拳击比赛计分设备的研制

拳击比赛计分设备的研制 拳击比赛计分设备的研制 1 摘 要 为适应不同拳击比赛的规则，在原有比赛计时计分系统的基础上研制新的计分设备。要求 新设备使用方便可靠，运行操作简单，便于维护。 本以STC11F02E为系统控制处理器完成数据采集、传送等实时任务。系统的上位PC 机主要实现对各个下位机的控制，完成参数的设定、数据的显示、存储、处理等功能。 关键词:串行通信 STC11F02E 拳击计分 “相近得分” I Abstract In order to adapt to different boxing rules, in the original game timing and scoring system was developed based on the new scoring device. Requirements of new equipment is convenient and reliable to use, simple operation, convenient maintenance. This article mainly introduces one kind based on the PC machine and multiple single chip microcomputer master-slave boxing match scoring device design, the paper from two aspects of hardware and software designs of the system are detailed description of. Hardware, a detailed analysis of the system of the circuit principle and method; software, introduced as the upper machine and the lower position machine serial communication between. This design take STC11F02E as the system control processor to complete data collection, transmission and real-time control tasks. System software on the PC mainly achieved on each machine real-time control, complete the set of the parameters and data display, storage, data processing and other functions. This paper also introduces between the PC and several single chip microcomputer serial communication technology, and on the lower position machine communication protocols were developed. Communication protocol physical layer using RS485bus interface standard: C serial interface standard through RS232/485 converter circuit will be converted to RS-485 standard level and communicate with the lower single—chip;he lower single-chip? TTL level will be converted to RS-485 standard level through MAX1482 chip . Keywords: erial communication STC11F02E Boxing scoring “Close score” II 目 录 摘 要 .............................................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................................... II 第一章 绪 论 ............................................................................................................................. 1 第一节 引言 ......................................................................................................................... 1 第二节 研究背景及意义 ..................................................................................................... 1 第三节 国际拳联新规则简介 ............................................................................................. 2 一、改变的原因 ............................................................................................................. 2 二、如何改变 ................................................................................................................. 2 三、新计分方式研发过程 ............................................................................................. 2 四、新计分方式的特点 ................................................................................................. 3 五、新计分方式的手工计算方法 ................................................................................. 4 第四节 拳击比赛计分设备简介 ......................................................................................... 4 第二章 总体设计 ................................................................................................................. 5 第一节 总体框图 ................................................................................................................. 5 第二节 硬件电路选择 ......................................................................................................... 6 一、单片机的选择 ......................................................................................................... 6 二、显示模块 ................................................................................................................. 6 三、按键模块 ................................................................................................................. 7 四、通信电平转换模块 ................................................................................................. 7 第三节 通信方式的选择 ..................................................................................................... 8 第三章 硬件电路设计 ................................................................................................................. 9 第一节 硬件电路整体框图 ................................................................................................. 9 第二节 核心电路 ............................................................................................................... 10 一、STC11F02E简介 .................................................................................................. 10 二、显示电路模块 ....................................................................................................... 14 一、液晶模块原理 ....................................................................................................... 14 二、PDC-605简介 ....................................................................................................... 14 三、HT1621简介 ......................................................................................................... 15 四、显示模块电路图 ................................................................................................... 17 第四节、通信电平转换电路 ............................................................................................... 18 一、MAX1482基本信息 ........................................................................................... 18 二、MAX1482芯片引脚 ............................................................................................. 19 III 三、串行接口 ............................................................................................................... 19 四、电路连接图 ........................................................................................................... 20 第五节、电源稳压设计 ....................................................................................................... 21 一、MC7805T芯片电路 ............................................................................................. 21 二、RN5RK501B芯片电路 ........................................................................................ 21 第六节 时钟电路模块 ....................................................................................................... 23 一、DS1302的结构及工作原理 ................................................................................ 23 二、引脚功能 ............................................................................................................... 23 三、DS1302的控制字节 ............................................................................................. 24 四、DS1302的寄存器 ................................................................................................. 24 五、电路连接图 ........................................................................................................... 24 第四章 软件设计 ....................................................................................................................... 25 第一节 软件语言简介 ......................................................................................................... 25 第二节 软件任务分析 ....................................................................................................... 25 第三节 显示软件设计 ....................................................................................................... 26 一、单片机显示 ........................................................................................................... 26 三、PC机比赛界面 ..................................................................................................... 26 第四节 通信过程设计 ....................................................................................................... 27 一、串口通信参数 ....................................................................................................... 27 二、串行口工作模式 ................................................................................................... 27 三、通信原理 ............................................................................................................... 28 四、通信协议 ............................................................................................................... 29 五、通信过程 ............................................................................................................... 29 六、图 ........................................................................................................... 30 第五章 设备的制作 ................................................................................................................... 31 第一节 设备规格的设置 ................................................................................................... 31 第二节 Protel99SE的应用 ................................................................................................ 32 一、电路原理设计部分 ............................................................................................... 32 二、印刷电路板设计系统 ........................................................................................... 33 第三节 成果展示 ............................................................................................................... 35 结 论 ........................................................................................................................................... 38 致 谢 ........................................................................................................................................... 39 参考文献 ....................................................................................................................................... 40 IV 第一章 绪 论 第一节 引言 近年来随着国家科学技术的飞速发展，一个以计算机技术、通信技术和微电子技术为先导 的信息化革命正在蓬勃进行。在实际应用中，计算机技术作为信息化产业的核心，发挥着不 可忽视的作用。单片机作为计算机技术的一个分支，正在不断的被应用到实际生活中。由于 网络技术及单片机技术的不断发展，使计算机应用向网络化、综合化、集成化、智能化发展， 并且使单片机的应用也从独立的单机控制向多机联网的方向发展。这就使得以通信技术为基 础，PC机和多台单片机构成的网络控制系统已成为单片机技术发展的新方向。串行通信作 为一种简单、易实现的通信方式在控制工程中得到了广泛的应用。 在一个应用系统中，通常由PC机对数据进行分析并处理，单片机则完成数据的采集 和上 传等工作。在这样的系统中，单片机系统一般称之为下位机，由PC机、网络设备等组成的应用部分则统称为上位机。二者结合，充分发挥了单片机在实时数据采集和PC机对数据处理、显示上的优点，使得单片机的应用走向多元化的发展。 第二节 研究背景及意义 随着电子产品的普遍化和竞技体育竞争日趋激烈，越来越多的竞技体育项目开始使用智能电子产品辅助裁判给予运动员更加准确的评价。这种与时俱进的做法为比赛更加公平提供了科技手段。例如，网球比赛引入“鹰眼”(hawkeye)电子跟踪系统，NBA比赛引入“电子裁判”配合执法。还有一些大型综合运动会，例如，在第11届全运会上电子裁判设备已经广泛用于跆拳道、乒乓球、网球等15个竞赛项目的竞技场上，并得到了全运会组委会有关专家、运动员、教练员以及裁判员们的高度好评。这些事实有力地证明了电子产品在体育运动中越来越普遍的应用，使比赛更具观赏性，极大的调动了运动员的积极性。 同样，辅助裁判的电子设备也在拳击比赛中得到一定程度的应用，随着拳击比赛的新规则的不断变化，所需要的拳击计分设备也不断的升级。这就需要在原有的基础上进行更新。2010年，国际拳击联合会为增加拳击比赛公平性，观赏性，准备实施新规则。新规则的内容有:取消有效点的定义，取消一秒钟时间窗口，判断胜负的原则是依据多数裁判员的意见判定，同时采用新的计分方式，即:“相近得分”原则。新规则颁布后，国际拳击联合会为各协会进行系统更新。国际拳击联合会将新计分系统寄往各国协会，在BSS2007版本基础上进行升级。国际拳击联合会还分发“初级版”操作系统，该系统不含显示器、电脑、打印机等，只包含一个手持装置和五个打分盒。 国际拳联为了推广比赛新规则，要求各协会，在原有比赛计时计分系统的基础上研制新的计分设备，同时适用于国内的比赛。新设备要求使用方便可靠，运行操作简单，便于维护。 1 第三节 国际拳联新规则简介 2010年国际拳击联合会准备实施新规则，新规则包括:取消有效点的定义，取消一秒钟时间窗口，判断胜负的原则是依据多数裁判员的意见判定。 一、改变的原因 第一，目前的计分系统的核心概念是“有效点”，但是却忽略了每名裁判的判断结果。 第二，观众对于有效点缺乏理解，对于比分很低或者0分的现象很难解释。 第三，1秒钟的概念限制了运动员1秒钟得2点以上的可能。 第四，裁判员计算机评估系统的使用导致裁判员更多地考虑自己的评价，而忽略了运动员的实际表现，这使得外在因素更多地影响比赛。 更重要的是，目前的计分系统导致拳击运动员风格的改变，教练员和运动员更重视一次性有效打击，尤其是头部击打，从而使得拳击运动的观赏性大大降低。 二、如何改变 基于以上原因，改变有以下几个方面: 1、取消“有效点”和“1秒钟时间窗口”的概念。 2、判断胜负的依据是根据每名裁判的多数意见裁定，但采取新的计算方法，剔除和大多数意见相左的判断。 3、增加每场比赛的得分。 4、取消现有的裁判员评估系统。 5、寻求更好的办法使公众更好地理解计分系统。 6、提高拳击运动的观赏性。 7、最为重要的是开发一套能更好避免操纵比赛的计分方法。 三、新计分方式研发过程 2006年国际拳击联合代表大会后，就成立了改革委员会，其中一项重要的提案是改革现有计分系统，国际拳击联合会执委会批准了此项提议。 2007年10月，国际拳击联合会任命Franco Falcinelli为技术规则委员会主席，并赋予他牵头研发新计分系统的权力。 2008年6月，一家意大利公司提出新计分系统的核心概念，并被技术规则委员会采纳。 2009年2月，具体的方案提交到技术规则委员会，国际拳联同意在小型比赛中试用。 2009年7月，技术规则委员会建议国际拳联购买意大利公司的知识产权，并授权瑞士计时按此理念进行深入开发。 2009年9月，米兰世锦赛前新计分系统在国际拳联裁判员代表大会上进行了广泛介绍。 2010年1月，国际拳联执委会同意对新计分系统举行测试赛。 2 测试赛情况: 在2010年4月，巴库世界青年锦标赛中举行了第一次测试赛，整个测试赛举行了5场比赛，并对新老2种计分系统进行了比较。在比赛之后组委会认真听取了所有技术官员的意见和建议。 在2010年6月，在意大利举行了爱尔兰与意大利的双边对抗赛，此次比赛作为第二次测试赛。 两次测试结果向2010年7月的国际拳联特别执委会进行了汇报。这2次测试的结果证明新计分系统不仅能够正确判断胜负，同时反映的比分更为客观。在意大利举行的8场比赛中，其中一场在2名意大利运动员之间的比赛中，2名评判员被授意有意偏袒一方，用以测试该计分系统的公正性。结果是新计分系统清楚地判断出操纵比赛的裁判员，并对他们的判断进行了删除，从而并未影响比赛结果。 在特别执委会上，通过了在第3次测试赛中实行的两条建议: 第一条、每回合结束后显示比分。 第二条、在最终宣布比赛结果的同时显示最终比分。 四、新计分方式的特点 1、记录所有评判员的个人得分。 2、每个回合取比分最接近的3名裁判员的得分，并计算平均值。 3、完全取消“有效点”和“1秒钟时间窗口”的概念。 4、不显示即时比分，只显示即时时间。 5、每名评判员的比分在回合休息时显示。 6、取消裁判员计算机评估系统。 7、警告得分不计算到个人点中。 8、场馆设立大屏幕，供观众看到比分显示。 9、对助手显示的相近得分 新计分系统计算方式为“相近得分”法，其特点为: 1、相近得分是指3名评分相近的裁判员的评分会被计入得分。 2、各种可能的3名评判员，如(J1,J2,J3)/(J1,J3,J4)/(J1,J3,J5)等。 3、最相近的3个得分被计入，并计算平均值。 4、每名裁判员在每个回合中得分是否采纳的可能性包括所有红蓝角评分都被采纳、只接 纳一个分值和所有红蓝角分值都不接纳三种。 3 “相近得分”的概念举例 ?“相近得分” 2-5-2-7-3 (去5-7); 5-2-5-7-2 (去2-2) ?“相近不明显得分” 3-3-4-4-5 (去高/低3-5) ?“相近等差得分” 2-4-6-8-10 (去高/低2-10) 五、新计分方式的手工计算方法 第一步，将针对A选手的五个裁判的比分结果按照从小到大的顺序进行排序。 第二步，将3个相邻的比分分为一组，每个比分可以被分在多个组中。这一步的结果可以得到3组的比分。 第三步，算出每一个组的平均分。 第四步，算出每一个组中与平均分相差最大的差值。 第五步，比较3个组的差值。 第六步，根据差值比较结果，选择使用哪一组作为参考: ?当一组分差比另两组分差都小时，选用这一组作为参考。 ?当出现两组分差相同时，去掉最高分和最低分，选用中间三个分数的一组。 ?当三组分差均相同时，同样去掉最高分和最低分，选用中间三个分数的一组。 第七步，计算出该组数均值，作为选手A的该回合比分。 用同样的方法再计算出B选手该回合的比分，即可表示两位选手该回合比赛的客观情况。 第四节 拳击比赛计分设备简介 拳击比赛分为职业拳击比赛和业余拳击比赛。在国内的一些业余拳击比赛中经常采用职业拳击比赛计分方法。在国际拳联新计分的规则下，为适应不同比赛的初始评分值、场次回合等需要，在原有比赛计时计分系统的基础上研制新的计分设备。本论文论述的拳击比赛计分设备是国家体育总局的一个真实项目，为提高国内拳击比赛水平，与国际接轨，所以本设备的比赛规则，计分方式等严格执行国际拳联的标准。 本系统由上位机(PC机)和下位机(单片机)两部分组成:下位机由裁判控制，完成数据采集的工作，可以单独记录一个裁判裁定的比分;上位机汇总五个下位机采集的数据，利用拳联规定的新计分方法，分析并处理数据，最终得出比赛结果。上位机与下位机之间通过串行通信的方式进行数据传输。 4 第二章 总体方案设计 第一节 总体框图 系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将总体设计分为硬件设计和软件设计。硬件设计部分包括电路原理图设计、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的;然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等;最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。 在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的是选择用于控制 的单片机，并确定与之配套的外围电路，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，选择芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，在本系统中使用C语言进行开发。本系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。 依据国际拳击联合会的新规则，此设备设计为由一个PC机控制，有线连接五个单片机的主从式系统，此系统达到合理使用资源的目的。此双工有线通信系统的总体框图如图1所示。 本系统工作过程如下:上位PC机经过一定的程序后，向下位机发出信号，同时准备向下位机发送数据或接收下位机发送上来到信号和数据。下位机一方面要响应上位机发出的信号，另一方面接收数据或向上位机传输数据。当数据传输完毕，上位机可以把接收到的数据进行处理、显示、存储。 5 第二节 硬件电路选择 拳击计分器是用于辅助裁判员更好地记录比分，同时可以综合评价一个拳击运动员水平的电子产品设备。国际拳击联合会为了推广新规则，制定了一系列的标准，要求新的计分设备是手持设备，便捷且简单易行，易于推广使用，这就要求本系统的硬件电路体积小，低功耗。本系统是在多种方案中得到的最优选择，本章节简单论述下位机设计中主要模块的方案选择。 一、单片机的选择 目前，市场上应用最广泛的单片机首推Intel的51系列，由于产品硬件结构合理，指令系统规范，世界有许多著名的芯片公司都购买了51芯片的核心专利技术，并在其基础上进行性能上的扩充，使得芯片得到进一步的完善，形成了一个庞大的体系。 51系列有许多优点，它从方案二:采用八位段码LCD液晶显示，将液晶显示器的8位数据线与单片机通过串行输入并行输出元件进行串行接口，通过软件程序进行驱动。 比较这两种方案，数码管显示驱动简单，但电压高，功耗高;利用液晶显示可以在低电压、低功耗下工作。同时液晶显示(LCD)由于具有可编程驱动、接口控制方便、体积小、具有良好的可视化人机界面等优点，近几年来被广泛应用于单片机控制的智能仪器设备，尤其在便携式仪器仪表中更发挥其优势。LCD已成为当代高新技术产业、信息产业中最重要的信息显示方式之一，所以本系统中采用方案二。 6 三、按键模块 方案一:采用矩阵式N*N键盘进行键值判断，该形式的键盘，每个按键开关位于行列的交叉处，采用逐行扫描的方法识别键码。 方案二:采用独立式按键进行键值判断，在单片机I/O口接一个上拉电阻后直接接到按键上，I/O输入可以快速反应按键情况。 在本系统中，所需要的按键不多，只需要四个按键，而且两种方法需要的I/O口是相同的。又由于为了避免裁判在比赛计分时，错按按钮，所以要将按键分开放置。另外，考虑到裁判操作下位机的手感，故手持设备的操作方式应与之前所用的比赛采集器相近，因此几个按键的距离较远，不宜采用键盘矩阵。综上所述，选用直接连接的方法来实现按键功能。 四、通信电平转换模块 PC机的串行口采用的标准是RS-232接口，单片机的串行口电平是TTL电平，而TTL电平特性与RS-232的电气特性不相匹配，因此为了使单片机的串行口能与RS-232接口通信，必须将串行口的输入/输出电平进行转换。由于在拳击比赛现场，裁判手持设备与PC机有一定距离，考虑到可能有一定干扰，为保证数据的准确性，所以采用RS-485总线接口标准。通信协议物理层应用RS-485总线接口标准:上位机标准串行接口经RS232/485转换电路将RS-232电平转换为RS-485标准电平与下位机通信;下位单片机的串行信号通过MAX1482芯片将TTL电平转换为RS-485标准电平实现通信。 7 第三节 通信方式的选择 在本系统中，下位机采集数据，并上传数据给上位机，上位机汇总数据并处理。使上位机和下位机之间实现双工通信。在通信领域内，有两种数据通信方式:并行通信和串行通信。随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。 串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。特点:(1)传输速度较低，一次一位;(2)通信成本也较低，只需一个信道。(3)支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。 并行通信是指一组数据的各数据位在多条线上同时被传输。特点:(1)传输速度快:一位(比特)时间内可传输一个字符;(2)通信成本高:每位传输要求一个单独的信道支持;因此如果一个字符包含8个二进制位，则并行传输要求8个独立信道的支持;(3)不支持长距离传输:由于信道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。 由于串行通信技术在传输方式中运用的非常普遍，技术成熟，而且线路简单，只需一条通道，因此维护也相对简单。同时可以尽可能降低成本，也为拳击计分设备的推广起到一定辅助作用。并行通信其抗干扰能力差，不能完全保证数据的完整性。综上所述，基于串行通信在本设备中可以更好体现其通信传输方面的优点，所以通信方式采用串行通信。 8 第三章 硬件电路设计 第一节 硬件电路整体框图 本设计中，STC11F02E采用外部RST引脚复位，从外部向RST引脚施加一定宽度的复位脉冲。1管脚作为RST引脚下接一个5.1K的电阻接地，同时接一个10uF的电容接电源，从而实现单片机的复位。4管脚是内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振(11.059)的一端，晶振的另外一端接5管脚。这样便形成了单片机的最小系统。由于本系统中先将程序下载到单片机中，在比赛的时不进行实时下载，所以不需要ISP下载专用通信口，遂可将管脚2和管脚3复用。一方面，2管脚(作为串口数据接收端)和3管脚(作为串口数据发送端)与通信电平转换模块的芯片连接，实现数据的传输。另一方面，也做程序下载通信口。由6管脚和7管脚控制MAX1482，通过高低电平控制是否进行数据传输。管脚16、17、19连接显示模块，控制LCD显示PC机指定的内容。在设计中，充分考虑到拳击计分设备的利用率，在拳击训练中，可独立将一个手持设备作为计时计分器。所以在硬件设计时，增加了以DS1302为主要芯片的外部时钟电路，单片机的13、14、15管脚进行控制。同时，还备有单独的电源模块，可装有四块电池进行独立的计时计分。 9 第二节 核心电路 一、STC11F02E简介 STC11F02E是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高可靠复位电路，针对高速通信，智能控制，强干扰场合。 二、内部结构 STC11F02E 单片机为增强型的8051内核，具有2KB的片内Flash程序存储器、2KB的EEPROM存储器和256KB的片内SRAM数据存储器。这款单片机的 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器)模块的最大特点就是通过配置特殊功能寄存器AUXR1中的第7位UART_P1的状态可以使 UART模块的两个引脚(RXD、TXD)接到P3端口的P3.0、P3.1引脚，或者接到P1端口的P1.6、P1.7引脚，从而可以充当两个串口使用。 STC11F02E单片机可以运行3种省电模式以降低功耗，它们分别是:空闲模式，低速模式和掉电模式。正常工作模式下，单片机的典型功耗是2mA ~ 7mA，而掉电模式下的典型功耗是<0.1uA，空闲模式下的典型功耗是<1.3mA. STC11F02E单片机有两个时钟源:内部R/C振荡时钟和外部晶体时钟。芯片内部的R/C振荡时钟在常温下频率是4MHz - 8MHz。 STC11F02E单片机有5种复位方式:外部RST引脚复位，内部低压检测复位(实现外部可调复位门槛电压复位)，软件复位，掉电复位/上电复位(并可选择增加额外的复位延时200mS，也叫MAX810专用复位电路)，看门狗复位。 STC1102E单片机所有I/O口均可由软件配置成4种工作类型之一。4种类型分别为:准双向口/弱上拉(标准8051输出模式)、强推挽输出/强上拉、仅为输入(高阻)或开漏输出功能。每个口由2个控制寄存器中的相应位控制每个引脚工作类型。单片机上电复位后为准双向口/弱上拉(传统8051的I/O口)模式。2V以上时为高电平，0.8V以下时为低电平。每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过100mA。 STC11F02E单片机提供了6个中断请求源，它们分别是:外部中断0(INT0)、定时器0中断、外部中断1(INT1)、定时器1中断、串口(UART)中断、低压检测(LVD)中断。所有的中断都具有2个中断优先级。可以用关总中断允许位来屏蔽所有的中断请求，也可以用打开相应的中断允许位来使CPU响应相应的中断申请;每一个中断源可以用软件独立地控制为开中断或关中断状态;每一个中断的优先级别均可用软件设置。高优先级的中断请求可以打断低优先级的中断。反之，低优先级的中断请求不可以打断高优先级及同优先级的中断。当两个相同优先级的中断同时产生时，将由查询次序来决定系统先响应哪个中断。 STC11F02单片机有2个定时器，定时器0和定时器1，与传统8051的定时器完全兼容，也可以设置为1T模式，当在定时器1做波特率发生器时，定时器0可以当两个8位 10 定时器用。 单片机内部设置的两个16位定时器/计数器T0和T1都具有计数方式和定时方式两种工作方式。对每个定时器/计数器(T0和T1)，在特殊功能寄存器TMOD中都有一控制位— C/T来选择T0或T1为定时器还是计数器。定时器/计数器的核心部件是一个加法(也有减法)的计数器，其本质是对脉冲进行计数。只是计数脉冲来源不同:如果计数脉冲来自系统时钟，则为定时方式，此时定时器/计数器每12个时钟或者每1个时钟得到一个计数脉冲，计数值加1;如果计数脉冲来自单片机外部引脚(T0为P3.4,T1为P3.5)，则为计数方式，每来一个脉冲加1。 定时器/计数器0有4种工作模式:模式0(13位定时器/计数器),模式1(16位定时器/计数器模式),模式2(8位自动重装模式)，模式3(两个8位定时器/计数器)。定时器/计数器1除模式3外，其他工作模式与定时器/计数器0相同，T1在模式3时无效，停止计数【1】。 三、引脚说明 对于硬件设计方面，核心单片机不仅要考虑内部结构、功能，还有考虑外部引脚的排列，以及各个引脚的实际用途。在选择芯片具体封装方面，由于本系统的工作量相对较少，所以采用了20管脚的STC11F02E作为拳击计分设备的主芯片。STC11F02E芯片的引脚图如图3所示。 11 12 四、主要特点 STC11F02E有普通单片机的特点，还有自身的独特优点，这样不仅可以实现本设备的功能要求，还对以后设备的升级起到良好的铺垫作用。 1、增强型 8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。 2、工作电压:5.5V - 4.1V / 3.7V (5V单片机) 3、工作频率范围:0,35MHz，相当于普通8051的 0,420MHz 4、用户应用程序空间:1/2/3/4/5/6/8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字 5、ISP(在系统可编程)/ IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器。可通过串口(RxD/P3.0, TxD/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成。 6、有EEPROM功能 7、看门狗 8、内部集成MAX810专用复位电路(晶体频率在24MHz以下时，要选择高的复位门槛电压,如 4.1V以下复位,晶体频率在12MHz以下时，可选择低的复位门槛电压，如3.7V以下复位，复位脚接1K电阻到地) 9、内置一个对内部Vcc进行掉电检测的掉电检测电路，可设置为中断或复位5V单片机掉电检测门槛电压为4.1V/3.7V附近。 10、时钟源:外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器。用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟。常温下内部R/C振荡器频率为:4MHz~8MHz。 11、共2个16位定时器(与传统8051兼容的定时器/计数器，16位定时器T0和T1) 12、外部中断I/O口5路，传统的下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断唤醒,INT0/P3.2,INT1/P3.3,INTT0/P3.4,INT/T1/P3.5,INT/RxD/P3.0. 13、一个独立的通用全双工异步通信串行口(UART),做主机时可以当2个串口使用 [RxD/P3.0，TxD/P3.1]可以切换到[RxD/P1.6，TxD/P1.7]，通过将串口在P3口和P1口之间来回切换，将一个串口作为2个串口分时复用，可降低成本实现2个串口。建议将串行口设置在[RxD/P1.6，TxD/P1.7]，而将[RxD/P3.0，TxD/P3.1]作为ISP下载的专用通信口。 13 第三节 显示电路模块 液晶显示(LCD)由于具有可编程驱动、接口控制方便、体积小、功耗低、具有良好的可视化人机界面等优点，所以本系统中采用以HT1621显示控制模块为 存储温度:-30?,+70? PDC-605液晶显示屏内部由HT1621控制，通过软件驱动实现其显示作用，外部由单片机控制，接收并执行显示内容。PDC-605引脚定义参见表2。 (二) 编码表 PDC-605实现显示功能必须进行编码。编码表见表3。 14 (三)PDC-605模块结构图 PDC-605模块外观如图4所示。 图4 PDC-605模块结构图 三、HT1621简介 HT1621是128 点、内存映象和多功能的LCD驱动器，HT1621 的软件配置特性使它适用于多种LCD应用场合，包括LCD模块和显示子系统。用于连接主控制器和HT1621的管脚只有4 或5 条，HT1621还有一个节电命令用于降低系统功耗。在本系统中，HT1621作为PDC-605的驱动器，使其实现显示功能。 (一)特性[3] 1、工作电压2.4-5.2V; 2、内嵌256KHz RC 振荡器;可外接32KHz晶片或256KHz频率源输入; 3、可选1/2或1/3偏压和1/2 1/3 或1/4 的占空比; 4、片内时基频率源;蜂鸣器可选择两种频率; 5、节电命令可用于减少功耗; 6、内嵌时基发生器和看门狗定时器WDT; 7、时基或看门狗定时器溢出输出; 8、八个时基/看门狗定时器时钟源; 9、一个32×4 的LCD 驱动器; 10、一个内嵌的32 ×4 位显示RAM 内存; 11、四线串行接口; 12、片内LCD 驱动频率源; 13、软件配置特征; 14、数据模式和命令模式指令; 15、三种数据访问模式; 16、提供VLCD 管脚用于调整LCD 操作电压; 15 (二)系统结构 显示内存RAM静态显示内存RAM 以32×4 位的格式储存所显示的数据。RAM的数据直 接映象到LCD 驱动器，可以用READ 、WRITE 和READ-MODIFY-WRITE 命令访问。 RAM映象图如图5所示。 图5 RAM映象图 (三)PDC-605驱动器相关命令 HT1621在本系统中是PDC-605液晶显示屏的驱动器，可以通过命令代码控制LCD的开、关等功能。下列表4是PDC-605驱动器相关命令。 16 (四)命令格式 HT1621可以用软件设置。两种模式的命令可以配置HT1621和传送LCD所显示的数据。HT1621 的配置模式称为命令模式，命令模式类型码为100。命令模式包括一个系统配置命令，一个系统频率选择命令，一个LCD 配置命令，一个声音频率选择命令，一个定时器/WDT设置命令和一个操作命令。数据模式包括READ、WRITE和READ-MODIFY-WRITE操作，表5标明的是数据和命令模式类型码。 四、显示模块电路图 本系统中，PDC-605芯片CS管脚(6)与单片机P1.7管脚相连，WR(4)与P1.5管脚相连，DATA(3)与P1.4相连。电路图如图6所示。 17 第四节 通信电平转换电路 在本电路设计中RS232接口电路主要功能是解决PC机与外部设备连接的电平转换问题。STC11F02E单片机有一个全双工的串行通信口，所以单片机和PC机之间可以方便的进行串口通信。通信电平转换示意图参见图7。PC机串口是RS232电平的，以正负电压来表示逻辑状态，而单片机的串口是TTL电平的，以高低电平表示逻辑状态。因此，为了能够使计算机接口和终端的TTL器件连接，必须在RS232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系变换。由于PC机与多台单片机通信，则可选择支持节点数多的芯片。在考虑抗干扰能力，远距离传输等因素后，决定用RS485作为通信协议标准。同时选择了MAX1482CPD芯片作为通信电平转换电路模块的主芯片。 图7 通信电平转换示意图 一、MAX1482基本信息 MAX1482是美信公司生产的一款高速差分三态收发器，符合EIA标准RS485的要求，该芯片用于多点传输数据，全双工通信。驱动器具有短路电流限制保护功能，芯片7、电源电流:35 uA 8、高态输入电压:2.0 V 9、低态输入电压:0.8 V 10、高-低传输时间:2 us 11、低-高传输时间:2 us 12、数据传输速率:250 kbps 13、接口类型:RS-422 18 二、MAX1482芯片引脚 在实际应用中采用了14管脚的MAX1482芯片，参见图8可知芯片的外部引脚和部分内部结构。 图8 MAX1482芯片引脚 三、串行接口 串行接口简称串口，也称串行通信接口(通常指COM接口)，是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。RS-232也称标准串口，最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座(DB25)，后来使用简化为9芯D型插座(DB9)。在本设备中就采用DB9，其封装参见图9。 图9 9芯D型插座(DB9) 19 DB9有9个引脚，每个引脚的功能不同，详细介绍见表6。 表6 引脚介绍 四、电路连接图 综上所述，电路连接图如图10所示。 20 第五节 电源稳压设计 电子电路需要有直流稳压电源来供电，直流稳压电源主要是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成。电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随着电网电压波动、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需要稳压电路。稳压电路的作用是当电网波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。 本拳击计分设备可在两种情况下工作:比赛和训练。在比赛时，统一采用直流稳压元件MC7805T，输入+12V，输出是+5 V电压，来为的单片机供电。训练时，单机运行，以RN5RK501B为核心的直流电压模块采用4块电池为单片机供电。 一、MC7805T芯片电路 为尽量减少功耗，整个系统采用5V供电。5V稳压模块采用的是MC7805T。由于现在稳压电源集成度比较高，所以电路比较简单。如图11所示。 图11 电源稳压电路 二、RN5RK501B芯片电路 RN5RK系列芯片是VFM(升降)直流电压转换芯片，支持超低供应电流、通过CMOS工艺达到高输出电压精度。每一个RN5RK系列的芯片都由一个振荡器、一个VFM控制电路、一个输入电阻小的驱动晶体管(Lx开关)，一个标准参考电压单元，一个高速比较器， 检测电压的电阻，一个Lx开关保护电路和内部芯片使能电路。用此芯片加上电感、二极管和电容3个外部元件即可完成一个低波动高效率的升压直流转换器。通过芯片使能功能的使用，可以使待机电流最小化。因为这系列芯片的包装是SOT-23-5(微型)，故布板时元器件密度高也可以工作。 21 (一)芯片特性[5] 1、外部元件少，仅需要一个电感、一个二极管和一个电容。 2、待机模式下超低输入电流，可达uA级。 3、输出电压精度高，误差小于2.5%。 4、低波动和低噪声。 5、低启动电压。 6、效率高，标准值80%。 7、包括一个开启电阻小的收发器。 (二)电路图 在拳击训练时，可使手持设备单独用电池供电，电路可以将电压稳定在所需的5V电压上。同时有一定的滤波、抗干扰能力。电路原理图如图12所示。 图12 RN5RK501B电源稳压电路 22 第六节 时钟电路模块 如前文所述，时钟电路模块是拳击比赛计分设备的扩展部分，可在平时拳击训练时使用，作为独立的计时计分系统。现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用。 一、DS1302的结构及工作原理 DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V,5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302DS1302引脚图 23 三、DS1302的控制字节 四、DS1302的寄存器 DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。 此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H,FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作;另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。 五、电路连接图 DS1302与CPU的连接需要三条线，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。参见图14。 图 14 时钟模块连接图 24 第四章 软件设计 第一节 软件语言简介 C语言是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它由美国贝尔研究所的D.M.Ritchie于1972年推出。1978后，C语言已先后被移植到大、中、小及微型机上。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。在拳击计分比赛设备中，下载到单片机中的程序采用C语言编写。而运行在PC机上的比赛环境是采用VB编写，由第三方提供。 第二节 软件任务分析 软件任务分析和硬件电路设计结合进行，哪些功能由硬件完成，哪些任务由软件完成，在硬件电路设计基本定型后，也就基本上决定下来了。 软件任务分析环节是为软件设计做一个总体规划。从软件的功能来看可分为两大类:一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如测量，计算，显示，打印，输出控制和通信等。另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色的软件。这两类软件的设计方法各有特色，执行软件的设计偏重算法效率，与硬件 关系密切，千变万化。 软件任务分析时，应将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义(输入输出定义)。在各执行模块进行定义时，将要牵扯到的数据结构和数据类型问题也一并规划好。各执行模块规划好后，就可以监控程序了。 在 25 第三节 显示软件设计 一、单片机显示 单片机要控制液晶显示屏系统运行，首先应将系统接通电源，系统自动复位。复位后进行单片机系统初始化、液晶初始化。在初始化完毕后，系统采集需要显示的相应参数，通过控制器发出的指令调用相关函数，完成相应的显示功能。其软件流程图如图15所示。 系统初始化禁止所有可屏蔽中断，并关总中断，在进行关键设置时不允许发生中断，以免产生干扰，还包括变量、专用寄存器的初始化和定时器赋初值等。液晶模块初始化就是对液晶模块的各项参数进行设置，如输入方式、显示开关控制、数据接口位数、光标的位置以及显示方式等。 二、PC机比赛界面 在PC机程序运行界面上，可以设定双方比赛队伍，名称及代码，比赛的场次和级别等。显示界面上每名裁判的分数表上方J1、J2、J3、J4、J5代表五名裁判，若裁判编号背景色是黄色(如J2)说明裁判手持设备与PC机连接可进行通信。若裁判编号背景色是红色(如J1、J3、J4、J5)，说明裁判手持设备并未连接到PC机。这样的设计可检验五名裁判的拳击计分设备与PC机的连接情况。在程序界面图22中可以看到有五位裁判(J1、J2、J3、J4、J5)可进行打分，有四个回合的成绩，运用“相近得分”的原则对五位裁判的分数进行处理，最终显示比赛结果。每名运动员的初始分数是20，裁判可针对运动员表现增减分数。每回合比赛终止后有30秒钟可供裁判修改比分，这时指示灯闪烁。控制PC机的裁判可操作比赛“开始”，“结束”，“下一回合”(按键G)等命令。 26 第四节 通信过程设计 一、串口通信参数 (一)波特率:RS-232标准规定的数据传输速率为每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、 4800、9600、19200波特。 (二)数据位:标准的值是5、7和8位，如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0,127(7位);扩展的ASCII码是0,255(8位)。 (三)停止位:用于表示单个包的最后一位，典型的值为1，1.5和2位。由于数是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。 (四)奇偶校验位:在串口通信中一种简单的检错方式。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位(数据位后面的一位)，用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。 二、串行口工作模式 STC11F02E单片机的串行通信有4种工作模式，可通过软件编程对SCON中的SM0、SM1的设置进行选择。其中模式1、模式2和模式3为异步通信，每个发送和接收的字符都带有1个启动位和1个停止位。在模式0中，串行口被作为1个简单的移位寄存器使用。见表9 。 27 在本系统中为了充分利用资源，达到资源的最大分配。所以采用串行口工作1模式。 当软件设置SCON的SM0、SM1为 “01”时，串行通信则以模式1工作。此模式为8位UART格式，一帧信息为10位:1位起始位，8位数据位(低位在先)和1位停止位。波特率可变，在本设计中，将波特率设置为9600。图16为串行模式1的接收/发送时序图。 模式1的发送过程:串行通信模式发送时，数据由串行发送端TxD输出。当主机执行一条写“ SBUF“的指令就启动串行通信的发送，写“ SBUF” 信号还把“ 1”装入发送移位寄存器的第9位，并通知TX控制单元开始发送。发送各位的定时是由16分频计数器同步。移位寄存器将数据不断右移送TxD端口发送，在数据的左边不断移入“ 0”作补充。当数据的最高位移到移位寄存器的输出位置，紧跟其后的是第9位“ 1”，在它的左边各位全为“0”，这个状态条件，使TX控制单元作最后一次移位输出，然后使允许发送信号“ SEND”失效，完成一帧信息的发送，并置位中断请求位TI，即TI=1，向主机请求中断处理。 模式1的接收过程:当软件置位接收允许标志位REN，即REN=1时，接收器便以选定波特率的16分频的速率采样串行接收端口RxD，当检测到RxD端口从“ 1” ?“0”的负跳变时就启动接收器准备接收数据，并立即复位16分频计数器，将1FFH植装入移位寄存器。复位16分频计数器是使它与输入位时间同步。 图 图16 串行口模式1接收/发送时序图 三、通信原理 STC11F02E单片机的全双工串行通信接口具有多机通信功能，可以同时发送、接收数据。通过其引脚RxD(串行数据接收端)和引脚TxD(串行数据发送端)与上位机进行通信。上位机发送信息可被各从机接收，而各从机发送的信息只能由上位机接收。在本设备中，上位机和下位机之间规定通信协议来进行通信。 28 四、通信协议 在串行通信中,为了确保接收端接收到正确的数据 ,在发送和接收数据时都必须依照一定的通信协议。通信协议是整个串行通信系统的重要组成部分,它关系到串行通信的工作效率和可靠性,协议中包括地址和命令以及具体指令的意义。本系统中采用发送ascii的字符，采用的命令格式参见表10，以1号评分器为例，对其进行查询，显示，闪烁灯，亮灯等功能 。 表10 通信命令格式 注:a为1号评分器地址; b为2号评分器地址; c为3号评分器地址; d为4号评分器地址; e为5号评分器地址。 五、通信过程 1)手持计分器设备开机显示本机地址01-05，可设置。 具体方法:利用“红-1”按键可进行地址设置(01-05)，“蓝+1”按键可确定与PC机通信。 2)手持设备可自我检测 若LCD上显示“ERR”说明有按键短路，同时显示屏上会显示出现错误的按键的方位。(左上，右上，左下，右下)。这时可对硬件进行一些调试，以达到良好的状态。 3)地址修改后可以进行联机操作(以5号地址记分器为例) PC机首先发:地址(e)+亮灯(D) 命令 计分器显示:—————— 指示灯亮 4)PC机发显示命令显示记分初始值 如:?eB1-0-------1-0? (定长B后面13个字节) ，计分器没有应答。 计分器显示:20——20 指示灯亮 注:计分器可显示的字符 (0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，-，.，:)都送ascii即可，不显示送空格(20H)，但显示位置固定(1.2.:3.4.:5.6) 5)这时进入比赛阶段，PC机通过查询命令查询记分器是否有键按下如:„eA? 计分器10ms(定长B后面13个字节) ，计分器没有应答。 29 计分器显示:09——10 指示灯亮 6)一个回合结束时，PC机发:地址(e)+闪灯命令(C) 计分器显示:当前比分 指示灯闪 此时只是提醒裁判员进行评分，PC机下面接着运行步骤5) 7)PC延时30秒后，首先发亮灯命令，然后发送显示命令显示记分初始值 如:?eB1-0-------1-0? (定长B后面13个字节) ，计分器没有应答。 计分器显示:20——20 指示灯亮 ，表示进入下一回合。 8)PC机下面接着运行步骤5)6)7)直到比赛结束。 六、工作流程图 上述过程可用流程图表示，参见图17。 30 第五章 设备的制作 第一节 设备规格的设置 本论文所设计的拳击计分设备，是国家体育总局实际的科研课题，所以设备的形状等参数都参照国际拳击联合会的标准。本计分器是13.5x11.5(cm)的长方形手持设备，PDC605是采用5.5x2.0(cm)标准规格。在布局上，主显示屏在中间，四周有四个按键，同时配有提示灯。具体布局参见示意图18。 图18 设备示意图 31 第二节 Protel99SE的应用 Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层。 一、电路原理设计部分 电路原理图设计部分包括电路图编辑器(简称SCH编辑器)、电路图零件库编辑器(简称Schlib 编辑器)和各种文本编辑器。本系统的主要功能是:绘制、修改和编辑电路原理图;更新和修改电路图零件库;查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。 电路的每一个的模块均依据 图19 电路原理图 32 二、印刷电路板设计系统 印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器(简称PCB编辑器)、零件封装编辑器(简称PCBLib编辑器)和电路板组件管理器。本系统的主要功能是:绘制、修改和编辑电路板;更新和修改零件封装;管理电路板组件。 (一)系统抗干扰设计 在系统中，印刷电路板是电源线、信号线和元器件的高密度集合体，它们紧紧的连在一体，在电气上必然会相互影响，所以抗干扰对系统是非常重要的。一个设计完成的电路系统能否稳定可靠的工作，是与抗干扰息息相关的。在设计上只考虑原理的正确性，而忽略线路的抗干扰能力，设计的电路无法达到理想的要求，甚至有时不能正常工作或根本无法工作。 系统抗干扰设计的基本原则为:抑制干扰源:切断干扰传播路径;提高敏感器件的抗干扰性能。干扰源:指产生干扰的元件、设备或信号。传播途径:指干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。敏感器件:指容易被干扰的对象。 (二)印刷电路板设计 基于以上抗干扰措施，本系统在进行印刷电路板的设计时，着重考虑了以下几个方面: 1(印刷电路板的布局: 在元器件布局时，尽量把易产生噪声的晶振与MCU的时钟输入端靠近放置，易受干扰的中断输入端、485总线驱动芯片等器件应尽量远离晶振电路。接口的接插件放置在电路板的周边，以便于连接。 2(加入去耦电路: 在电路板中的每个数字集成电路中配置去耦电容，即在各芯片5V电源和接地端并接一个大电容和一个小电容，以滤除低频和高频的干扰。 3(布线: PCB板布线时，使用45?折线而不用90?折线。电源线、地线尽量加粗。 33 (三)PCB设计图 为了降低成本，本设备采用单层PCB设计，这就要求线路的走线合理，能够有效的利用空间。在多次试验后，最终确定比较合理的路线，同时对原电路的设计进行微调整，设计原理并没有改变，遂在此不再多余赘述。印刷电路板图参见图20。 图 印刷电路板图 图20 印刷电路板图 34 第三节 成果展示 当硬件制作完成时，必须经过仔细的调试，才能保证系统按照设计意图正常工作，所 以 一定的调试方法是必不可少的。掌握正确的调试方法可使调试工作变得容易，大大缩短 系统的开发时间，反之，可能会使整个系统的开发前功尽弃，以失败告终。 先检查PCB板是否有明显的制板错误，用万用表测试POWER和GND之间是否短路。然后尽量以各单元电路为单位，一部分一部分的焊接调试，以便在调试过程中遇到困难时缩小故障范围，在系统上电后，应先检查电路工作有无异常，芯片在工作时有一定的发热是正常的，但如果有芯片特别发烫，则说明有故障存在，需断电检查确认无误后方可继续通电调试。 电源电路、晶振电路是整个系统正常工作的基础，应首先保证它们的正常工作。首先，测试电源电路供电是否正常，供电正常后再测试时钟电路，用示波器可观测晶振的输出是否正常。基本电路正常后，就要下载程序到单片机中，进行性能调试。参见实物图21。 图21 拳击设备实物图 实物图上四个按键，红色代表给红角打分，“红+1”表示给红角加一分，“红—1”表示给红角减1分，同理蓝色按键。图21显示屏上同步显示的是这位裁判给两位拳击选手的得分。 35 在单片机下载完程序后，进行实物测试。在PC机上打开拳击比赛软件程序，对比赛场次回合进行设定。运行程序界面如图22。 图22 拳击比赛软件运行界面 36 整体运行情况参见图23。 图23 整体运行图 37 结 论 本设备主要以单片机为核心，对显示模块、按键模块、通信电平转换模块、电源稳压模块、时钟模块等辅助电路进行控制，同时与PC机完成串行通信。PC机通过命令控制单片机，完成比赛的开始、结束等过程。最后由PC机完成对数据的处理，从而综合地评价一位拳击运动员的水平。 显示模块通过单片机控制PDC-605液晶显示屏，使其可以显示本机地址、错误报警信息以及当前本回合裁判对运动员的评分。按键模块采用独立式设计，通过操作按键对拳击选手评分，采集的评分数据将传送给单片机，单片机一方面将数据传送回PC机进行处理，另一方面将实时分数显示在手持设备显示屏上。通信电平转换模块目的是实现PC机与单片机之间的通信，采用RS485作为通信协议标准。电源稳压模块是将+12V输入电压的转换为输出+5V电压，此模块分为两种模式，一种用于比赛的集中式供电，另一种用于训练时的独立供电。时钟模块目的是针对训练模式下，可以独立的计时计分。 在本系统中，可分为训练和比赛两种工作方式。在训练工作模式下，可独立进行计时计分，同时还有外配电池可为硬件供电。比赛工作模式下，PC机对每位裁判手持设备集中控制，统一配电。 38 致 谢 在学士学位论文即将完成之际，我首先要感谢我的毕业设计导师施远征老师。从微机原理到电子工程实验课设再到单片机课设，最后到我的毕业设计，我一直受到施老师悉心指导和谆谆教诲。无论是在生活上，还是在学习过程中，施老师都给予了我无微不至的关怀、支持和鼓励。从课题的开题到中期答辩，以及论文最终的撰写完成，都与施老师的辛勤栽培密不可分。施老师严谨的治学态度，以及为人处世的良好风格与态度，都是我学习、工作的楷模，这些都深深的影响着我、激励着我，使我在各个方面都获得了极大的进步和深刻的认识。在此，谨向施老师致以衷心的感谢和敬意! 我也要感谢我宿舍的同学们以及关心我的朋友们，感谢他们在我最艰难的时候，给予学习和生活上热情的帮助和鼓励，是他们让我体会到友谊的可贵，以及和朋友分享喜悦的快乐。 同时，我也要感谢我的家人，以及默默支持我的亲人们。是他们给了我对理想执著追求的精神和坚韧不拔的意志品质，在过去和将来，这份亲情都将是我不断前进的动力。 最后，我要感谢在百忙中抽出宝贵时间来审阅我的论文的各位专家和答辩委员会的老 师们。 39 参考文献 [1] STC11/10xx系列单片机器件手册. 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