基于单片机的棋类计时器设计

摘要：随着社会和科学技术的不断发展，单片机的身影将会更加频繁地出现在生活的各个领域中。本设计系统就是基于单片机设计的棋类比赛计时器。在棋类比赛中要通过对两位选手计时才能确定他们的优劣。特别是在限时的比赛中，计时器的作用就更突出了。本系统设计采用MSP430单片机作为核心，液晶显示器采用1602的液晶显示模块。

关键词：单片机 液晶显示器 计时器

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）11-0000-00

1 前言

单片机是20世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。本设计系统就是利用MSP430单片机作为核心，用其驱动1602液晶显示模块来设计棋类比赛（两位选手）计时器，即两位选手比赛，当第一位选手走过棋之后按下开关就对第二位选手用时做计时处理。同时第一位选手的时间将会停止，第二位选手在以前所用的时间上继续计时，计时效果精确到秒，具有很大的使用价值。

2 主要元件的比较选定

2.1 单片机的选定

现在市场上使用最多就是MSP430的单片机和51系列单片机， 首先，89C51单片机是8位单片机。其指令是采用的被称为“CISC”的复杂指令集，共具有111条指令。而MSP430单片机是16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，只有简洁的 27 条指令，大量的指令则是模拟指令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。由于MSP430单片机与51系列单片机相比具有很大的优越性。而本设计系统要求具有较短的指令执行时间和较低的功耗，另外还需要有比较方便的编程。故选用MSP430F149单片机。

2.2 显示器的选定

显示器的选定可以选择液晶显示器，也可以选择传统的数码管显示器。液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强的特点。传统的数码管显示器具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高低温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度高，秤量快，精确可靠，操作简单，但是要利用传统的数码管显示器显示信息字符比较困难，其只能显示数字和简单的字母。系统设计要求选用能显示一些字符信息，所以选用液晶显示器作为显示器。

3 硬件设计

3.1 LCD显示模块的设计

在使用1602液晶显示模块之前，因为本开发板同时支持5V和3.3V供电的液晶，因为本设计选用3.3V供电的液晶，所以要把开发板上的J7跳线座的LCD和3.3V脚短接。使用液晶模块时，先将数码管旁边的跳线座SMG的短路帽取下，否则数码管电路会影响液晶的输出。

3.2 复位电路的设计

在单片机系统里，单片机需要复位电路，复位电路可以采用R-C复位电路，也可以采用复位芯片实现的复位电路，R-C复位电路具有经济性，但可靠性不高，用复位芯片实现的复位电路具有很高的可靠性。

比赛计时前先按下S1开关进行复位，复位电路工作，驱动MSP430F149的第58个引脚。复位结束后才可以进行计时。此复位电路复位只是对计时器的复位，如果整个系统程序运行出现错误，只需要打开看门狗。设置看门狗溢出的时间间隔，在软件设计的时候估计在看门狗可能会溢出的地方清除看门狗定时器的内容，程序在正常的情况下不会发生看门狗溢出的情况，也就不会产生系统复位信号：当程序发生异常的时候，就没有地方能清除看门狗定时器的内容，看门狗在设置时间到来时就会产生系统复位信号，重新启动系统，从而程序正常运行。

3.3 主控制器的设计

单片机电路作为整个系统的核心控制部分，主要完成于其他电路的接口，在该系统中，单片机主要负责对模拟量和数字开关量进行采集，将采集到的数据通过串口传给上位机。

主处理模块主要是将各个模块进行协调处理和进行数据交互。主处理模块首先完成初始化工作，初始化后进入循环处理，在循环过程中主处理获得采集的模拟数据和数字量数据，并将得到的数据发送到上位机。下位机也接受来自上位机的数据。整个程序基于中断服务结构，为了实现中断程序与主程序之间的数据交互，通过设置一些全局变量和全局的缓冲区来实现，具体的流程图如图1所示。

4 系统调试与总结

本次系统调试采用IAR软件仿真，首先设计计时器的源程序，源程序经过汇编后，生成的目标文件经过仿真调试。调试成功后，可连接硬件进行工作。调试步骤如下：（1）生成文件烧录到MSP430F149单片机芯片中，然后运行，根据指示灯进行按键操作。首先按下A1开关上电后先进行复位操作。（2）复位后当按下K1时，显示器上的Plaryer1时间开始计时。（3）按下K2开关后，显示器上的Plaryer2时间开始计时.

参考文献

[1] 李朝清.单片机原理及串行外设接口技术[M]. 北京航空航天大学出版社，1999年.

[2]胡大可.MSP430系列单片机C语言程序设计与开发[M].北京航空航天大学出版社，2003年.

[3]孙俊喜.LCD驱动电路、驱动程序设计及典型应用[M].人民邮电出版社，2009年.