1、第 1 页 共 11 页 第一章 系统概述 1.1 背景知识 现在大多数比赛活动中，都会遇到要向观众和选手展示选手得分的 情况，需要用到电子记分牌。由于单片机的集成度高，功能强，实用性 好，特别是它具有重量轻，功耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力 强和使用方便等独特的优点，是单片机迅速得到了推广应用，目前已成 为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部位。本次设计 的记分牌，也是充分利用了单片机的以上优点，因而具有电路简单，成 本较低，灵敏可靠，操作方便的优点。 1.2 设计内容及要求 1.2.1 设计内容 （1） 选 51 单片机，晶振采用 12MHz。 （2） 启动时现实的初始分
2、数为 50。 （3） 选手每答对一题加 1 分；每打错加分和减分一题减 1 分。加分和 减分分别由“加” 、 “减”按钮（K1 和 K2）实现。 （4） 积分范围为 0099。 （5） 裁判按下复位按钮（K3）时，数码管显示初始分数 50。 （6） 按键按下时有提示声，当有键按下时蜂鸣器发出声音，按键释放 时停止发声。 1.2.2 设计要求 （1） 按照要求完成系统分析及方案设计。 （2） 完成硬件原理图的设计，并选择相关元器件。 （3） 完成软件流程图的设计，编写相应的单片机控制程序。 （4） 撰写设计报告。 第 2 页 共 11 页 第二章 系统方案设计 2.1 总体方案 电子记分牌的设计
3、主要由单片机主控模块、显示模块、按键模块、 电源模块、发声模块等组成，系统框图如图所示。 图 2.1 方案设计框图 2.2 系统组成 硬件电路由晶振电路、复位电路、80C51 单片机、独立式键盘、显 示电路和蜂鸣器驱动电路组成。 软件部分主程序由初始化、显示程序、键盘扫描和按键处理程序、 蜂鸣器发声程序和延时子程序等组成。 第 3 页 共 11 页 第三章 基本硬件电路设计 3.1 时钟电路 单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准。 80C51 单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外 部振荡方式。 在引脚 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振或陶瓷谐振器， 就
4、构成了内部振 荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就 构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如下 图所示。电容器 Cl，C2 起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值 一般在 30pF。晶振频率的典型值为 12MHz。内部振荡方式所得的时钟 情号比较稳定，实用电路中使用较多，电路如图 3.1。 图 3.1 时钟电路图 3.2 复位电路 复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的初 态开始运行。当 80C51 单片机的复位引脚 RST(全称 RESET)出现 2 个机 器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。复位电路要求电源接 通后，
5、单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单 片机复位。 第 4 页 共 11 页 图 3.2 复位电路图 3.3 键盘控制电路 由于在本设计中，一共需要三个按键，分别是加一键、减一键和复 位键，考虑到使用按键较少，故选择用独立式按键。独立式按键使用简 单，适合于按键较少的系统，其基本思想是将每个按键接在一根 I/O 口 线上，当键没有被按下时，对应的 I/O 口显示高电平，当有键被按下时， 相应的 I/O 口显示低电平，单片机就是通过检测 I/O 口的高低电平来判 断是否有键被按下和具体的哪个键被按下，电路如图 3.3。 图 3.3 按键电路图 第 5 页 共 11 页 3.4
6、显示电路 显示电路由两个静态显示的数码管组成，分别接在 P2 口和 P0 口，, 由于采用了共阳极数码管，故每位接一个非门电路，当单片机执行相应 的按键程序时，就可以分别显示高位和低位，从而显示当前分数，电路 如图 3.4。 图 3.4 显示电路图 3.5 蜂鸣器驱动电路 设计要求当有键按下时，蜂鸣器响，按键释放时，蜂鸣器停止响。 本设计采用三极管放大电路来驱动蜂鸣器。当没有键被按下时，P1.7 口 为低电平， 三极管不导通， 蜂鸣器不响； 当有键被按下时， 单片机将 P1.7 口置为高电平 ，三极管导通，蜂鸣器响，电路如图 3.5。 第 6 页 共 11 页 图 3.5 蜂鸣器驱动电路 3.6 电路原理图 根据以上分析，基于 80C51 单片机的电子记分牌电路中，电源电路 为单片机以及其他模块提供标准 5V 电源。晶振电路为单片机提供时钟 标准，使系统各部分能协调工作。复位电路为单片机提供复位功能。单 片机作为主控制器，根据输入信号对系统相应的控制。数码管显示当前 的分数。按键电路用来刷新选手的得分。蜂鸣器用作按键
