测控技术与仪器毕业论文Word下载.doc
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4软件设计介绍 25
4.1软件设计模块图 25
4.2开发平台和所用语言 25
4.3程序设计、调试与烧写 25
5总结 28
5.1设计的收获与体会 28
5.2改进措施 28
参考文献 29
致谢 31
附录1 32
遥控电子记分牌显示端的设计
[摘要]在当今社会随着物质生活的提高,人们对精神文化的需求也越来越高。
球类竞技就是其中非常重要的一个方面,因此对其相关的设备也提出了更高的要求,在各项比赛运动中,记分牌能够提供很多重要的信息,比如比赛的队伍,比赛的分数变化和倒计时等信息。
有效的提取记分牌分值的信息对于分析比赛有着非常重要的作用。
本设计用STC89LE52RC单片机实现了最新的比赛计时记分系统,此计时记分系统不仅具有软件设定比赛总时间并实现总时间的倒计时以及比赛队伍的名称,该系统采用按键操作、LED点阵和数码管显示,分别对软件和硬件进行调试,最终达到了软件和硬件的良好结合。
该设计采用模块化的设计,程序结构简单,且电路操作简单,电路制作费用低廉,经过设计试用,电路工作性能稳定,记分显示效果良好,特别适合厂矿企业、学校及乡镇运动球场和各种室内外体育场馆的电子记分牌。
此外,用此遥控编码、解码集成电路和单片机组合也可设计扩展制作许多实用电路。
该设计特点是采用模块化的设计。
其优点是:
每个模块的程序结构简单,任务明确,易于编写,调试和修改。
程序可读性好,对程序的修改可局部进行,其他部分可保持不变。
这里所设计的篮球比赛系统,也可以加以修改,用于其他比赛系统或其他用倒计时的系统中。
[关键词]:
电子记分;
单片机;
串口通信;
动态显示;
字库代码
Ⅶ
DesignOfRemoteControlElectronScoreboardDemonstrationEnd
Student:
LiMing,InformationDepartment
Supervisor:
WeiYong,YangtzeUniversity
[abstract]Innowsocietyalongwiththeimprovedstandardofmateriallife,thepeoplepayamoreattentiontothespiritualandculturallifeaspect.Ballgamesathleticsisaveryimportantaspect,Thereforesettingahigherrequesttoitsrelatedequipment,Ineachcompetition,ThescoreboardcansupplytheimportantinformationForinstancecompetition'
stroop,competition'
sscorechangeandcountdownandsoon.Theeffectiveextractionscoreboard'
sinformationisveryimportanttoAnalysiscompetition.
ThisdesignusesthemonolithicintegratedcircuitofSTC89LE52RC,hasrealizedthenewesttimedandscoredsysteminthecompetition.Thissystemhasthefunctionofsoftwaredesignthetotaltime,butalsocanshowthecountdownandthecompetitiontroop'
sname,Thissystemusesthepressedkeyoperation,LEDlatticeandnixietubetodemonstrate,Separatelycarriesonthedebuggingtothesoftwareandthehardware,Hasachievedthesoftwareandhardware'
sgoodunionfinally.Thisdesignusesmodulardesign,Theprogramstructureissimple,Andthecircuitoperationissimple,Theelectriccircuitmanufactureexpenseisinexpensive,Afterdesigntest,Theelectriccircuitoperatingperformanceisstable,Recordspointstheeffectandthedemonstrationeffectisgood,Especiallyqualifyfactoriesandenterprise,schoolandvillagesStadium.Inaddition,theremotecontrolcoding,thedecodingandmonolithicintegratedcircuit'
scombinationmayalsodesignmanypracticalelectriccircuits.
Thisdesignfeatureisusesmodulardesign.Itsmerit:
eachmodule'
sprogramstructureissimple,thedutyisclear,Easytocompile,Debuggingandmodify.Theprocedurereadabilityisgood,modifyingtheprocedurecouldstartothepart,otherpartscouldbeinvariable.Thissystemcouldberevisedusesinothercompetitions.
[Keywords]TheElectronRecordsPoints;
MonolithicIntegratedCircuit;
SerialPortCorrespondence;
DynamicDemonstration;
FontsCod
前言
1.目的
(1)了解STC89LE52的基本原理与应用;
(2)熟悉串行通信原理;
(3)掌握单片机驱动LED显示的原理;
(4)鉴于目前传统记分牌的诸多弊端来设计一个功能完善,操作简单的,适宜广泛推广的电子记分牌。
2.项目工程背景及意义
目前传统的球场记分牌采用记分员手动翻动记分牌记分,存在一些弊端,工作方式单一,显示信息不多;
记分员必须站在记分牌旁操作;
无时间显示功能。
而一些大型的体育场
的比赛计时器的设计大都比较的复杂,所用芯片太多,造成整体的价格提高,而且软件设计比较的复杂。
导致性价比不是很高,很难得到广泛的推广。
本设计采用STC89LE52单片机作为核心部件,整个系统结构简单、实用性强、操作简便、具有低功耗,可靠性,安全性以及低成本等特点,该设计方案完全满足篮球计分器的设计要求。
本遥控电子记分牌可实现如下功能:
1.采用LED点阵显示赛场的比赛队名;
2.通过LED数码管显示当前比赛分数;
3.增加倒计时及显示功能,使参赛队员和观众了解比赛剩余时间。
项目应用于各种室内外体育场馆的电子记分牌此电路制作簿单、容易,制作魇需费用低廉,电路工作性能稳定、可靠。
在一般球类体育竞赛中,用此无线遥控电子记分电路,可以1人同时兼管两职,即裁判员翻记分员。
在厂矿企照、学校及乡镇运凌球场安装此无线遥控电子记分电路可在一定程度上提高球场的档次。
同时,由于LED显示屏是目前公共场所中信息发布的主要载体,因此具有遥控数据更新功能的电子显示屏该系统也可拓展使用到会展中心、广场、银行、商场等公共场所及车站,机场等交通运输行业。
另一方面,该系统中所涉及的短距离无线通信技术目前在各种领域应用广泛:
比如家庭、工厂与仓库的自动化控制,安全监视、保健监视、环境监视,军事行动、消防队员操作指挥,货单自动更新、库存实时跟踪以及游戏和互动式玩具等方面的低速应用,以及用于连接下一代便携式消费电器和通信设备等方面的高速应用。
因此研究该项目具有广泛的市场前景和重要的工程意义
1设计任务要求与思路
1.1设计任务
设计并制作一个用于比赛的记分器,能显示比赛时间,并显示比赛比分,能实现每次加、减分和时间修改操作。
单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。
它是一种集计数和多接口于一体的微控制器,被广泛应用在智能产品和工业自动化上
本次毕业设计的主要任务是设计一个篮球比赛记分牌,包括硬件设计和软件设计。
硬件设计的主要任务是:
LED数码管显示、LED点阵显示、串口通信的设计以及辅助功能的设计。
软件设计包括:
加减记分和倒计时的实现等。
本文主要介绍了单片机实现记分牌的整个设计流程,采用C语言编写程序。
本课题选择STC89LE52单片机为核心控制元件,设计了日常比赛中用到的比赛记分牌。
设计同时引用MAX232专用LED驱动芯片,解决了多位LED数码管同时显示的问题,硬件结构紧凑,成本低。
该单片机比赛记分牌可适应不同竞赛规则,通过按键修改每个设置。
运行可靠,具有一定的使用价值和竞争价值。
1.2设计要求
(一)采用单片机控制,响应迅速,判别精确[15];
主控台面上有按键控制,可同时对比赛时的分数显示进行加分减分,能显示整个赛程的比赛倒计时,暂停时间和参赛的队伍名称。
(二)在比赛的过程中能够随时刷新各队在整个赛程中的比分,通过按键输入比分,显示在LED数码管和点阵上。
(三)具有开始、暂停功能。
1.3设计思路
根据设计任务与要求,设计思路如下:
系统采用STC89LE52单片机软件方法来实现。
设计出比赛记分、计时系统,能实现两队比分的加分、减分(防误操作)等各种显示效果;
其控制系统的模块有:
LED数码管显示记分与倒计时模块、LED点阵显示比赛队伍名称模块。
程序由延时函数、显示函数、主函数、中断函数、按键扫描函数等组成,主函数中调用显示函数显示时间、比分并调用延时函数,比分与时间相互切换进而实现篮球比分。
2方案选择
方案论证:
本设计的内容为设计一个具有遥控功能的电子记分牌。
目前传统的球场记分牌存在如下弊端:
采用记分员手动翻动记分牌记分,工作方式单一,显示信息不多;
遥控电子记分牌可实现如下功能:
3.增加倒计时及显示功能,使参赛队员和观众了解比赛剩余时间;
4.扩展无线通信模块,实现遥控加减记分。
为了实现以上功能,可选择如下三种设计方案:
方案一:
手持端与显示端采用有线加无线的方式连接。
LCD显示
单片机
矩阵键盘
无线模块
记分牌手持端结构框图
LED点阵显示队伍名称
单片机2
LED数码管
记分牌显示端结构框图
图1方案一结构框图
笔记本电脑
单片机1
如上图所示:
即:
笔记本电脑与控制LED点阵的单片机采用有线的方式进行连接,在比赛前参赛队伍名称等内容可以由运行在笔记电脑上的软件进行修改。
而在比赛的过程中,参赛队伍的比赛分数,场次,时间等信息均用数码管来显示,数码管由运行于显示端的另一块单片机来控制,该单片机的显示参数可以由无线的手持端来遥控设置。
方案二:
手持端与显示端采用无线的方式连接。
LED点阵
图2方案二结构框图
如方案二图所示:
手持端不仅用于修改比赛队伍的分数,场次,时间等信息,而且用于设置参赛队伍名称。
其功能均由一块单片机来实现。
在记分牌的显示端,用一块单片机来控制LED点阵和LED数码管,其显示的参数均由手持端进行遥控设置。
方案三:
手持端采用触摸屏,增加汉字输入法,具有输入任意参赛队伍名的功能。
ARM9
触摸屏
图3方案三结构框图
如方案三结构图所示:
在方案二的基础上进行修改。
显示端结构不变,手持端的控制器由单片机改为ARM9芯片,其输入装置也由矩阵键盘改为触摸屏。
增加汉字输入法的功能。
分析以上三种方案:
方案一采用有线与无线相结合的连接方式,每次比赛前需要提前使用笔记本与记分牌显示端进行有线连接,将参赛队伍的名称输入到记分牌中去。
在比赛的过程中,参赛队伍的比赛分数,场次,时间等信息参数可以由无线的手持端来遥控设置。
其优点是参赛队伍的名称可以随意修改,其缺点是比赛时需要与计算机连接,操作比较麻烦。
方案二切实可行,实验室能够提供开发板等装置完成该设计。
手持端与显示端采用无线模块来进行通信。
唯一的缺憾是在设置参赛队伍的名称时,需要事先在手持端的程序中将可能的参赛队伍名都考虑周到。
如果在比赛时,遇到事先没有预设的参赛队伍,我们可以通过完善单片机的程序,用英文输入法将参赛队伍名用拼音字母的形式表示出来。
由于用单片机做汉字输入法非常繁琐,因此如果要实现用手持端输入任意名称的参赛队名,则显得力不从心。
方案三,在方案二的基础上进行修改。
手持端的控制器由单片机改为ARM9芯片,其输入装置也由矩阵键盘改为触摸屏,这样可以通过使用QT等软件编写汉字输入法的功能的程序,借助操作系统强大的功能,进一步完善该系统的功能。
但考虑到该方案投入比较大,ARM9开发难度较高,因此不适合作为单片机的实验。
可以考虑在后续的嵌入式课程设计中选择此方案,继续完善该设计。
综合以上三种方案,最后采取方案二。
3硬件原理介绍
3.1硬件方案设计
图4遥控电子记分牌显示端的结构图
显示端的设计主要由下面几个部分组成:
无线通信模块(接受)、单品机驱动LED数码管显示比赛分数、单片机驱动LED点阵显示比赛的队伍名称。
图5遥控电子记分牌显示端的电路框图
显示端的设计主要内容是:
无线通信模块把接受到的数据交给STC89LE52单品机进行A/D转换后经过MAX232进行电平转换,进而送到STC89LE52单片机进行处理最后送到LED数码管和LED点阵进行显示。
由结构图与电路框图可以知道记分牌显示终端的设计有以下两个部分:
1.单片机串口通信(接受)
2.单片机驱动LED显示
从结构图和电路框图中可以知道显示端的设计主要用了STC89LE52和MAX232芯片。
3.2芯片介绍
3.2.1STC89LE52芯片介绍
图6STC89LE52单片机实物图
图7STC89LE52单片机的结构
STC89LE52单片机使用注意事项:
1.P1.0与P1.1尽量留一个口不用,因为上电复位时如果P1.0/P1.1=0/0,则跑ISP程序,而不运行用户程序;
2.下载用户程序时,必须将P1.0,P1.1短接到地,发下载命令,然后再给单片机上电;
3.P1口当中不做A/D转换的I/O口,尽量不用,要用,也尽量做为输入口用,不要作为输出口用;
4.复位要用MAX810R复位电路才可靠;
5.在XTAL2脚串一个200欧姆左右电阻。
3.2.2MAX232芯片的介绍
图8MAX232电平转换原理图
1.max232简介
该产品是由德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。
由于电脑串口rs232电平是-10v+10v,而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0+5v,max232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平[5]。
该器件符合TIA/EIA-232-F标准,每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-VTTL/CMOS电平。
每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。
2.主要特点
1、单5V电源工作
2、两个驱动器及两个接收器
3、±
30V输入电平
4、低电源电流:
典型值是8mA
5、符合甚至优于ANSI标准EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.28
3.3单片机串口通信
3.3.1设计目的
通过本模块设计了解实现串行通信的硬件环境、数据格式的协议、数据交换的协议,学习串口通信中断方式的程序编写方法,掌握单片机串行口简易三线式通信的实现方法。
3.3.2设计要求
利用单片机串行口,实现与一台计算机串行口之间的通信。
计算机上运行串口调试助手,实现数据互传,要求计算机传给单片机的数据能够用数码管显示,单片机传给计算机的数据能够通过软件界面显示。
3.3.3主要内容
51单片机有一个全双工的串行通讯口[7],所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。
进行串行通讯时要满足一定的条件,比如电脑的串口是RS232电平的,而单片机的串口是TTL电平的,两者之间必须有一个电平转换电路,我们采用了专用芯片MAX232进行转换,虽然也可以用几个三极管进行模拟转换,但是还是用专用芯片更简单可靠。
我们采用了三线制连接串口,也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线:
第5脚的GN、D第2脚的RXD、第3脚的TXD。
这是最简单的连接方法,但是对我们来说已经足够使用了,电路如下图所示,MAX232的第10脚和单片机的11脚连接,第9脚和单片机的10脚连接,第15脚和单片机的20脚连接。
实验室所提供的51单片机实验板上已经装配好了全部硬件。
图9TTL与MAX232电平转换电路
可以到网络上下载并运行这个串口调试软件,这是一个绿色的软件,无需安装,可以直接在当前位置运行这个软件。
软件界面如下图6所示,我们先要设置一下串口通讯的参数,将波特率调整为9600,串口选择为COM1,当然将实验室提供的51单片机实验板的串口也要和电脑的COM1连接,将烧写有以下程序的单片机插入单片机实验板的万能插座中,并接通51单片机实验板的电源,这时只要按下K1一次,在串口调试助手软件的接收区界面中就会增加一个“AF”字符,表示单片机向电脑发送“AF”字符成功。
图10串口调试助手界面
串口通信部分的源程序中的中断程序如下所示:
/--------------------中断服务程序--------------------
voidserial()interrupt4 //OK清零查询,GET读数查询
{
if(RI) //interruptsuccessfully##########################---PC---->
MCU发送数据
{
unsignedcharch;
ch=0;
RI=0;
ch=SBUF;
RxBuf[count]=ch;
count++;
if(count>
32)
{
count=0;
}
if((ch=='
\n'
)&
&
(RxBuf[count-2]=='
\r'
))
{RxBuf[count]='
\0'
;
count=0;
}
else
{
TI=0;
//onceitinterrupted,cleartheflag!
!
---MCU---->
PC发送数据
transmitONE(RxBuf[0]);
transmitONE(RxBuf[1]);
transmitONE(RxBuf[2]);
transmitONE(RxBuf[3]);
transmitONE(RxBuf[4]);
transmitONE(RxBuf[5]);
transmitONE(RxBuf[6]);
transmit(end);
}
}
在以上串口中断的子程序中,我们设置了一个判断条件,如果单片机处于收到来自外部的串口中断的状态,则跳转到接受数据状态,反之,如果状态为发送数据,则工作在发送多个字节的状态。
通过以上研究设计,已经成功地实现了单片机与计算机串口数据的互发数据功能。
3.4单片机驱动LED显示
该模块分为两部分内容,一部分为单片机驱动LED数码管显示,另一部分为单片机驱动LED点阵显示。
3.4.1单片机驱动LED数码管显示
在单片机应用系统中,普遍使用成本低廉、配置灵活的数码管(LED)做显示器。
常用的为4~8位八段LED数码管显示器,即需要4~8个LED数码管。
实现这种显示的方法很多,但是,必须采用相应的措施才能实现多个LED的显示。
本部分利用了动态扫描的方法,利用该方法设计的多路LED数码管显示系统具有硬件设备简单,可移植性好,成本低廉的特点,在各种仪表显示系统中应用效果良好。
多位LED显示时,常将所有位的段选线并联在一起,由一个8位I/O口控制,而共阴极点或共阳极点分别由另一个8位I/O口控制;
也可采用并行扩展口构成显示电路,通常,需要扩展器件管脚的较多,价格较高。
本部分利用单片机的一个并行I/O口实现多个LED显示的简单
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