1、大连民族大学机电工程学院自动化系单片机系统课程设计报告题 目： 电子乒乓球专 业： 自动化班 级： 146 班学生姓名： 马玉明 马国昊指导教师： 刘岩川 刘冠群设计完成日期： 2016 年 12 月 30 日课程设计任务书题目：电子乒乓球 课程设计时间： 2016.12.122016.12.30一、设计任务二、设计内容及要求 系统设计的方案； 软件仿真电路实现； 需要的详细材料； 实验电路焊接与调试； 设计的性能指标； 撰写设计报告； 资料归档。三、设计重点四、课程设计进度要求 2016.12.1212.18 文献检索，原理图及 PCB 板设计； 2016.12.1912.20 程序设计，软
2、件仿真，材料采购； 2016.12.2112.23 硬件焊接调试； 2016.12.2412.28 软硬件联调； 2016.12.29 报告撰写； 2016.12.30 成果验收，答辩；五、参阅书目1 郭天祥.新概念 51 单片机 C 语言教程M.北京:电子工业出版社,2009.2 胡汉才.单片机原理与接口技术M.北京: 清华大学大学出版社,2004.1-505.3 邢国泉. LM35 温度传感器的温度特性及其应用 J. 医疗设备信息.2007,11,25-28.4 薛国红,赵修斌,卢艳娥等.零漂与增益控制对量化的影响分析J.西安：空军工程大学,2008.目 录1 任务分析和性能指标 .11.
3、1 任务分析 11.2 性能指标 12 总体设计方案 12.1 硬件方案 12.2 软件方案 13 系统硬件设计 23.1 检测电路 23.2 控制电路 24 系统软件设计 24.1 .24.2 .24.3 .25 调试及性能分析 25.1 调试分析 25.1.1 软件调试 .25.1.2 硬件调试 .25.1.3 系统功能调试 .35.2 性能分析 3总 结 3参考文献 4附录 1 元器件清单 .5附录 2 调试系统照片 .611 任务分析和性能指标1.1 任务分析此次我们的设计任务是，用单片机开发板设计一个电子乒乓球。通过我们对乒乓球打法和规则的分析发现，它主要是实现两个人通过控制独立按键
4、来控制流水灯的左右移动。但前提是，当流水灯移到某一方的时候，这一方必须且只能在超前或滞后 0.5 秒之内按下按键，否则对方得分并且用数码管把分数显示出来。当某一方率先得满 11 分时，这方赢并且这方的数码管全亮 8，蜂鸣器响。1.2 性能指标 在规定时间内按下独立按键，来控制流水灯的左右移动。 通过按键按下的时间差来控制流水灯的流速。 在规定时间内没有按下按键时，对方得分用数码管显比分。 某一方率先得满 11 分这方赢并且蜂鸣器响。22 总体方案设计2.1 硬件方案通过对产品功能的分析，其硬件主要有 LED 灯、数码管、单片机最小系统、蜂鸣器等。16 个 LED 灯我们通过单片机的 P1 端口
5、来控制，用前四个端口控制 LED灯的阴极，后四个端口通过控制 PNP 型三极管的基极电平，来间接控制 LED灯的阳极，这样可以给 LED 灯充足的电流使其发光。4 个数码管是通过单片机 P2 口的前四个端口和 P3 端口来控制。前四个端口控制三极管的基极电流来间接控制数码管的阳极，P3 端口控制数码管的阴极。这样可以给数码管充足的电流使其发光。蜂鸣器通过 P2.7 端口控制。 P2.7 端口直接控制三极管的的基极电流来间接控制蜂鸣器的阳极电流使其有充足的电流放光。2.2 软件方案通过对系统功能的分析，其主要有发球判断、按键扫描、LED 灯左右移动、接球判断、数码管计分、输赢判断、蜂鸣器响、延时
6、等功能子程序组成。所以我们主要先进行每一个子程序的撰写，并进行调试，然后进行主程序的撰写并用主程序来调用这些子程序，然后进行总体调试。33 硬件设计与实现3.1 检测电路3.2 控制电路44 软件设计与实现4.1 主程序ORG 0000HAJMP MAIN ORG 0030HMAIN:MOV DPTR,#TABMOV 30H,#03HLCALL DISPLAYMOV P1,#00HCLR P2.7LCALL DELAY1SMOV P1,#0FFH SETB P2.74.2 子程序YF: MOV P1,#0EEH;点亮 D1JB P0.2,YFLCALL Delay50msJB P0.2,YFL
7、JMP LOOP1ZF: MOV P1,#77H;点亮 D16JB P0.0,ZFLCALL Delay50msJB P0.0,ZFLJMP LP2LOOP1:LCALL LMMOV TMOD,#01H MOV TL0,#00H MOV TH0,#4CH 5MOV R2,#10 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA JNB P0.0,LP1LJMP YOUDEFENLP1:LCALL Delay50ms JNB P0.0,LP2LJMP YOUDEFENLP2:LCALL RMMOV TMOD,#01H MOV TL0,#00H MOV TH0,#4CH MOV R2,#10 S
8、ETB TR0 SETB ET0 SETB EA JNB P0.2,LP3LJMP ZUODEFENLP3:LCALL Delay50ms JNB P0.2,LP4LJMP ZUODEFENLP4:LJMP LOOP1LM:JB P0.0,LM1LJMP YOUDEFENLM1:CLR P1.0LCALL LOOPJB P0.0,LM2LJMP YOUDEFEN LM2:CLR P1.1LCALL LOOPJB P0.0,LM3LJMP YOUDEFEN 6LM3:CLR P1.2LCALL LOOPJB P0.0,LM4LJMP YOUDEFEN LM4:CLR P1.3 LCALL LOO
9、P RETLOOP:CLR P1.4LCALL Delay50msSETB P1.4CLR P1.5LCALL Delay50msSETB P1.5CLR P1.6 LCALL Delay50msSETB P1.6CLR P1.7LCALL Delay50msMOV P1,#0FFHRETRM:JB P0.2,RM1LJMP ZUODEFEN RM1:CLR P1.3 LCALL LOOP2JB P0.2,RM2LJMP ZUODEFEN RM2:CLR P1.2LCALL LOOP2JB P0.2,RM3 LJMP ZUODEFENRM3:CLR P1.1LCALL LOOP2 JB P0.
10、2,RM4LJMP ZUODEFEN 7RM4:CLR P1.0 LCALL LOOP2 RETLOOP2:CLR P1.7LCALL Delay50ms SETB P1.7CLR P1.6LCALL Delay50msSETB P1.6CLR P1.5 LCALL Delay50ms SETB P1.5CLR P1.4LCALL Delay50msMOV P1,#0FFHRETZUODEFEN:DEC 30HLCALL DISPLAYLJMP YF YOUDEFEN:INC 30HLCALL DISPLAYLJMP ZFYYING:MOV P3,#00HMOV P2,#0FFHCLR P2.
11、2CLR P2.3LCALL DELAY1SLJMP YYINGZYING: MOV P3,#00H8MOV P2,#0FFHCLR P2.0CLR P2.1LCALL DELAY1SLJMP ZYINGDISPLAY:MOV DPTR,#TABMOV P3,#0FFHCLR A MOV A,30H cjne a,#0,DI1LJMP ZYINGDI1:CJNE A,#6H,DILJMP YYINGDI:MOVC A,A+DPTRMOV P3,AMOV P2，#00HRETDelay50ms: MOV R3,#200 Del2: MOV R4,#250 DJNZ R4,$ DJNZ R3,De
12、l2RETDELAY1S:MOV R3,#5D2:MOV R4,#250D3:MOV R5,#200DJNZ R5,$DJNZ R4,D3DJNZ R3,D2RETTAB: DB 0Xc0,0Xf9,0Xa4,0Xb0,0X99,0X92,0X82END95 调试及性能分析5.1 调试分析5.1.1 软件调试在进行软件调试的时候，出现各种各样的错误。比如使用短跳转程序的时候，出现了超出其跳转的范围，所以就只能用长跳转来代替。其次就是地址没有定义或者是定义重复，也就是重名的现象，这只能修改其地址名字使之不要重名就可以了。上面那些错误是经常出现也是比较容易处理的，但是下面这些错误出现的概率虽不是很
13、高，但是很难处理。例如，虽然程序逻辑上是真确的但是就是会提示有错误。这种错误常常就是一些隐藏的错误，必须对数据存储单元的大小和有没有被占用要进行分析，所以是比较难得。5.1.2 硬件调试完成了对硬件 PCB 图的设计，还要对硬件实物电路板进行调试。我们的电路板主要有 LED 灯、数码管、蜂鸣器、按键、电源开关、USB 接口和复位按钮。首先我们编写了一个简单的调试程序，就是将单片机 mcu 的P0、P1、P2、P3 端口全给低电平，理论上所有的 LED 灯和数码管都会亮还有蜂鸣器也会响。这些进过测试完好之后再进行独立按键的调试经过调试之后，发现除了数码管和电源开关外基本都好。电源通过观察电路板发
14、现电源开关少了一根出线，相当于直接被短了，而数码管虽然都亮，但是在进行控制的时候没法实现单独控制只能一起控制。5.1.3 系统功能调试经过上面的两个步骤之后，我们就进行产品的系统功能调试。也就是说将软件烧写到 MCU 里面让硬件电路板实现我们所需的功能。这一步的第一步就是进行程序的烧写，由于我们电路板上没有烧写程序的接口，所以只能通过其他的开发板来烧写程序软后，再将 MCU 芯片移到我们的电路板上进行调试。由于开发板是转接口线烧写程序，所以会出现各种不兼容性问题。这使得我们的调试时间大大增加。不过最后基本上还是达到了最初设计要求的功能。105.2 性能分析和最初的设计要求进行对比，虽然有一定的
15、差距和不同，但是大体上还是实现了设计要求的功能。能够通过独立按键在规定的时间内按下实现流水灯的左右移动，但是缺少了加速功能。在数码管进行比分显示方面，虽然和预先的有所差别，但还是实现了计分的功能，因为硬件的原因只能设计成这样了。11总 结通过此次单片机课程设计，我掌握了设计一个电子产品的基本步骤及方法。我们这次设计的是电子乒乓球，这次的设计让我们懂得了如何用软件设计相应的电路图及对应的 PCB 图。刚开始的时候对电路原理图还是了解一点的，但对PCB 图几乎是一无所知。但经过上网搜索和向老师讨教之后，最终还是完成了PCB 图的设计直到出板。这个过程只有亲身体验了之后才能真正的了解完全的掌握。同样
16、，电子产品主要的部分就是软件，就是大家都熟悉的程序的编写。在刚开始进行编程的时候我们几乎没有什么思路，毕竟是第一次进行产品功能程序的编写，所以难免会是忙受忙脚。进过几天的准备之后我们进行程序的编写，但是编到一半的时候，发现编不下去了，因为错误太多了，所以就重新开始编写了。吸取上次的错误教训，这次我们打算一个一个的编写。也就是将所有的子程序分开的来写，写好一个调试成功后再写下一个，最后用主程序将这些子程序进行组合。经过垂死挣扎之后还是成功了。这次的编写虽然不是很完美但也不是很糟糕。这次的单片机课设让门学到了很多很多，我相信这会为我们以后职业生涯打下一个很好的基础的。12参考文献1 郭天祥.新概念
17、 51 单片机 C 语言教程M.北京:电子工业出版社,2009.2 胡汉才.单片机原理与接口技术M.北京: 清华大学大学出版社,2004.1-505.3 邢国泉. LM35 温度传感器的温度特性及其应用J. 医疗设备信息.2007,11,25-28.4 薛国红,赵修斌,卢艳娥等.零漂与增益控制对量化的影响分析J.西安：空军工程大学,2008.5 马忠梅，刘滨等. 单片机 C 语言 Windows 环境编程宝典M. 北京: 北京航空航天大学出版社. 2003.13附录 1 元器件清单原件名称 原件型号 原件数量(个)单片机 MCU STC89C51 1单片机插座 1数码管 Dpy Blue-CA 4LED 灯 GaAs LED 17独立按键 Switch 5USB 电源接口 1470168-1 1蜂鸣器 Electrical Bell 1晶振 12MHZ 1电阻 1K/5K 19/1电容 22pF/100uF/10Uf/0 .1uF 2/1/3/1三极管 PNP 9电源按钮开关 SW DPDT 1元器件清单表14附录 2 调试系统照片
