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

關(guān)鍵詞：單片機；AT89C52；串口；LED

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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)前社會有很多的競賽，比賽活動，為了顯示比賽的公正性，選手的成績一般會現(xiàn)場給出，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)束到成績公布要等很長時間，而且有了人工的參與，使得選手對公正公平性帶有疑問。該文所設(shè)計的基于單片機的打分系統(tǒng)，很好的解決了以上的問題，使得評分具有實時性和自動化的特點。

本系統(tǒng)是一個通過串口的有線評分系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由兩大塊構(gòu)成，硬件設(shè)計模塊和軟件設(shè)計模塊，其中硬件設(shè)計主要完成評分端子機和主機之間的數(shù)據(jù)傳送，軟件設(shè)計主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送和顯示。評分端子機數(shù)目可以根據(jù)評委的個數(shù)靈活添加或刪除。

1 功能分析

在選手比賽結(jié)束后，評委打分時，需要主機發(fā)送一個開始打分的指令，否則認(rèn)為打分無效。

打分時，有多個評委，每人一個評分子機，通過總線與主機相連。評委在接到開始打分的指令時，可以給選手打分。在打分后，確認(rèn)傳送之前，可以修改評分。

多個評委的分?jǐn)?shù)由評分子機傳送到主機。主機統(tǒng)計分?jǐn)?shù)并進(jìn)行存儲，最后將分?jǐn)?shù)傳送給顯示子機，顯示子機將最后得分顯示在LED顯示器上。

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

1） 給各評分子機編址，將地址存放于各評分子機的R1寄存器中。

2） 規(guī)定主機對所有評分子機都起作用的復(fù)位命令0FFH，命令使各評分子機的SM2位為1。

3） 規(guī)定主機和各評分子機的數(shù)據(jù)長度為一字節(jié)，校驗方式為偶校驗。

4） 制定主機發(fā)送的有效的命令代碼，各評分子機收到命令后，先檢測命令的有效性，再執(zhí)行命令。

5） 設(shè)置評分子機的工作狀態(tài)字，說明現(xiàn)在評分子機工作狀態(tài)，包括：初始狀態(tài)，評分狀態(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

通過對以上的功能進(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

之所以選用AT89C52單片機，是因為自從單片機流行起來以后，MCS-51系列的單片機一直處于主流地位，它的性價比是其它系列無法比擬的，近年來，AT系列芯片以它的型號齊全，性能優(yōu)良，價格低廉等優(yōu)勢有取代MCS-51系列單片機的趨勢，AT系列和MCS-51系列一起被譽為“控制領(lǐng)域中最佳8位微機”，它內(nèi)部的中斷系統(tǒng)，定時器，串行口，存儲空間等部件完全可以滿足本系統(tǒng)的開發(fā)[2]。

2） LED顯示器

本系統(tǒng)中評分子機的LED顯示接口電路采用靜態(tài)的顯示方式，使用兩位共陽極七段LED顯示器，其中個位數(shù)LED顯示器連接一個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，經(jīng)過譯碼后，被按下的數(shù)字鍵的段碼會輸送到個位LED顯示器中顯示，當(dāng)再次有按鍵被按下時，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LED顯示器中顯示的是兩位數(shù)，即十位數(shù)和個位數(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)中評分子機的分?jǐn)?shù)輸入采用12鍵鍵盤，包括一個確定鍵，一個取消鍵，0到9十個數(shù)字鍵，構(gòu)成一個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，說明有鍵按下，計算鍵碼值，送往cpu。 當(dāng)鍵盤上有鍵按下時，可能會產(chǎn)生按鍵開關(guān)的抖動，本系統(tǒng)采用軟件延時去抖。鍵盤電路圖如圖3所示[3]：

圖3 鍵盤電路圖

3 軟件設(shè)計

硬件設(shè)計好以后就要進(jìn)行軟件的編程，本系統(tǒng)軟件分為主機和評分子機兩部分，采用串口多機通信。

1） 主機端軟件

主機首先發(fā)送復(fù)位命令，使得各個評分子機的SM2=1.然后逐個發(fā)送評分子機的編號，例如，先發(fā)送一號子機的編號，然后等待一號子機傳送數(shù)據(jù)，收到子機的確認(rèn)信息后，開始接收數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)，再發(fā)送2號子機的編號，一直到最后一個子機。等所有的子機的數(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，最后主機驅(qū)動LED顯示電路，顯示最后的成績，驅(qū)動電路圖類似圖2所示。主機程序流程圖如圖4所示[4]。

2） 評分子機端軟件

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

LOOP1：JNB RI，$；等待接收

CLR TI

MOV A，SBUF；取接收的主機呼叫地址，

CJNE A，R1，LOOP1；與本機地址不符轉(zhuǎn)LOOP1

CLR SM2；相符，清SM2位

JNB RI，$；等待接收主機命令

CLR RI；如果RI為1，不能接收數(shù)據(jù)，會丟失

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，則對應(yīng)的輸入線就會變?yōu)榈碗娖?，所以就會產(chǎn)生外部中斷0中斷信號，至于是輸入低電平列的哪個鍵被按下，可以在中斷程序中逐行掃描，進(jìn)行判斷，識別出來按鍵后，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 軟硬件測試

在本系統(tǒng)開發(fā)完畢后，我們進(jìn)行了軟硬件的測試，硬件方面，我們在做電路板時本著少使用芯片，少連接線路的原則，進(jìn)行了最小系統(tǒng)的設(shè)計，考慮到使用到了定時器，為了定時比較精準(zhǔn)，晶振的頻率選擇了11.0592MHZ。軟件方面，因為采用了匯編語言，雖然擴展不是很方便，但是驅(qū)動硬件更有效，程序更精簡。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計的實時打分系統(tǒng)主要是為了在本校畢業(yè)設(shè)計答辯時可以公平公正迅速的給出學(xué)生的成績，所以功能簡單，易于實現(xiàn)，價格低廉。但是本系統(tǒng)只要是在類似的比賽場合都可以使用，而且功能可靠，性能穩(wěn)定，后期可以按照要求進(jìn)行擴展，例如，可以在主機和子機的RS-232串口上各加一個無線發(fā)射模塊，做成無線的數(shù)據(jù)傳輸，可以在主機中開發(fā)數(shù)據(jù)庫程序，實現(xiàn)信息管理系統(tǒng)，那么適合的場合就會更加的廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張毅剛.新編MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計[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/單片機設(shè)計/，1999.

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

[4] 何立民.MCS-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(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

硬件設(shè)計好以后就要進(jìn)行軟件的編程，本系統(tǒng)軟件分為主機和評分子機兩部分，采用串口多機通信。

1） 主機端軟件

主機首先發(fā)送復(fù)位命令，使得各個評分子機的SM2=1.然后逐個發(fā)送評分子機的編號，例如，先發(fā)送一號子機的編號，然后等待一號子機傳送數(shù)據(jù)，收到子機的確認(rèn)信息后，開始接收數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)，再發(fā)送2號子機的編號，一直到最后一個子機。等所有的子機的數(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，最后主機驅(qū)動LED顯示電路，顯示最后的成績，驅(qū)動電路圖類似圖2所示。主機程序流程圖如圖4所示[4]。

2） 評分子機端軟件

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

LOOP1：JNB RI，$；等待接收

CLR TI

MOV A，SBUF；取接收的主機呼叫地址，

CJNE A，R1，LOOP1；與本機地址不符轉(zhuǎn)LOOP1

CLR SM2；相符，清SM2位

JNB RI，$；等待接收主機命令

CLR RI；如果RI為1，不能接收數(shù)據(jù)，會丟失

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，則對應(yīng)的輸入線就會變?yōu)榈碗娖?，所以就會產(chǎn)生外部中斷0中斷信號，至于是輸入低電平列的哪個鍵被按下，可以在中斷程序中逐行掃描，進(jìn)行判斷，識別出來按鍵后，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 軟硬件測試

在本系統(tǒng)開發(fā)完畢后，我們進(jìn)行了軟硬件的測試，硬件方面，我們在做電路板時本著少使用芯片，少連接線路的原則，進(jìn)行了最小系統(tǒng)的設(shè)計，考慮到使用到了定時器，為了定時比較精準(zhǔn)，晶振的頻率選擇了11.0592MHZ。軟件方面，因為采用了匯編語言，雖然擴展不是很方便，但是驅(qū)動硬件更有效，程序更精簡。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計的實時打分系統(tǒng)主要是為了在本校畢業(yè)設(shè)計答辯時可以公平公正迅速的給出學(xué)生的成績，所以功能簡單，易于實現(xiàn)，價格低廉。但是本系統(tǒng)只要是在類似的比賽場合都可以使用，而且功能可靠，性能穩(wěn)定，后期可以按照要求進(jìn)行擴展，例如，可以在主機和子機的RS-232串口上各加一個無線發(fā)射模塊，做成無線的數(shù)據(jù)傳輸，可以在主機中開發(fā)數(shù)據(jù)庫程序，實現(xiàn)信息管理系統(tǒng)，那么適合的場合就會更加的廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張毅剛.新編MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計[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/單片機設(shè)計/，1999.

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

[4] 何立民.MCS-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(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

硬件設(shè)計好以后就要進(jìn)行軟件的編程，本系統(tǒng)軟件分為主機和評分子機兩部分，采用串口多機通信。

1） 主機端軟件

主機首先發(fā)送復(fù)位命令，使得各個評分子機的SM2=1.然后逐個發(fā)送評分子機的編號，例如，先發(fā)送一號子機的編號，然后等待一號子機傳送數(shù)據(jù)，收到子機的確認(rèn)信息后，開始接收數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)，再發(fā)送2號子機的編號，一直到最后一個子機。等所有的子機的數(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，最后主機驅(qū)動LED顯示電路，顯示最后的成績，驅(qū)動電路圖類似圖2所示。主機程序流程圖如圖4所示[4]。

2） 評分子機端軟件

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

LOOP1：JNB RI，$；等待接收

CLR TI

MOV A，SBUF；取接收的主機呼叫地址，

CJNE A，R1，LOOP1；與本機地址不符轉(zhuǎn)LOOP1

CLR SM2；相符，清SM2位

JNB RI，$；等待接收主機命令

CLR RI；如果RI為1，不能接收數(shù)據(jù)，會丟失

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，則對應(yīng)的輸入線就會變?yōu)榈碗娖剑跃蜁a(chǎn)生外部中斷0中斷信號，至于是輸入低電平列的哪個鍵被按下，可以在中斷程序中逐行掃描，進(jìn)行判斷，識別出來按鍵后，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 軟硬件測試

在本系統(tǒng)開發(fā)完畢后，我們進(jìn)行了軟硬件的測試，硬件方面，我們在做電路板時本著少使用芯片，少連接線路的原則，進(jìn)行了最小系統(tǒng)的設(shè)計，考慮到使用到了定時器，為了定時比較精準(zhǔn)，晶振的頻率選擇了11.0592MHZ。軟件方面，因為采用了匯編語言，雖然擴展不是很方便，但是驅(qū)動硬件更有效，程序更精簡。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計的實時打分系統(tǒng)主要是為了在本校畢業(yè)設(shè)計答辯時可以公平公正迅速的給出學(xué)生的成績，所以功能簡單，易于實現(xiàn)，價格低廉。但是本系統(tǒng)只要是在類似的比賽場合都可以使用，而且功能可靠，性能穩(wěn)定，后期可以按照要求進(jìn)行擴展，例如，可以在主機和子機的RS-232串口上各加一個無線發(fā)射模塊，做成無線的數(shù)據(jù)傳輸，可以在主機中開發(fā)數(shù)據(jù)庫程序，實現(xiàn)信息管理系統(tǒng)，那么適合的場合就會更加的廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張毅剛.新編MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計[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/單片機設(shè)計/，1999.

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

[4] 何立民.MCS-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(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