1、建筑工程管理單片機開 發工程案例分析與解析3單片機開發工程案例分析與解析3.1定時報警器設計一個單片機控制的簡易定時報警器。要求根據設定的初始值1-59秒進行倒計 時，當計時到0時數碼管閃爍“ 00 以1Hz閃爍，按鍵功能如下：1 設定鍵：在倒計時模式時，按下此鍵后停止倒計時，進入設置狀態；如果已 經處于設置狀態那么此鍵無效。2增一鍵：在設置狀態時，每按一次遞增鍵，初始值的數字增1。3 遞一鍵：在設置狀態時，每按一次遞減鍵，初始值的數字減1。4 確認鍵：在設置狀態時，按下此鍵后，單片機按照新的初始值進行倒計時及 顯示 倒計時的數字。如果已經處于計時狀態那么此鍵無效。模塊1:系統設計1 任務分析

2、與整體設計思路 根據題目的要求，需要實現如下幾個方面的功能。計時功能：要實現計時功能那么需要使用定時器來計時，通過設置定時器的初始值來 控制 溢出中斷的時間間隔，再利用一個變量記錄定時器溢出的次數，到達定時1秒中的功能。然后，當計時每到1秒鐘后，倒計時的計數器減1。當倒計時計數器到0時， 觸發另一個標志變量，進入閃爍狀態。顯示功能：顯示倒計時的數字要采用動態掃描的方式將數字拆成“十位"和“個位" 動 態掃描顯示。如果處于閃爍狀態，那么可以不需要動態掃描顯示，只需要控制共陰極 數碼管的 位控線，實現數碼管的滅和亮。鍵盤掃描和運行模式的切換：主程序在初始化一些變量和存放器之后，

3、需要不斷循 環地 讀取鍵盤的狀態和動態掃描數碼管顯示相應的數字。根據鍵盤的按鍵值實現設置 狀態、計時狀態的切換。2單片機型號及所需外圍器件型號，單片機硬件電路原理圖選用 MCS-51 系列 AT89S51 單片機作為微控制器，選擇兩個四聯的共陰極數碼管組8 位顯示模塊， 由于 AT89S51 單片機驅動能力有限， 采用兩片 74HC244 實現總線的驅動， 一個 74HC244 完成位控線的控制和驅動，另一個 74HC244 完成數碼管的 7 段碼輸出， 在 輸出口上各串聯一個 100 歐姆的電阻對 7 段數碼管限流。由于鍵盤數量不多，選擇獨立式按鍵與 P1 口連接作為四個按鍵輸入。沒有鍵按下

4、 時 P1.0-P1.3 為高電平，當有鍵按下時， P1.0-P1.3 相應管腳為低電平。電路原理圖如圖 3-1 所示。圖 3-1 定時報警器電路原理圖( 3)程序設計思路，單片機資源分配以及程序流程 單片機資源分配采用單片機的 P3 口作為按鍵的輸入，使用獨立式按鍵與 P3.0-P3.3 連接，構成四個 功 能按鍵。在計時功能中，需要三個變量分別暫存定時器溢出的次數 ( T1_cnt ) 、倒計時的初始 值 ( init_val ) 以及當前倒計時的秒數 ( cnt_val ) 。按鍵掃描功能中，需要兩個變量，一個變量 ( key_val_new ) 用來存儲當前掃描的鍵 值 ( 假設無按鍵

5、按下那么為 255 ) ，另一個變量 ( key_val_old )用來存儲上一次掃描的鍵值。 只有 這兩個變量值不一樣時，才能說明是一次新的按鍵按下或彈起了，同時將新的鍵 值賦給 key_val_old 變量。在顯示功能中，需要定義一組數組 ( code 類型) ，值為 0-9 數字對應的數碼管 7 段 碼。 還需要定義一個變量 (show_val) 暫存要顯示的數據，用于動態掃描顯示中。在整個程序中， 定義了一個狀態變量 ( state_val ) 用來存儲當前單片機工作在哪種狀態0時的 程序設計思路 鑒于題目要求，存在三種工作模式：初始值設置模式、倒計時模式、計時到閃爍模式。變量stat

6、e_val為0時，處于倒計時模式。變量state_val為1時，處于初始值設置模 式。變量state_val為2時，處于閃爍模式。這些狀態的切換取決于按下哪一個鍵以及是否下“確認鍵時，回遞 到計時State_val=0計數圖3-2狀態的切換按置鍵倒計時模式，啟動定時器，單片機復位之后，默認定時器每隔按下確認鍵據定時器溢由0變為模Za 式 M以使用“遞增1，切換到設:t置置250us溢出一次，根1。當“設置鍵按下時，變量state_val"八_爍減va鍵匸2 對計時初始值進 行修改。按式開始以新的初按始下值進行倒計時。當倒計時到0時，變量-state_val 設置鍵計時到0。狀態的切換

7、圖如圖3-2由1變為2，處于閃爍狀態，在這種狀態下，根據按鍵的情況分別又切換到計時和 設置狀態。 程序流程按下主程序首先需要初始化定時器的參數和一些變量，然后進入一個循環結構，在循環 中始終只做兩件事遞增鍵是鍵盤的掃描，二是數計碼管的動態掃描。減到在掃描鍵盤后，根據前一次按鍵的結果是否與本次鍵值相同。如果不同，表示有鍵 按下 或彈起，同時用本次按鍵值更新上一次的按鍵值。這樣設計旨在防止一個按鍵長 時間按下時 被重復判為有新鍵按下，使得當前按下的鍵只有松開后，下一次按下時才算為一次新的按鍵。根據按鍵的值分別改變變量(state_val )的值或者在設置狀態時的倒計時初始值。完 整 的主程序圖如圖

8、3-3所示。圖3-3主程序的流程圖 在定時器的參數中，選擇定時器T1的8位自動裝載模式，每250us 產生一次溢出中斷，中 斷效勞程序如圖3-4所示。圖3-4中斷效勞程序流程圖(4 )軟硬件調試方案軟件調試方案：偉福軟件中，在“文件新建文件中，新建C語言源程序文件，編寫 相應的程序。在“文件 新建工程的菜單中，新建工程并將 C 語言源程序文件包括 在工程文件中。在“工程編譯菜單中將 C 源文件編譯，檢查語法錯誤及邏輯錯誤。在編譯成功 后，產生以“ *.hex 和“ *.bin 后綴的目標文件。硬件調試方案：在設計平臺中，將單片機的 P3.0-P3.3 分別與獨立式鍵盤的相應位 通過插線連接起來

9、。在偉福中將程序文件編譯成目標文件后， 運行 MCU 下載程序，選擇相應的 flash 數 據文件，點擊“編程按鈕，將程序文件下載到單片機的 Flash 中。然后，上電重新啟動單片機，檢查所編寫的程序是否到達題目的要求，是否全面 完整地完成試題的內容。3.1.3 程序設計僅供參考的 C 語言源程序/ 晶振： 11.0592MT1-250 微秒按鍵 P10P11P12P13/* 變量的定義 :show_val: 顯示的值 0-59init_val: 初始值state_val: 狀態值 0- 計數狀態 ;1- 設置狀態 ;2- 閃爍狀態shan_val: key_val1: 四個按鍵的值 255-

10、 無鍵;1-設置鍵 2-增一鍵 3-減一鍵 4- 確定鍵T1_cnt: 定時器計數溢出數cnt_val: 倒計時的數值led_seg_code ：數碼管 7 段碼*/#include"reg51.h"/ 包含文件sbitP1_0=PM0; 設置鍵sbitP1_ 仁 P1A1;/ 增一鍵sbitP1_2=P1八2;/ 減一鍵sbitP1_3=P1八3;/ 確定鍵unsignedchardatashan_val;/ 閃爍時 LED 的開 / 關狀態 unsignedchardatacnt_val;/ 保存倒計數 的當前值 unsignedintdataT1_cnt;/ 保存定時

11、器溢出次數 unsignedchardatakey_val_new,key_val_old;/ 存放當前掃描的鍵和前一次按下的鍵值 unsignedchardatastate_val;/ 狀態值unsignedchardatashow_val;/ 存放需要在數碼管顯示的數字 unsignedchardatainit_val;/ 暫存倒 計數的初始值 charcodeled_seg_code10=0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/ 延時 - voiddelay(unsignedinti)/ 大約延時 i*2 個微秒while

12、(-i); unsignedcharscan_key()unsignedchari;i=P1&0x0f;delay(100);/ 延時，去抖動if(i=(P1&0x0f)if(P1_0=0)i=1;elseif(P1_1=0)i=2;elseif(P1_2=0)i=3;elseif(P1_3=0)i=4;elsei=255;returni;voidled_show(unsignedintv)unsignedchari;if(state_val!=2)/ 動態掃描i=v%10;/ 取要顯示的數的個位P0=led_seg_codei;/ 轉換為 7 段碼P2=0xfe;/ 顯示個位

13、delay(15);/ 延時i=v%100/10;/ 取十位P0=led_seg_codei;/ 轉換為 7 段碼P2=0xfd;/ 顯示十位delay(5);/ 延時elseP0=led_seg_code0;/ 處于閃爍狀態if(shan_val)P2=0xff;/ 將數碼管的關閉elseP2=0xfc;/ 將數碼管的翻開voidtimer1()interrupt3/T1中斷， 250us 中斷一次T1_cnt+;switch(state_val)case0:if(T1_cnt>3999)/ 如果計數 >3999, 計時 1sT1_cnt=0;if(cnt_val!=0)cnt_

14、val-;elsestate_val=2;/ 定時計數到 0 時，切換狀態show_val=cnt_val;break;case2:if(T1_cnt>1999)/ 如果計數 >1999, 計時 0.5sT1_cnt=0;shan_val=!shan_val;/ 閃爍狀態 break;/ 主程序 main()init_val=59;/ 初始化各變量cnt_val=init_val;show_val=cnt_val;state_val=0;key_val_old=255;T1_cnt=0;shan_val=0;/ 初始化 51 的存放器TMOD=0x20;/ 用 T1 計時 8 位自

15、動裝載定時模式TH1=0x19;/250 微秒溢出一次 ;250=(256-x)*12/11.0592->x=230.4 TL1=0x19;EA=1;/ 翻開總中斷允許ET1=1;/ 開中斷允許TR1=1;/ 開定時器 T1while(1)key_val_new=scan_key();/255 表示無鍵按下 if(key_val_new!=key_val_old)/ 只有當前掃描的鍵值與上次掃描的不同， 才判斷是有鍵按下 key_val_old=key_val_new;switch(key_val_new)case1:/ 設置鍵state_val=1;/ 處于設置狀態TR1=1;/ 停止

16、計時show_val=init_val;/ 顯示原來的倒計數初始值 break;case2:if(state_val=1)/ 只有在設置狀態，增 1 鍵才有用if(init_val>0)/ 更改原來的倒計數初始值init_val-;elseinit_val=59;show_val=init_val;/ 顯示更改后的倒計數初始值break;case3:if(state_val=1)/ 只有在設置狀態，減 1 鍵才有用if(init_val<59)/ 更改原來的倒計數初始值init_val+;elseinit_val=0;show_val=init_val;/ 顯示更改后的計數初始值b

17、reak;case4:if(state_val!=0)/ 如果已處于計數模式，確認鍵不起作用cnt_val=init_val;/ 將初始值賦給計數變量show_val=cnt_val;/ 將計數變量的數字顯示TR1=1;/ 啟動定時器 T1state_val=0;/ 將狀態切換為計數模式break;led_show(show_val); 動態掃扌苗3.2交通燈設計一個基于單片機的交通燈信號控制器。東、西、南、北四個方向各有紅黃 綠色 三個燈，在東西方向有兩個數碼管，在南北方向也有兩個數碼管。要求交通燈按照表1進 行 顯示和定時切換，并要求在數碼管上分別倒計時顯示東西、南北方向各狀態的剩余時間表

18、1交通燈的狀態切換表南北方向東西方向序號狀態序號狀態1綠燈亮25秒，紅、黃燈火1紅燈亮30秒，綠、黃燈火2黃燈亮5秒，紅、綠燈火3紅燈亮30秒，綠、黃燈火2綠燈亮25秒，紅、黃燈火3黃燈亮25秒，紅、綠燈火回到狀態1回到狀態1模塊1:系統設計(1)任務分析與整體設計思路試題要求實現的功能主要包括計時功能、動態掃描以及狀態的切換等幾局部 計時功能：要實現計時功能那么需要使用定時器來計時，通過設置定時器的初始值來 控制溢出中斷的時間間隔，再利用一個變量記錄定時器溢出的次數，到達1秒中的功能。定時 計時每到1秒鐘后，東西、南北信號燈各狀態的暫存剩余時間的變量減1。當暫存剩余時間 的變量減到0時，切換

19、到下一個狀態，同時將下一個狀態的初始的倒計時 值裝載到計時變量 中。開始下一個狀態，如此循環重復執行。動態掃描：需要使用4個數碼管分別顯示東西、南北的倒計時數字，將暫存各狀態剩余時間的數字從變量中提取出“十位和“個位，用動態掃描的方式在數碼管中顯示。整個程序依據定時器的溢出數來計時，每計時1S那么相應狀態的剩余時間減1，一直減15P33P321132WR132 LEDHC244U4選12用15P11/TP0138 LED BLED B 4LED C 61A21Y2P12P13P02P0336 LEDLED D 81A31A41Y31Y435 LED圖3-5,6交PP通1145燈硬件電LEDP1

20、6P06LED路原理P17P07LED_E 11LED_F13LED_G 15LED H 172A12A22Y12Y22A32Y32A42Y4選擇兩個四聯的P35P34INT1inMt0CS51P23VCCT0P24P2531位顯示1918 模塊26 LED J527 LED_J6制器/VPX1X2RST 9由于AT8 pp229S52,67le單D_J7片1 L_COM 871 匚COM8RESETRXD10 P30E兩12A2167 4HC 80C32PSEN30P30P0000電阻起限流作用。硬件B1A1U5R2LED A1HCOM116LED B 1LED H1G14LED C1LED

21、 LEDFCOM212LED D1LED LEDELED LEDE1DC OM 3R7 100LED E1LEDCR8 100LED F1C1BCOM4R9 100LED G1AR10 100LED H1極數碼1A11Y11Y216 L COM 2LED_H1101AA1Y31Y42Y12Y22Y312 L COM 49 LCOM 57 LCOM 6LED E1LED_D1LED C1驅動L_COM 1L_COM 2L_COM 3L_COM 4L_COM 5L_COM 6另 2A3 .一一個2Y41G的HC2電44阻對VCCC31211L_COM 7COM3LED4SCH7段數碼管限流。用P3

22、 口的的控制，實現交通燈信號的顯示00r14每個? 00 00理圖如到0時觸發下一個狀態的開始。25 LED JJ400裟光二極管串 二聯RST JAL一IRE500歐姆3程序設計思路，單片機資源分配以及0程序流程R6R310單片機資源分配R412單片機P3 口的引腳用作輸出，控制發光二極管的顯示在計時模塊中,P20系列需要定義兩個數組變量U624 LED J3init_sn3，init_ew3LED來存儲東西、南北兩個方向在不同狀態中LED J1 4機驅動能倒計時的初始值，題目中每個方向的交通燈共有J4 113種顯示狀態，因此數組元素個數為3。J3 8LEDJ5 13還需要 定義兩個變量 (

23、cnt_sn,cnt_ew) 暫存東西、南北兩個方向的倒計時剩余時間在狀態的切換中，為了明確當前處于哪種狀態，東西、南北方向各設置一個狀態變量(state_val_s n, state_val_ew),當倒計時的剩余時間到零時，狀態變量增1，表示啟動下一個狀態，當該變量增到3時變為0，回到序號為1的狀態。程序設計思路在設計中，由于沒有鍵盤功能，因此只涉及定時計數和動態掃描功能。主程序將變量初始化之后，設置單片機定時器和中斷特殊功能存放器的初始值，將定時器T1的工作方式設置為8位自動 裝載模式，定時器每隔250us產生一次溢出。 在初始化變量與存放器后，主程序進入一 個循環結構，在循環中只做動態

24、掃描的工作， 根據東西、南北兩向的剩余時時間進行動 態掃描顯示。計時以及狀態的切換通過定時器的中斷效勞程序來實現，在中斷效勞程序中，每計時到一秒 時，那么各方向當前狀態的剩余時間減 1，一直減到0時觸發下一個狀態的開始,改變交通燈的指示程序流程中斷圖3-7交通燈主程序流程T圖1溢出計數T1_cnt+1T1 cnt<4000圖3-8中斷效勞程序流程圖Y T1_cnt=0產生以*.hex(4)軟硬件調試方案軟件調cnt_sn=cnt_sn-1南北方向倒計時cnt_sn=0 ?和“ *bin南北狀態state val sn+后綴的目標文件試方案：偉福軟件中，在的文件程序。在“文件新建工程 中。

25、在“工程編譯菜單中菜單中，新建工程并將y state_val_sn=1？ N 南 C 北交語通言燈按源序程序文件包Y括在工程stal_sn=2 ？文te_件val號1的狀南北交通燈按序號2的狀態顯示在編譯成功南北交通燈按序 號3的狀態顯示Nent ew=c nt ew-1C源文諭喝鑑檢血陪:東西狀態state val ew+Nstate val ew=0？ NNstate_val_ew=1 ？Y state_val_ew=2 ？東西交通燈按序 號1的狀態顯示東西交通燈按序 號2的狀態顯示東西交通燈 按序號3的硬件調試方案：在設計平臺中，將單片機的 P3.0-P3.5 分別與獨立式鍵盤的相應位通

26、過插線連接起來。在偉福中將程序文件編譯成目標文件后，運行“ MCU 下載程序，選擇相應的 flash 數據文件，點擊“編程按鈕，將程序文件下載到單片機的 Flash 中。然后，上電重新啟動單片機，檢查所編寫的程序是否到達題目的要求，是否全面完 整地完成試題的內容。3.2.2 程序設計僅供參考的 C 語言源程序/ 晶振： 11.0592MT1-250 微秒溢出一次/* 變量的定義 :show_val_sn,show_val_ew: 顯示的值 0-59state_val_sn,state_val_ew: 狀態值南北方向 0- 綠燈亮 ;1-黃燈亮 ;2- 紅燈亮T1_cnt: 定時器計數溢出數cn

27、t_sn,cnt_ew: 倒計時的數值init_sn3,init_ew3 倒計時led_seg_code ：數碼管 7 段碼*/#include"reg51.h"sbitSN_gree n=P3八2;/ 南北方向綠燈sbitSN_yellow=P3M; 南北方向黃燈sbitEW_gree n=P3八5;/ 東西方向綠燈sbitEW_red=P3八3;/東西方向紅燈unsignedchardatacnt_sn,cnt_ew;unsignedintdataT1_cnt;unsignedchardatastate_val_sn,state_val_ew;charcodeled_s

28、eg_code10=0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;charcodeinit_sn3=24,4,29;charcodeinit_ew3=29,24,4;/ voiddelay(unsignedinti)/ 延時while(-i);/ voidled_show(unsignedintu,unsignedintv)unsignedchari;i=u%10;/ 暫存個位P0=led_seg_codei;P2=0xbf;delay(100);/ 延時i=u%100/10;/ 暫存十位P0=led_seg_codei;P2=0x7f

29、;i=v%10;/ 暫存個位P0=led_seg_codei;P2=0xfe;delay(100);/ 延時i=v%100/10;/ 暫存十位P0=led_seg_codei;P2=0xfd;delay(100);/ 延時/ voidtimer1()interrupt3/T1 中斷T1_cnt+;if(T1_cnt>3999)/ 如果計數 >3999, 計時 1sT1_cnt=0;if(cnt_sn!=0)/ 南北方向計時cnt_sn-;elsestate_val_sn+;if(state_val_sn>2)state_val_sn=0;cnt_sn=init_snstate

30、_val_sn;switch(state_val_sn)/ 根據狀態值，刷新各信號燈的狀態case0:SN_green=0;/ 南北方向綠燈SN_yellow=1;/ 南北方向黃燈SN_red=1;/ 南北方向紅燈break;case1:SN_green=1;/ 南北方向綠燈SN_yellow=0;/ 南北方向黃燈SN_red=1;/ 南北方向紅燈break;case2:SN_green=1;/ 南北方向綠燈SN_yellow=1;/ 南北方向黃燈SN_red=0;/ 南北方向紅燈break;if(cnt_ew!=0)/ 東西方向計時cnt_ew-;elsestate_val_ew+;if(s

31、tate_val_ew>2)state_val_ew=0;cnt_ew=init_ewstate_val_ew;switch(state_val_ew)/ 根據狀態值，刷新各信號燈的狀態 case0:EW_green=1;/ 東西方向綠EW_red=0;/ 東西方向紅燈break;case1:EW_green=0;/ 東西方向綠燈EW_yellow=1;/ 東西方向黃燈EW_red=1;/ 東西方向紅燈break;case2:EW_green=1;/ 東西方向綠燈EW_yellow=0;/ 東西方向黃燈EW_red=1;/ 東西方向紅燈break;/ main()/ 初始化各變量 cnt

32、_sn=init_sn0;cnt_ew=init_ew0;T1_cnt=0;state_val_ew=0;/ 初始化各燈的狀態SN_green=0;/ 南北方向綠燈亮SN_yellow=1;/ 南北方向黃燈滅SN_red=1;/ 南北方向紅燈滅EW_green=1;/ 東西方向綠燈滅EW_yellow=1;/ 東西方向黃燈滅EW_red=0;/ 東西方向紅燈亮/ 初始化 51 的存放器TMOD=0x20;/ 用 T1 計時 8 位自動裝載定時模式TH1=0x19;/0x4b;/500 微秒溢出一次 ;250=(256-x)*12/11.0592->x=230.4TL1=0x19;EA=1

33、;/ 開中斷ET1=1;TR1=1;/ 開定時器 T1while(1)led_show(cnt_sn,cnt_ew);/ 主程序結束3.3.3 密碼鎖分別1 個電L1-L4單片機控制的密碼鎖設計。 AT89S52 單片機 P1 引腳外接獨立式按鍵 S1-S8 ， 代表 數字鍵 0-5 、確定鍵、取消鍵。單片機從 P3.0-P3.3 輸出 4 個信號，分別為 磁開鎖驅 動信號和密碼錯誤指示、 報警輸出、 已開鎖指示信號， 分別用發光二極管 指示。 P3.4 接一有源蜂鳴器，用于實現提示音。根本要求：1初始密碼為 123450 ，輸完后按確定鍵開鎖，取消鍵去除所有輸入，每次按鍵有短 “滴聲按鍵提示

34、音。 2 密碼輸入正確后， 輸出一個電磁鎖開鎖信號與已開鎖信號， 并發出兩聲短“滴 聲 提示。 4 秒后開鎖信號與已開鎖指示清零。 3 密碼輸入錯誤時， 發出一聲長“滴聲錯誤指示提示音， 并密碼錯誤指示燈亮， 三 次密碼錯誤時，發出長鳴聲報警，并密碼錯誤指示燈亮，報警指示燈亮，此后 15 秒 內無法 再次輸入密碼， 15 秒過后，去除所有報警和指示。 4 5 秒內無任何操作后，去除所有輸入內容，等待下次輸入。3.3.1 模塊 1 系統設計1分析任務要求。寫出系統整體設計思路 根據題目的要求，需要考慮如下幾個任 務：按鍵的輸入，密碼的判斷，密碼輸入正確或 錯誤的計時、輸出信號的控制等。鍵盤的輸入

35、：由于需要輸入 6 個數字作為密碼，先要判斷按鍵時數字鍵還是功能鍵， 假設 判斷為數字鍵按下，那么需要將每次鍵盤的輸入內容依次暫存在一個數組中。在每次按 鍵輸入 時，需要啟動定時器實現待機計時 5 秒。假設 5 秒內沒有輸入內容那么去除已 輸入的內容。密碼的判斷和計時：在按下確認鍵之后，要將輸入的內容與初始密碼核對，如果密 碼正 確，輸出相應的指示，同時還要啟動定時器實現 4s 的計時。如果密碼錯誤，錯誤 計數變量 增 1，同時輸出密碼指示信號，假設錯誤次數超過 3s ，那么輸出報警等信號，同 時啟動定時器實 現 15 秒的計時。輸出信號的控制主要根據按鍵輸入與密碼的核對情況來決定。整體程序設

36、計思想：程序分為主程序和中斷效勞程序兩個主要局部，主程序完成變量和單片機特殊功能存放器的初始化后，進入一個循環結構。在循環中，首先判斷有無按鍵按下，假設有按鍵 那么判斷是 否數字鍵還是功能鍵，根據按鍵的情況執行相應的功能。然后根據密碼是否正確的判斷情況，執行相應的操作。循環中最后將需要顯示的內容通過動態掃描在數碼 管上顯示。中斷效勞程序只要實現三個狀態的計時，待機時需要計時5秒，密碼正確需要計時5s，密碼3次輸入錯誤需要計時15秒。當前處于何種計時，由主程序根據密碼判斷結果來 決定。2 選擇單片機型號和所需外圍器件型號，設計單片機硬件電路原理圖采用MCS51系列單片機At89S51作為主控制器

37、，外圍電路器件包括數碼管驅動、蜂 鳴 器的輸出驅動、獨立式鍵盤以及發光二極管的輸出等。數碼管驅動采用2個四聯共陰極數碼管顯示，由于單片機驅動能力有限，采用74HC244作為數碼管的驅動。在 74HC244的7段碼輸出線上串聯100歐姆電阻起限流作用。蜂鳴器的驅動采用PNP三極管8550來驅動，低電平有效。獨立式按鍵使用上提拉電路連接，在沒有鍵按下時，輸出高電平。發光二極管串聯500 歐姆電阻再接到電源上，當輸入為低電平時，發光二極管導通發光。硬件電路原理圖如圖3-9所示。圖3-9密碼鎖電路原理圖3 分析軟件任務要求，寫出程序設計思路，分配單片機內部資源，畫出程序流程 圖軟件任務要求主要包括按鍵

38、掃描、密碼判斷、動態掃描輸入的內容、計時、指示信號 輸出以及蜂鳴器提示音的輸出等。主程序主要完成變量與存放器的初始化、按鍵的掃描與判斷、密碼的判斷以及數碼管動態掃描顯示等。主程序流程圖如圖3-10所示。主程序開始初始化變量設置定時器與中斷 圖3-10密碼鎖的主程序流程圖掃描鍵盤，假設有按鍵，那么開 定時器，啟動待機計時YKey_val=key_val_old?Nkey val old=Key val中斷效勞程序主要完成三種定時的計時工作，包括按鍵之后啟動的待機計時，當待機 超過5s那么去除已輸入的內容。密碼輸入正確之后的計時，4s之后去除開鎖驅動信號與已開鎖指示信號。 密碼輸入錯誤 3 次的計

39、時，計時 15s, 在那么 15s 內無法再次 輸入密碼， 15 秒過后去除所有報警與指示。中斷效勞程序流程圖如圖 3-11 所示。圖 3-11 密碼鎖中斷效勞程序流程圖單片機資源的分配與變量的定義：密碼的輸入與判斷需要定義 4 個變量。原始密碼存儲在數組 init_val6 中。鍵盤輸入的密碼存儲在數據 show_val6 中，變量 key_index 的值表示當前按鍵是六位密碼中的哪 一位，每輸入一個密碼數字該變量增一。密碼輸入錯誤的次數暫存在變量 error_num 中。計時功能需要 5 個變量。模式變量 cnt_state 存儲計時屬于什么狀態， 0 表示待機計時，1 表示密碼正確的計

40、時， 2 表示密碼錯誤 3 次的計時。三個變量( cnt_val_15s,cnt_val_5s,cnt_val_4s )分別實現待機、密碼正確和密碼錯誤 3 次后的計時工作。定時器 T1 每 250ms 產生一次中斷，變量 T1_cnt 記錄定時器溢出中斷的次數，當記 錄到 4000 時表示計時 1 秒。(4) 設計系統軟件調試方案、硬件調試方案及軟硬件聯合調試方案 軟件調試方案：偉福軟件中，在“文件 新建文件中，新建 C 語言源程序文件，編寫相應 的程序。在“文件新建工程的菜單中，新建工程并將 C 語言源程序文件包括在工程文件 中。在“工程編譯菜單中將 C 源文件編譯，檢查語法錯誤及邏輯錯誤

41、。在編譯成功后，產生以“ *.hex 和“ *.bin 后綴的目標文件。硬件調試方案：在設計平臺中，將單片機的 P1.0-P1.7 分別與 8 個獨立式鍵盤通過插線連接起來，將 P3.0-P3.3 分別與 4 個發光二極管連接起來， P3.4 與蜂鳴器的輸入 連接起來。在偉福中將程序文件編譯成目標文件后， 將下載線安裝在實驗平臺的下載線接口上，運行“ MCU 下載程序，選擇相應的 flash 數據文件，點擊“編程按鈕，將程序文件 下載到單片機的 Flash 中然后，上電重新啟動單片機，檢查所編寫的程序是否到達題目的要求，是否全面完整 地完成試題的內容。3.3.2 程序設計P3.0-P3.3 ，

42、/ 晶振 11.0592MHz ，T1 每 250 微秒中斷， 按鍵 P1.0-P1.7 ，發光二極管接p3.4/* 變量的定義 :show_val6: 顯示的值init_val6: 密碼初始值key_val: 返回按鍵的值 255- 表示無按鍵按下key_index: 當前按鍵是哪一位密碼T1_cnt: 定時器計數溢出數cnt_val_15s: 報警計時的數值cnt_val_5s: 待機時間計時cnt_val_4s: 輸入正確，等待 4 秒去除開鎖信號cnt_state: 計時狀態error_num: 錯誤次數led_seg_code ：數碼管 7 段碼*/#i nclude"re

43、g51.h"key0=P1A0;key1=P1A1;key2=P1A2;key3=P1A3;key4=P1A4;key5=P1A5;e nter二PM6;esc二PM7;*/sbitrelay_ope n=P3A0;電磁鎖開鎖驅動sbitpw_error=P3A1；密碼錯誤信號sbitalarm_out=P3A2;/報警輸出sbitopenock=P3A3;已開鎖指示信號sbitaudio_out=P3A4;/有源蜂鳴器un sig nedchardatac nt_val_15s,c nt_val_5s,c nt_val_4s,c nt_state;un sig nedin tdat

44、aT1_c nt;un sig nedchardatakey_val,key_i ndex,key_val_old;un sig nedchardatastate_val,error_ num;un sig nedchardatashow_val6;charcodei ni t_val6=1,2,3,4,5,0;charcodeled_seg_code11=0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;led_seg_code0-9代表 0-9led_seg_code10=0x00數碼管不顯示任何內容/ 延時程序 voidde

45、lay (un sig nedin ti)/延時while(-i);/-去除輸入內容 -voidi ni t_varia nt()un sig nedchari;for(i=0;i<6;i+)show_vali=10;/led_seg_code10=0x00表示數碼管不顯示任何內容key_index=0;/ 沒有任何輸入或去除所有輸入時，保存當前鍵的位置/ 按鍵掃描 - unsignedcharscan_key() unsignedchari,k;i=P1;if(i=0xff&&cnt_state!=2)k=255;/ 無鍵按下else/ 有鍵按下delay(500);/

46、 延時去抖動if(i!=P1)k=255;elseTR1=1;/ 有鍵按下那么開定時器，啟動待機計時cnt_val_5s=0;switch(i)case0xfe:k=0;break;case0xfd:k=1;break;case0xfb:k=2;break;case0xf7:k=3;break;case0xef:k=4;break;case0xdf:k=5;break;case0xbf:k=6;break;case0x7f:k=7;break;returnk;/ 數碼管顯示 - voidled_show()P0=led_seg_codeshow_val0;P2=0xdf;delay(500);

47、P0=led_seg_codeshow_val1;P2=0xef;delay(500);P0=led_seg_codeshow_val2;P2=0xf7;delay(500);P0=led_seg_codeshow_val3;P2=0xfb;delay(500);P0=led_seg_codeshow_val4;P2=0xfd;delay(500);P0=led_seg_codeshow_val5;P2=0xfe;delay(500);/ 定時器 T1 中斷效勞程序 voidtimer1()interrupt3/T1 中斷T1_cnt+;if(T1_cnt>3999)/ 如果計數 >

48、;3999, 計時 1sT1_cnt=0;switch(cnt_state)case0:/ 待機，需要計時 5sif(cnt_val_5s<5)cnt_val_5s+;elsecnt_val_5s=0;init_variant();/ 待機計時到 5 秒時，去除輸入的內容TR1=0;/ 停止計時break;case1:/ 密碼輸入正確，需要計時 4sif(cnt_val_4s<4)cnt_val_4s+;elsecnt_val_4s=0;init_variant();/ 密碼輸入正確，計時到 4 秒時，去除輸入的內容open_lock=1;/ 已開鎖信號清零relay_open=1

49、;/ 開鎖信號清零cnt_state=0;TR1=0;/ 停止計時break;case2:/ 密碼輸入錯誤 3 次，計時 15sif(cnt_val_15s<15)cnt_val_15s+;elsecnt_val_15s=0;init_variant();/ 三次密碼錯誤時，計時 15 秒，去除輸入的內容open_lock=1;/ 去除所有指示和報警relay_open=1;alarm_out=1;pw_error=1;cnt_state=0;TR1=0;/ 停止計時break;/ 判斷鍵盤輸入內容與密碼是否一致unsignedcharcheck_input_pw()unsignedch

50、ari,k;k=1;for(i=0;i<6;i+)k=k&&(show_vali=init_vali);returnk;/ 主程序 main()/ 初始化各變量audio_out=1;P3=0xff;cnt_val_15s=0;cnt_val_5s=0;cnt_val_4s=0;cnt_state=0;/0- 待機計時 5s 狀態 ;1- 密碼正確， 計時 4s 狀態 ;2- 三次密碼錯誤， 處于計時 15 秒狀態。T1_cnt=0;error_num=0;key_val_old=255;init_variant();/ 初始化 51 的存放器TMOD=0x20;/ 用

51、T1 計時 8 位自動裝載定時模式TH1=0x19;/500 微秒溢出一次 ;250=(256-x)*12/11.0592->x=19TL1=0x19;EA=1;/ 開中斷ET1=1;TR1=0;/ 開定時器 T1while(1)key_val=scan_key();/ 按鍵輸入，有鍵按下 key_val 為 0-7 ，無鍵按下 key_val 為 255 if(key_val!=key_val_old)key_val_old=key_val;if(key_val!=255&&cnt_state!=2) audio_out=0;delay(100);/ 延時去抖動audi

52、o_out=1;switch(key_val)case0:case1:case2:case3:case4:case5:if(key_index<6)/ 密碼為 6 位，超過 6 位視為輸入無效 show_valkey_index=key_val; key_index+;break;case6:/ 確認鍵 if(check_input_pw()/ 密碼正確error_num=0;/ 密碼輸入錯誤次數清零/ pw_error=1;/ 密碼錯誤指示燈滅relay_open=0;/ 開鎖驅動信號燈亮open_lock=0;/ 已開鎖信號燈亮audio_out=0;delay(50000);audio_out=1;delay(50000);audio_out