摘要：該系統(tǒng)主要采用多片AT89C52單片機(jī)作為子機(jī)，通過(guò)串口和主機(jī)進(jìn)行通信，主機(jī)采集到數(shù)據(jù)后，使用特定算法得到最后的結(jié)果，然后通過(guò)LED顯示器顯示。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；AT89C52；串口；LED

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）19-4454-03

A Scoring System Design Based on MCU

LIU Feng

（Shijiazhuang University of Economics， Shijiazhuang 050000， China）

Abstract： This system mainly adopts AT89C52 MCU as a children machine， it communicates with the main machine by the serial port， after collected the data， using a specific algorithm it produces the final result， and then display the result by LED monitor.

Key words： MCU； AT89C52； Serial port； LED

當(dāng)前社會(huì)有很多的競(jìng)賽，比賽活動(dòng)，為了顯示比賽的公正性，選手的成績(jī)一般會(huì)現(xiàn)場(chǎng)給出，可是使用人工的方法進(jìn)行收分，核分，公布分?jǐn)?shù)，使得選手從比賽結(jié)束到成績(jī)公布要等很長(zhǎng)時(shí)間，而且有了人工的參與，使得選手對(duì)公正公平性帶有疑問(wèn)。該文所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的打分系統(tǒng)，很好的解決了以上的問(wèn)題，使得評(píng)分具有實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化的特點(diǎn)。

本系統(tǒng)是一個(gè)通過(guò)串口的有線評(píng)分系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由兩大塊構(gòu)成，硬件設(shè)計(jì)模塊和軟件設(shè)計(jì)模塊，其中硬件設(shè)計(jì)主要完成評(píng)分端子機(jī)和主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，軟件設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送和顯示。評(píng)分端子機(jī)數(shù)目可以根據(jù)評(píng)委的個(gè)數(shù)靈活添加或刪除。

1 功能分析

在選手比賽結(jié)束后，評(píng)委打分時(shí)，需要主機(jī)發(fā)送一個(gè)開(kāi)始打分的指令，否則認(rèn)為打分無(wú)效。

打分時(shí)，有多個(gè)評(píng)委，每人一個(gè)評(píng)分子機(jī)，通過(guò)總線與主機(jī)相連。評(píng)委在接到開(kāi)始打分的指令時(shí)，可以給選手打分。在打分后，確認(rèn)傳送之前，可以修改評(píng)分。

多個(gè)評(píng)委的分?jǐn)?shù)由評(píng)分子機(jī)傳送到主機(jī)。主機(jī)統(tǒng)計(jì)分?jǐn)?shù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，最后將分?jǐn)?shù)傳送給顯示子機(jī)，顯示子機(jī)將最后得分顯示在LED顯示器上。

為了保證主機(jī)和評(píng)分子機(jī)的通信可靠性及有序性，他們之間要有一個(gè)通信協(xié)議的約定：

1） 給各評(píng)分子機(jī)編址，將地址存放于各評(píng)分子機(jī)的R1寄存器中。

2） 規(guī)定主機(jī)對(duì)所有評(píng)分子機(jī)都起作用的復(fù)位命令0FFH，命令使各評(píng)分子機(jī)的SM2位為1。

3） 規(guī)定主機(jī)和各評(píng)分子機(jī)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為一字節(jié)，校驗(yàn)方式為偶校驗(yàn)。

4） 制定主機(jī)發(fā)送的有效的命令代碼，各評(píng)分子機(jī)收到命令后，先檢測(cè)命令的有效性，再執(zhí)行命令。

5） 設(shè)置評(píng)分子機(jī)的工作狀態(tài)字，說(shuō)明現(xiàn)在評(píng)分子機(jī)工作狀態(tài)，包括：初始狀態(tài)，評(píng)分狀態(tài)，確認(rèn)狀態(tài)。

系統(tǒng)模型如圖1所示[1]：

圖1 打分系統(tǒng)模型圖

2 硬件設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)以上的功能進(jìn)行分析，本系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)的串行通信方式，主要需要以下硬件設(shè)施。

1） AT89C52單片機(jī)

之所以選用AT89C52單片機(jī)，是因?yàn)樽詮膯纹瑱C(jī)流行起來(lái)以后，MCS-51系列的單片機(jī)一直處于主流地位，它的性價(jià)比是其它系列無(wú)法比擬的，近年來(lái)，AT系列芯片以它的型號(hào)齊全，性能優(yōu)良，價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)有取代MCS-51系列單片機(jī)的趨勢(shì)，AT系列和MCS-51系列一起被譽(yù)為“控制領(lǐng)域中最佳8位微機(jī)”，它內(nèi)部的中斷系統(tǒng)，定時(shí)器，串行口，存儲(chǔ)空間等部件完全可以滿足本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[2]。

2） LED顯示器

本系統(tǒng)中評(píng)分子機(jī)的LED顯示接口電路采用靜態(tài)的顯示方式，使用兩位共陽(yáng)極七段LED顯示器，其中個(gè)位數(shù)LED顯示器連接一個(gè)BCD碼到七段譯碼器轉(zhuǎn)換的芯片74LS47的輸出端，74LS47的另外一端和P1口的P1.0到P1.3相連，十位數(shù)LED顯示器連接另一片74LS47芯片的輸出端，74LS47的輸入端和P1口的P1.4到P1.7相連。當(dāng)有按鍵被按下時(shí)，經(jīng)過(guò)譯碼后，被按下的數(shù)字鍵的段碼會(huì)輸送到個(gè)位LED顯示器中顯示，當(dāng)再次有按鍵被按下時(shí)，將P1端口的數(shù)據(jù)左移四位，然后和新按下的鍵的鍵碼相或，得到新的值后，送P1口輸出，經(jīng)譯碼，這時(shí)LED顯示器中顯示的是兩位數(shù)，即十位數(shù)和個(gè)位數(shù)。顯示電路圖如圖2所示：

圖2 LED顯示連接圖

3） 鍵盤

本系統(tǒng)中評(píng)分子機(jī)的分?jǐn)?shù)輸入采用12鍵鍵盤，包括一個(gè)確定鍵，一個(gè)取消鍵，0到9十個(gè)數(shù)字鍵，構(gòu)成一個(gè)4行3列的矩陣鍵盤。P2.0到P2.2為列線輸入，P2.0到P2.2三根口線為列線輸入，P2.4到P2.7四根口線為行線輸出，將P2.0到P2.2三根口線作為與門的輸入，與門的輸出連接到P3.2口線，即外部中斷0的輸入端，當(dāng)該引腳的電平由高到低產(chǎn)生跳變時(shí)，說(shuō)明有鍵按下，計(jì)算鍵碼值，送往cpu。 當(dāng)鍵盤上有鍵按下時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生按鍵開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)，本系統(tǒng)采用軟件延時(shí)去抖。鍵盤電路圖如圖3所示[3]：

圖3 鍵盤電路圖

3 軟件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)好以后就要進(jìn)行軟件的編程，本系統(tǒng)軟件分為主機(jī)和評(píng)分子機(jī)兩部分，采用串口多機(jī)通信。

1） 主機(jī)端軟件

主機(jī)首先發(fā)送復(fù)位命令，使得各個(gè)評(píng)分子機(jī)的SM2=1.然后逐個(gè)發(fā)送評(píng)分子機(jī)的編號(hào)，例如，先發(fā)送一號(hào)子機(jī)的編號(hào)，然后等待一號(hào)子機(jī)傳送數(shù)據(jù)，收到子機(jī)的確認(rèn)信息后，開(kāi)始接收數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，再發(fā)送2號(hào)子機(jī)的編號(hào)，一直到最后一個(gè)子機(jī)。等所有的子機(jī)的數(shù)據(jù)都接收到以后，采用去掉最高分，最低分，然后求平均值的算法，求出最后成績(jī)，最后主機(jī)驅(qū)動(dòng)LED顯示電路，顯示最后的成績(jī)，驅(qū)動(dòng)電路圖類似圖2所示。主機(jī)程序流程圖如圖4所示[4]。

2） 評(píng)分子機(jī)端軟件

在串口通信時(shí)，子機(jī)端接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的復(fù)位命令，使SM2=1，子機(jī)端一方面將按鍵的數(shù)字顯示在LED顯示器上，一方面等待向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)，當(dāng)主機(jī)呼叫本子機(jī)時(shí)，被呼叫子機(jī)使自己的SM2=0，等待接收主機(jī)命令，子機(jī)接收到命令后，查表驗(yàn)證命令的正確性，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作，一般是向主機(jī)傳送分?jǐn)?shù)操作。子機(jī)端部分程序段如下：

LOOP1：JNB RI，$；等待接收

CLR TI

MOV A，SBUF；取接收的主機(jī)呼叫地址，

CJNE A，R1，LOOP1；與本機(jī)地址不符轉(zhuǎn)LOOP1

CLR SM2；相符，清SM2位

JNB RI，$；等待接收主機(jī)命令

CLR RI；如果RI為1，不能接收數(shù)據(jù)，會(huì)丟失

MOV A，SBUF；取命令

3） 按鍵程序

在按鍵模塊中，根據(jù)硬件電路連接，P2.4到P2.7四根口線為輸出線，P2.0到P2.2三根口線為輸入線，三根輸入線最初均輸入高電平。為判斷是否右鍵按下，最先四根線均輸出低電平，只要有鍵按下，則對(duì)應(yīng)的輸入線就會(huì)變?yōu)榈碗娖?，所以就?huì)產(chǎn)生外部中斷0中斷信號(hào)，至于是輸入低電平列的哪個(gè)鍵被按下，可以在中斷程序中逐行掃描，進(jìn)行判斷，識(shí)別出來(lái)按鍵后，查表得到該鍵的鍵值，進(jìn)入相應(yīng)的顯示子程序進(jìn)行LED顯示。按鍵識(shí)別流程圖和相應(yīng)程序段因篇幅原因就不再多做描述。

4 軟硬件測(cè)試

在本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完畢后，我們進(jìn)行了軟硬件的測(cè)試，硬件方面，我們?cè)谧鲭娐钒鍟r(shí)本著少使用芯片，少連接線路的原則，進(jìn)行了最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，考慮到使用到了定時(shí)器，為了定時(shí)比較精準(zhǔn)，晶振的頻率選擇了11.0592MHZ。軟件方面，因?yàn)椴捎昧藚R編語(yǔ)言，雖然擴(kuò)展不是很方便，但是驅(qū)動(dòng)硬件更有效，程序更精簡(jiǎn)。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)打分系統(tǒng)主要是為了在本校畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯時(shí)可以公平公正迅速的給出學(xué)生的成績(jī)，所以功能簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格低廉。但是本系統(tǒng)只要是在類似的比賽場(chǎng)合都可以使用，而且功能可靠，性能穩(wěn)定，后期可以按照要求進(jìn)行擴(kuò)展，例如，可以在主機(jī)和子機(jī)的RS-232串口上各加一個(gè)無(wú)線發(fā)射模塊，做成無(wú)線的數(shù)據(jù)傳輸，可以在主機(jī)中開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)程序，實(shí)現(xiàn)信息管理系統(tǒng)，那么適合的場(chǎng)合就會(huì)更加的廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張毅剛.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

[2] The Development of a VXIbus-based 3cm Single Generator[EB/OL].http：//www.elecfans.com/tags/單片機(jī)設(shè)計(jì)/，1999.

[3] 吳新杰.AVR單片機(jī)項(xiàng)目教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.

[4] 何立民.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1992.endprint

圖3 鍵盤電路圖

3 軟件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)好以后就要進(jìn)行軟件的編程，本系統(tǒng)軟件分為主機(jī)和評(píng)分子機(jī)兩部分，采用串口多機(jī)通信。

1） 主機(jī)端軟件

主機(jī)首先發(fā)送復(fù)位命令，使得各個(gè)評(píng)分子機(jī)的SM2=1.然后逐個(gè)發(fā)送評(píng)分子機(jī)的編號(hào)，例如，先發(fā)送一號(hào)子機(jī)的編號(hào)，然后等待一號(hào)子機(jī)傳送數(shù)據(jù)，收到子機(jī)的確認(rèn)信息后，開(kāi)始接收數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，再發(fā)送2號(hào)子機(jī)的編號(hào)，一直到最后一個(gè)子機(jī)。等所有的子機(jī)的數(shù)據(jù)都接收到以后，采用去掉最高分，最低分，然后求平均值的算法，求出最后成績(jī)，最后主機(jī)驅(qū)動(dòng)LED顯示電路，顯示最后的成績(jī)，驅(qū)動(dòng)電路圖類似圖2所示。主機(jī)程序流程圖如圖4所示[4]。

2） 評(píng)分子機(jī)端軟件

在串口通信時(shí)，子機(jī)端接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的復(fù)位命令，使SM2=1，子機(jī)端一方面將按鍵的數(shù)字顯示在LED顯示器上，一方面等待向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)，當(dāng)主機(jī)呼叫本子機(jī)時(shí)，被呼叫子機(jī)使自己的SM2=0，等待接收主機(jī)命令，子機(jī)接收到命令后，查表驗(yàn)證命令的正確性，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作，一般是向主機(jī)傳送分?jǐn)?shù)操作。子機(jī)端部分程序段如下：

LOOP1：JNB RI，$；等待接收

CLR TI

MOV A，SBUF；取接收的主機(jī)呼叫地址，

CJNE A，R1，LOOP1；與本機(jī)地址不符轉(zhuǎn)LOOP1

CLR SM2；相符，清SM2位

JNB RI，$；等待接收主機(jī)命令

CLR RI；如果RI為1，不能接收數(shù)據(jù)，會(huì)丟失

MOV A，SBUF；取命令

3） 按鍵程序

在按鍵模塊中，根據(jù)硬件電路連接，P2.4到P2.7四根口線為輸出線，P2.0到P2.2三根口線為輸入線，三根輸入線最初均輸入高電平。為判斷是否右鍵按下，最先四根線均輸出低電平，只要有鍵按下，則對(duì)應(yīng)的輸入線就會(huì)變?yōu)榈碗娖剑跃蜁?huì)產(chǎn)生外部中斷0中斷信號(hào)，至于是輸入低電平列的哪個(gè)鍵被按下，可以在中斷程序中逐行掃描，進(jìn)行判斷，識(shí)別出來(lái)按鍵后，查表得到該鍵的鍵值，進(jìn)入相應(yīng)的顯示子程序進(jìn)行LED顯示。按鍵識(shí)別流程圖和相應(yīng)程序段因篇幅原因就不再多做描述。

4 軟硬件測(cè)試

在本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完畢后，我們進(jìn)行了軟硬件的測(cè)試，硬件方面，我們?cè)谧鲭娐钒鍟r(shí)本著少使用芯片，少連接線路的原則，進(jìn)行了最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，考慮到使用到了定時(shí)器，為了定時(shí)比較精準(zhǔn)，晶振的頻率選擇了11.0592MHZ。軟件方面，因?yàn)椴捎昧藚R編語(yǔ)言，雖然擴(kuò)展不是很方便，但是驅(qū)動(dòng)硬件更有效，程序更精簡(jiǎn)。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)打分系統(tǒng)主要是為了在本校畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯時(shí)可以公平公正迅速的給出學(xué)生的成績(jī)，所以功能簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格低廉。但是本系統(tǒng)只要是在類似的比賽場(chǎng)合都可以使用，而且功能可靠，性能穩(wěn)定，后期可以按照要求進(jìn)行擴(kuò)展，例如，可以在主機(jī)和子機(jī)的RS-232串口上各加一個(gè)無(wú)線發(fā)射模塊，做成無(wú)線的數(shù)據(jù)傳輸，可以在主機(jī)中開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)程序，實(shí)現(xiàn)信息管理系統(tǒng)，那么適合的場(chǎng)合就會(huì)更加的廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 何立民.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1992.endprint

圖3 鍵盤電路圖

3 軟件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)好以后就要進(jìn)行軟件的編程，本系統(tǒng)軟件分為主機(jī)和評(píng)分子機(jī)兩部分，采用串口多機(jī)通信。

1） 主機(jī)端軟件

主機(jī)首先發(fā)送復(fù)位命令，使得各個(gè)評(píng)分子機(jī)的SM2=1.然后逐個(gè)發(fā)送評(píng)分子機(jī)的編號(hào)，例如，先發(fā)送一號(hào)子機(jī)的編號(hào)，然后等待一號(hào)子機(jī)傳送數(shù)據(jù)，收到子機(jī)的確認(rèn)信息后，開(kāi)始接收數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，再發(fā)送2號(hào)子機(jī)的編號(hào)，一直到最后一個(gè)子機(jī)。等所有的子機(jī)的數(shù)據(jù)都接收到以后，采用去掉最高分，最低分，然后求平均值的算法，求出最后成績(jī)，最后主機(jī)驅(qū)動(dòng)LED顯示電路，顯示最后的成績(jī)，驅(qū)動(dòng)電路圖類似圖2所示。主機(jī)程序流程圖如圖4所示[4]。

2） 評(píng)分子機(jī)端軟件

在串口通信時(shí)，子機(jī)端接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的復(fù)位命令，使SM2=1，子機(jī)端一方面將按鍵的數(shù)字顯示在LED顯示器上，一方面等待向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)，當(dāng)主機(jī)呼叫本子機(jī)時(shí)，被呼叫子機(jī)使自己的SM2=0，等待接收主機(jī)命令，子機(jī)接收到命令后，查表驗(yàn)證命令的正確性，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作，一般是向主機(jī)傳送分?jǐn)?shù)操作。子機(jī)端部分程序段如下：

LOOP1：JNB RI，$；等待接收

CLR TI

MOV A，SBUF；取接收的主機(jī)呼叫地址，

CJNE A，R1，LOOP1；與本機(jī)地址不符轉(zhuǎn)LOOP1

CLR SM2；相符，清SM2位

JNB RI，$；等待接收主機(jī)命令

CLR RI；如果RI為1，不能接收數(shù)據(jù)，會(huì)丟失

MOV A，SBUF；取命令

3） 按鍵程序

在按鍵模塊中，根據(jù)硬件電路連接，P2.4到P2.7四根口線為輸出線，P2.0到P2.2三根口線為輸入線，三根輸入線最初均輸入高電平。為判斷是否右鍵按下，最先四根線均輸出低電平，只要有鍵按下，則對(duì)應(yīng)的輸入線就會(huì)變?yōu)榈碗娖?，所以就?huì)產(chǎn)生外部中斷0中斷信號(hào)，至于是輸入低電平列的哪個(gè)鍵被按下，可以在中斷程序中逐行掃描，進(jìn)行判斷，識(shí)別出來(lái)按鍵后，查表得到該鍵的鍵值，進(jìn)入相應(yīng)的顯示子程序進(jìn)行LED顯示。按鍵識(shí)別流程圖和相應(yīng)程序段因篇幅原因就不再多做描述。

4 軟硬件測(cè)試

在本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完畢后，我們進(jìn)行了軟硬件的測(cè)試，硬件方面，我們?cè)谧鲭娐钒鍟r(shí)本著少使用芯片，少連接線路的原則，進(jìn)行了最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，考慮到使用到了定時(shí)器，為了定時(shí)比較精準(zhǔn)，晶振的頻率選擇了11.0592MHZ。軟件方面，因?yàn)椴捎昧藚R編語(yǔ)言，雖然擴(kuò)展不是很方便，但是驅(qū)動(dòng)硬件更有效，程序更精簡(jiǎn)。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)打分系統(tǒng)主要是為了在本校畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯時(shí)可以公平公正迅速的給出學(xué)生的成績(jī)，所以功能簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格低廉。但是本系統(tǒng)只要是在類似的比賽場(chǎng)合都可以使用，而且功能可靠，性能穩(wěn)定，后期可以按照要求進(jìn)行擴(kuò)展，例如，可以在主機(jī)和子機(jī)的RS-232串口上各加一個(gè)無(wú)線發(fā)射模塊，做成無(wú)線的數(shù)據(jù)傳輸，可以在主機(jī)中開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)程序，實(shí)現(xiàn)信息管理系統(tǒng)，那么適合的場(chǎng)合就會(huì)更加的廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 吳新杰.AVR單片機(jī)項(xiàng)目教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.

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