跑马灯游戏机的设计交大理工Word格式.docx
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5
6
设计中创新性评价
7
论文书写规范化评价
8
综合应用能力评价
综合评定等级
课程设计（论文）评阅意见
评阅人陈芳 职称讲师
2015年1月21日
目 录
第1章课程设计内容及要求4
第2章硬件电路设计5
2.1数字时钟原理图5
2.2系统硬件说明5
2.2.1电源5
2.2.2AT89C2051单片机及其引脚说明5
2.2.3LED数码管结构原理图6
2.3时钟各部分电路设计7
2.3.1复位电路7
2.3.2时钟电路8
2.3.3驱动电路9
2.3.4限流电路9
第3章软件设计11
3.1Keil软件介绍11
3.2建工程11
3.3程序设计19
第4章系统调试21
4.1仿真实现图21
4.2电路板正面22
4.3电路板反面23
4.4读入程序后现象24
第5章课程设计心得25
参考文献（资料）26
致谢27
第1章课程设计内容及要求
设计内容：
此课程设计的课题为跑马灯游戏机设计，设计内容是：
由单片机I/O口控制发光二极管（LED）依次点亮短暂延时后熄灭，周而复始。
当外部功能按键（连接于INT0/1）作用时，分别实现开始、停止功能。
具体过程为：
按开始键，LED循环显示，按停止键时，LED循环状态暂停，若正巧最后一个LED被点亮，而其它LED皆熄灭时，表示该操作人获胜，赢得游戏，同时蜂鸣器鸣响2秒，以示庆祝，反之则蜂鸣器鸣响500ms示意输掉游戏。
下次按下开始后，游戏仍能继续。
设计要求：
（1）要求学生掌握单片机I/O口和外部中断等资源的使用，并实现由外部输入信号如何控制输出信号的功能。
（2）要求学生用所提供的元件来完成对跑马灯游戏机的硬件设计。
（3）要求学生用所学语言（汇编语言或C语言）来完成跑马灯游戏机的软件设计。
（4）要求学生掌握电路调试的方法，培养解决实际问题的能力。
第2章硬件电路设计
2.1数字时钟原理图：
图2-1数字时钟电路原理图
2.2系统硬件说明
2.2.1电源:
电源部分有二部分组成.一部分是由220V的市电通过变压,整流稳压来得到+5V电压维持系统的正常工作;
另一部分是由3V的电池供电,以保证停电时正常计时.正常情况下电池是不提供电能的,以保证电池的寿命。
2.2.2AT89C2051单片机及其引脚说明
（1）AT89C2051单片机是51系列单片机的一个成员,是8051单片机的简化版.内
部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压,高性能COMS八位微处理器,与Intel
MCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容.由于将多功能八位CPU和闪速存储器结
合在单个芯片中,因此,AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单,造价最低廉,
效率最高的微控制系统,省去了外部的RAM,ROM和接口器件,减少了硬件开销,节省了
成本,提高了系统的性价比.
（2）引脚说明
图2-2AT89C2051引脚图
1.VCC电源电压;
2.GND接地;
3.RST复位输入.当RST变为高电平并保持2个机器周期时,所有I/O引脚复位至"
1"
;
4.XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入;
XTAL2来自反向振荡放大器的输出。
5.P1口8位双向I/O口.引脚P1.2～P1.7提供内部上拉,当作为输入并被外部下拉为低电平时,它们将输出电流,这是因内部上拉的缘故.P1.0和P1.1需要外部上拉,可用作片内精确模拟比较器的正向输入（AIN0）和反向输入（AIN1）,P1口输出缓冲器能接收20mA的灌电流,并能直接驱动LED显示器;
P1口引脚写入"
后,可用作输入.在闪速编程与编程校验期间,P1口也可接收编码数据。
6.P3口引脚P3.0～P3.5与P3.7为7个带内部上拉的双向I/0引脚.P3.6在内部已与片内比较器输出相连,不能作为通用I/O引脚访问.P3口的输出缓冲器能接收20mA的灌电流;
P3口写入"
后,内部上拉,可用作输入P3口也可用作特殊功能口,P3口同时也可为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。
P3.5T1（定时器1外部输入）
P3.4T0（定时器0外部输入）
P3.3（外部中断1）
P3.2（外部中断0）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.0RXD（串行输入口）
2.2.3LED数码管结构原理图
LED显示数码管通常由硬件7段译码集成电路,完成从数字到显示码的译码驱动.本系统采用软件译码,以减小体积,降低成本和功耗,软件译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性.所谓软件译码,即由单片机软件完成从数字到显示码的转换.从LED数码管结构原理可知,为了显示字符,要为LED显示数码管提供显示段码,组成一个"
8"
字形字符的7段,再加上1个小数点位,共计8段,因此提供给LED数码管的显示段码为1个字节.
各段码位与显示段的对应关系如下：
abcdefgdp
显示段D0D1D2D3D4D5D6D7
段码位（共阳段码）90H80HF8H82H92H99HB0HA4HF9HCOH
字型9876543210
图2-3数码管引脚图
图2-4共阳极LED数码管内部结构原理图
2.3时钟各部分电路设计
2.3.1复位电路
上电复位:
只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。
上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。
为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。
手动复位：
按键后，电容器被短路放电，RST直接和VCC相连，就是高电平，此时进入“复位状态”。
松手后，电源开始对电容器充电，此时，充电电流在电阻上，形成高电平送到RST，仍然是“复位状态”；
稍后，充电结束，电流降为0，电阻上的电压也将为0，RST降为低电平，开始正常工作。
图2-5复位电路图
2.3.2时钟电路
AT89C2051单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。
这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。
图2-6时钟电路图
2.3.3驱动电路
数码管需要的工作电流大，单片机的驱动电流不够。
三极管的基极通过4.7K的电阻与单片机的I/O口相连，利用单片机的输出，做三极管的基极驱动，发射极接电源，做输出的驱动，输出更高的电压和大的电流。
集电极与数码管的公共端相连。
三极管起到对电流电压进行放大达到数码管额定值的作用。
图2-7三极管驱动电路图
2.3.4限流电路
数码管的abcdefg各段分别通过510欧的电阻接单片机的P1.0-P1.6引脚（段选）。
其中，通过这7个电阻达到限流的作用。
图2-8数码管接线图
第3章软件设计
3.1Keil软件介绍
KeiluVision2是德国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统c语言的语法来开发，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。
KEILC51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。
C51编译器的功能不断增强，使你可以更加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。
C51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：
编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。
uVision2IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。
3.2建工程
1.双击启动桌面的KeiluVision2
进入下面的界面
2.点击“Project->
NewProject…”菜单，出现对话框，要求选择保存工程的文件夹并给将要建立的工程起一个名字，输入之后点击保存。
3.点击上面的保存之后跳出如下的对话框，这个时候需要我们对我们的单片机的型号进行选择，我们就选Atmel的AT89C2051选择之后点击“确定”。
4.接上一步点击“确定之后”，跳出如下的对话框。
这个时候是问我们是否添加那个仿真配置文件的，我们就选择“否”。
好了。
我们的工程已经建立成功。
如下图：
5.有了工程之后，我们需要给我们的工程写程序。
那就点击“FileNew”在工程管理器的右侧打开一个新的文件输入窗口Text1，在这个窗口里输入源程序。
输入程序如下：
输入完毕之后，选择“FileSave”，给这个文件取名保存，取名字的时候必须要加上扩展名，一般C语言程序均以“.C”为扩展名，这里将其命名为Text1.c，保存完毕后可以将该文件关闭。
到这里。
我们就已经建立好c语言的文件了。
6.建立好工程、建立好c语言的文件之后，我们就需要将这个c语言的文件添加到我们的工程来。
点击“SourceGroup1”使其反白显示，然后，点击鼠标右键，出现一个下拉菜单，如图所示，选中其中的“AddfiletoGroup”SourceGroup1”，出现一个对话框，要求寻找源文件Text1.c。
找到源文件Text1.c之后。
点击“Add”,还有“Close”,将其关闭。
这个时候，我们会发现“SourceGroup1”的前面多了个“+”好，表明我们已经将源文件Text1.c添加到我们的工程来。
点击“+”可以看到Text1.c已经在工程里。
打开我们建立的源文件Text1.c。
双击这个
就可以将文件打开。
打开之后，我们会发现。
文件的关键字的颜色已经改变了。
这个是我们keil编程软件设定好的，方便我们进行编写、查看等。
到目前为止，我们已经建立整个工程。
并写好程序了。
但是单片机不能识别我们编写的C程序，只识别HEX和BIN格式的文件。
所以需要我们对我们的程序进行设置编译输出。
选中“Target1”,并右击选择“optionsforTarget‘Target1’”,会弹出下面的对话框。
选择“output”选项卡，将”createHEXfile”项打钩，点”确定”。
我们就设置好输出了。
当我们点编译的时候就会在我们的文件夹里生成”.HEX”文件了。
3.3程序设计
#include<
reg51.h>
intrins.h>
voiddelay（unsignedinti）;
intDelayCNT;
unsignedcharcodeDisp_Tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
unsignedcharcodedispbit[6]={0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};
main（）
{
unsignedinti,a=0;
unsignedintLedOut[6];
DelayCNT=0;
while
（1）
{
if（++DelayCNT>
=28）
DelayCNT=0;
a++;
}
LedOut[5]=Disp_Tab[a%60%10];
LedOut[4]=Disp_Tab[a%60/10];
LedOut[3]=Disp_Tab[a%3600/60%10];
LedOut[2]=Disp_Tab[a%3600/60/10];
LedOut[1]=Disp_Tab[a/3600%10];
LedOut[0]=Disp_Tab[a/3600/10];
for（i=0;
i<
6;
i++）
P3=dispbit[i];
P1=LedOut[i];
delay（5）;
}
}
voiddelay（unsignedinti）
{
intj;
for（i;
i>
0;
i--）
for（j=110;
j>
j--）;
}
第4章系统调试
4.1仿真实现图
图4-1仿真实现图
4.2电路板正面
图4-2电路板正面图
4.3电路板反面
图4-3电路板反面图
4.4读入程序后现象
图4-4读入程序后正面图
第5章课程设计心得
此次课程设计，是我们一个学期，学习单片机以来的小结，
总体上来说是顺利完成了，但由于自己的理论知识和实践操作水平有限，致使作品所实现功能的过程中出现了很多问题，不过经过仔细的核对排查，并从中吸取经验解决了很多设计时出现的问题。
许多同学的焊接板子，均不能正常运行，而我的还算一切正常，虽不能幸灾乐祸，但是心中还是有一丝慰藉，毕竟自己辛辛苦苦的焊接了两天，吸了很多毒，...至少自己的东西有所收获！
其中，焊接也不是十分牢靠，线路跳线太多，焊接不专业，经常断线，虚焊假焊时有发生，以及单片机底座跟单片机接触不良等.....造成许多不确定因素，这些问题我们都应该认认真真的解决！
参考文献（资料）
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电子工业出版社，2008年2月
[2]胡小强计算机网络[M]北京：
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清华大学出版社，2002
[4]张毅坤单片微型计算机与接口技术.西安：
西安电子科技大学出版社2002年
[5]李群芳单片微型计算机与接口技术北京：
电子工业出版社2005年
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清华大学出版社，2004年
[7]魏坚华微型计算机与接口技术教程北京：
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[8]张毅刚新编MCS-51单片机应用设计（第二版）哈尔滨：
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清华大学出版社2005
[18]胡汉才单片机原理及其接口技术北京：
清华大学出版社。
1996
致谢
此次有所收获，离不开陈老师的指导教育，是她的细心，让我从一点点的错误中爬出来，是她负责的讲课，将我变成不再是一名“无知”学生，在这里感谢陪伴在身边的陈老师，还有各位一同进步的同学们！
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