮的LED依此從左到右，或從右到左，其啟動(dòng)的方向可以由任意一方開始。 3、當(dāng)“球”(點(diǎn)亮的那只LED)運(yùn)動(dòng)到某方的最后一位時(shí)，參賽者應(yīng)能果斷地按下位于自己一方的按鈕開關(guān)，即表示啟動(dòng)球拍擊球。若擊中，則球向相反方向移動(dòng)；若未擊中，則對(duì)方得1分。由失分的一方開球。 4.設(shè)置自動(dòng)記分電路，甲、乙雙方各用2位數(shù)碼管進(jìn)行記分顯示，每計(jì)滿21分為1局，一局到的時(shí)候蜂鳴器響起，并顯示局?jǐn)?shù)之比。 5、隨時(shí)可以復(fù)位比賽，比賽的比分和狀態(tài)可以復(fù)位。 摘要： 為了實(shí)現(xiàn)模擬乒乓球比賽的過程和規(guī)則，我們采用了STC89C52單片機(jī)來控制模擬，采用用8個(gè)LED排成一條直線，以中點(diǎn)為界，兩邊各代表參賽雙方的位置，其中一只點(diǎn)亮的LED指示球的當(dāng)前位置，用蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)響鈴，比賽雙方用按鈕開關(guān)來模擬啟動(dòng)球拍擊球，用數(shù)碼管來顯示比賽分?jǐn)?shù)，和局?jǐn)?shù)之比。 關(guān)鍵詞：AT89C51 LED 蜂鳴器。 二、芯片介紹 2.1、 89C52芯片介紹 STC89C52是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。STC89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（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)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。 　STC89C52有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，3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，2個(gè)讀寫口線，STC89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。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)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 　兼容MCS51指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫(>1000次）Flash ROM 　　 32個(gè)雙向I/O口 256x8bit內(nèi)部RAM 　　 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率0-24MHz 　　 2個(gè)串行中斷 可編程UART串行通道 　　 2個(gè)外部中斷源 共5個(gè)中斷源 　　 2個(gè)讀寫中斷口線 3級(jí)加密位 　　 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 STC89c52為40腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 P0 口 P0口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口 P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。 P2 口 P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。 　　Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏 　　輯門電路。對(duì)P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。 　　P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無效。 PSEN 程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。 XTAL1 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端。 特殊功能寄存器 在STC89C52 片內(nèi)存儲(chǔ)器中，80H-FFH 共128 個(gè)單元為特殊功能寄存器（SFE），SFR 的地址空間映象如表2 所示。并非所有的地址都被定義，從80H—FFH 共128 個(gè)字節(jié)只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒有定義。對(duì)沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。不應(yīng)將數(shù)據(jù)“1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是“0”。STC89C52除了與STC89C51所有的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1 外，還增加了一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2。定時(shí)/計(jì)數(shù)器2。 　　STC89C52 有256 個(gè)字節(jié)的內(nèi)部RAM，80H-FFH 高128 個(gè)字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。 　　當(dāng)一條指令訪問7FH 以上的內(nèi)部地址單元時(shí)，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高128 字節(jié)RAM 還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。 定時(shí)器0和定時(shí)器1： 　　STC89C52的定時(shí)器0和定時(shí)器1 的工作方式與STC89C51 相同。 定時(shí)器2 　　定時(shí)器2 是一個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。定時(shí)器2 由兩個(gè)8 位寄存器TH2 和TL2 組成，在定時(shí)器工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期TL2 寄存器的值加1，由于一個(gè)機(jī)器周期由12 個(gè)振蕩時(shí)鐘構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/12。 　　在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng)T2 引腳上外部輸入信號(hào)產(chǎn)生由1 至0 的下降沿時(shí)，寄存器的值加1，在這種工作方式下，每個(gè)機(jī)器周期的5SP2 期間，對(duì)外部輸入進(jìn)行采樣。若在第一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為1，而在下一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為0，則在緊跟著的下一個(gè)周期的S3P1 期間寄存器加1。由于識(shí)別1 至0 的跳變需要2 個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個(gè)完整周期的時(shí)間，以保證輸入信號(hào)至少被采樣一次。 管腳圖如下： 三、程序流程圖： 右拍先發(fā)球開始： 按SB4開始 右向左移動(dòng) 右向左移動(dòng) SHU2是否等于21 SB1是否 等于0 SHU2加1 NO SHU1=0、SHU2=0、d++、蜂鳴器響起 YES YES 左向右移動(dòng) SB2是否 等于0 SHU1加1 NO YES SHU1是否等于21 YES SHU1=0、SHU2=0、c++、蜂鳴器響起 左拍先發(fā)球開始： 按SB4開始 右向左移 左向右移動(dòng) SHU1是否等于21 SB2是否 等于0 SHU1加1 NO SHU1=0、SHU2=0、c++、蜂鳴器響起 YES YES 右向左移動(dòng) SB1是否 等于0 SHU2加1 NO YES SHU2是否等于21 YES SHU1=0、SHU2=0、d++、蜂鳴器響起 四、 乒乓球比賽系統(tǒng)數(shù)碼管部分 整個(gè)過程由STC89C52單片機(jī)控制，對(duì)分?jǐn)?shù)的顯示我們用數(shù)碼管，數(shù)碼管有發(fā)光亮度強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足我們的要求通過控制數(shù)碼管的段，就可以控制數(shù)碼管的數(shù)學(xué)的顯示，我們采用了動(dòng)態(tài)方式來控制數(shù)碼，該方式是通過讓數(shù)碼管快速切換顯示，人眼分辨不出來，不僅節(jié)約電能，而且還能夠節(jié)約單片機(jī)的端口，從而減少程序的復(fù)雜性。用P0口來控制數(shù)碼管段顯，用P2口的低三位控制數(shù)碼管的位選，采用74LS138譯碼器，可以節(jié)省單片機(jī)得端口。數(shù)碼管電路圖如下圖所示： 五、 乒乓球比賽系統(tǒng)模擬“兵乓球”部分 STC89C52單片機(jī)有價(jià)格低，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，所以完成能夠滿足我們的要求，我們用單片機(jī)的P1控制8個(gè)LED的開關(guān)，通過對(duì)P1口的控制就能控制LED，由于P1口內(nèi)部沒有上拉電阻，不能良好的驅(qū)動(dòng)LED，LED顯示亮度會(huì)很暗，所以我們?cè)谕獠刻砑恿松侠娮?。依次?duì)P0口給值0X01、0X02、0X04、0x08、0x10、0X20、0X40、0X80便可以控制燈得流水。 P2.5控制蜂鳴器，如下圖所示： 六、“乒乓球”比賽系統(tǒng)控制開關(guān)部分 P3.0來控制LED由左到右的開關(guān)（即左拍）、P3.1來控制LED由左到右的開關(guān)（即右拍），P3.2來控制左向右的開始發(fā)球，P3.3來控制右向左的開始發(fā)球。整體圖如下所示：（實(shí)際中只用到S1、S2、S3、S4） 七、程序設(shè)計(jì) #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit SB1=P3^0; //按鍵定義 sbit SB2=P3^1; //按鍵定義 sbit SB3=P3^2; //按鍵定義 sbit SB4=P3^3; //按鍵定義 sbit Mic=P2^5; //蜂鳴器定義 uchar count=0; uchar i,j,shu1,shu2,a,b,c,d,shi,shi1,ge ,ge1; uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//數(shù)碼管顯示 dengcode[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef, 0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//流水燈顯示 void delay(uint x) //延時(shí)程序 {uchar y; while(x--) for(y=0;y<125;y++); } void timer0() //計(jì)數(shù)器程序 { TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; //開總中斷 ET0=1; TR0=1; } //數(shù)碼管顯示程序 void desplay(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d) { P0=table[c]; //局比分?jǐn)?shù) P2=0; delay(5); P0=table[d]; P2=1; delay(5); shi1=a/10; //左拍得分?jǐn)?shù) P0=table[shi1]; P2=3; delay(5); ge1=a%10; P0=table[ge1]; P2=4; elay(5); shi=b/10; //右拍得分?jǐn)?shù) P0=table[shi]; P2=6; delay(5); ge=b%10; P0=table[ge]; P2=7; delay(5); } void yidong(uchar fang) //左右移動(dòng)程序 { for(i=0;i<8;i++) { delay(100); if(fang==0) P1=dengcode[i]; else P1=dengcode[7-i]; } } void mic() //蜂鳴器程序 { Mic=1; delay(3000); Mic=0; } void main() //主程序 { timer0(); while(1) { if(SB1==0&&P1==0X7f) yidong(0); if(SB1==1&&P1==0X7f) {shu2++; if(shu2==21) {shu1=0;shu2=0;d++;mic(); } yidong(0); } if(SB2==0&&P1==0Xfe) yidong(1); if(SB2==1&&P1==0Xfe) {shu1++; if(shu1==21) {shu1=0;shu2=0;c++;mic(); } yidong(1); } if(SB3==0) yidong(1); if(SB4==0) yidong(0); } } void timer1() interrupt 1 //中斷程序 { TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; desplay(shu1,shu2,c,d); } 八、參考文獻(xiàn) ※單片機(jī)原理與應(yīng)用 李精華 主編※高等教育出版社※ ※單片機(jī)原理與應(yīng)用 張洪潤 編著※清華大學(xué)出版社※ ※電路分析基礎(chǔ) 付玉明 主編※中國水利水電出版社※