单片机开发工程案例分析与解析报告

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1、3 单片机开发工程案例分析与解析 3.1 定时报警器 设计一个单片机控制的简易定时报警器。要求根据设定的初始值（1-59秒）进行倒计时，当计时到0时数码管闪烁“00”（以1Hz闪烁），按键功能如下： （1）设定键：在倒计时模式时，按下此键后停止倒计时，进入设置状态；如果已经处于设置状态则此键无效。 （2）增一键：在设置状态时，每按一次递增键，初始值的数字增1。 （3）递一键：在设置状态时，每按一次递减键，初始值的数字减1。 （4）确认键：在设置状态时，按下此键后，单片机按照新的初始值进行倒计时及显示倒计时的数字。如果已经处于计时状态则此键无效。 3.1.2 模块1:系统设计 （

2、1）任务分析与整体设计思路 根据题目的要求，需要实现如下几个方面的功能。 计时功能：要实现计时功能则需要使用定时器来计时，通过设置定时器的初始值来控制溢出中断的时间间隔，再利用一个变量记录定时器溢出的次数，达到定时1秒中的功能。然后，当计时每到1秒钟后，倒计时的计数器减1。当倒计时计数器到0时，触发另一个标志变量，进入闪烁状态。 显示功能：显示倒计时的数字要采用动态扫描的方式将数字拆成“十位”和“个位”动态扫描显示。如果处于闪烁状态，则可以不需要动态扫描显示，只需要控制共阴极数码管的位控线，实现数码管的灭和亮。 键盘扫描和运行模式的切换：主程序在初始化一些变量和寄存器之后，需要不断循环

3、地读取键盘的状态和动态扫描数码管显示相应的数字。根据键盘的按键值实现设置状态、计时状态的切换。 （2）单片机型号及所需外围器件型号，单片机硬件电路原理图 选用MCS-51系列AT89S51单片机作为微控制器，选择两个四联的共阴极数码管组成8位显示模块，由于AT89S51单片机驱动能力有限，采用两片74HC244实现总线的驱动，一个74HC244完成位控线的控制和驱动，另一个74HC244完成数码管的7段码输出，在输出口上各串联一个100欧姆的电阻对7段数码管限流。 由于键盘数量不多，选择独立式按键与P1口连接作为四个按键输入。没有键按下时P1.0-P1.3为高电平，当有键按下时，P

4、1.0-P1.3相应管脚为低电平。电路原理图如图3-1所示。 图3-1 定时报警器电路原理图 （3）程序设计思路，单片机资源分配以及程序流程 ①单片机资源分配 采用单片机的P3口作为按键的输入，使用独立式按键与P3.0-P3.3连接，构成四个功能按键。 在计时功能中，需要三个变量分别暂存定时器溢出的次数（T1_cnt）、倒计时的初始值（init_val）以及当前倒计时的秒数（cnt_val）。 按键扫描功能中，需要两个变量，一个变量（key_val_new）用来存储当前扫描的键值（

5、若无按键按下则为255），另一个变量（key_val_old）用来存储上一次扫描的键值。只有这两个变量值不一样时，才能说明是一次新的按键按下或弹起了，同时将新的键值赋给key_val_old变量。 在显示功能中，需要定义一组数组（code类型），值为0-9数字对应的数码管7段码。还需要定义一个变量(show_val)暂存要显示的数据，用于动态扫描显示中。 在整个程序中，定义了一个状态变量（state_val）用来存储当前单片机工作在哪种状态。 ②程序设计思路 鉴于题目要求，存在三种工作模式：初始值设置模式、倒计时模式、计时到0时的闪烁模式。变量state_val为0时，处于倒计时模式。

6、变量state_val为1时，处于初始值设置模式。变量state_val为2时，处于闪烁模式。这些状态的切换取决于按下哪一个键以及是否计时到0。状态的切换图如图3-2 图3-2 状态的切换 单片机复位之后，默认处于倒计时模式，启动定时器，定时器每隔250us溢出一次，根据定时器溢出次数来计时，到1秒时将时间的计数器减1。当“设置键”按下时，变量state_val由0变为1，切换到设置模式。可以使用“递增键”“递减键”对计时初始值进行修改。按下“确认键”时，回到计时模式开始以新的初始值进行倒

7、计时。当倒计时到0时，变量state_val由1变为2，处于闪烁状态，在这种状态下，根据按键的情况分别又切换到计时和设置状态。 ③程序流程 主程序首先需要初始化定时器的参数和一些变量，然后进入一个循环结构，在循环中始终只做两件事，一是键盘的扫描，二是数码管的动态扫描。 在扫描键盘后，根据前一次按键的结果是否与本次键值相同。如果不同，表示有键按下或弹起，同时用本次按键值更新上一次的按键值。这样设计旨在避免一个按键长时间按下时被重复判为有新键按下，使得当前按下的键只有松开后，下一次按下时才算为一次新的按键。 根据按键的值分别改变变量（state_val）的值或者在设置状态时的倒计时初始值。

8、完整的主程序图如图3-3所示。 图3-3 主程序的流程图 在定时器的参数中，选择定时器T1的8位自动装载模式，每250us产生一次溢出中断，中断服务程序如图3-4所示。 图3-4中断服务程序流程图 （4）软硬件调试方案 软件调试方案：伟福软件中，在

9、“文件\新建文件”中，新建C语言源程序文件，编写相应的程序。在“文件\新建项目”的菜单中，新建项目并将C语言源程序文件包括在项目文件中。 在 “项目\编译”菜单中将C源文件编译，检查语法错误及逻辑错误。在编译成功后，产生以 “*.hex”和“*.bin” 后缀的目标文件。 硬件调试方案：在设计平台中，将单片机的P3.0-P3.3分别与独立式键盘的相应位通过插线连接起来。 在伟福中将程序文件编译成目标文件后，运行MCU下载程序，选择相应的flash 数据文件，点击“编程”按钮，将程序文件下载到单片机的Flash中。 然后，上电重新启动单片机，检查所编写的程序是否达到题目的要求，是否全面

10、完整地完成试题的内容。 3.1.3 程序设计（仅供参考的C语言源程序） //晶振：11.0592M T1-250微秒 按键P10 P11 P12 P13 /*变量的定义: show_val: 显示的值0-59 init_val: 初始值 state_val: 状态值 0-计数状态;1-设置状态;2-闪烁状态 shan_val: key_val1: 四个按键的值 255-无键;1-设置键 2-增一键 3-减一键 4-确定键 T1_cnt: 定时器计数溢出数 cnt_val: 倒计时的数

11、值 led_seg_code：数码管7段码 */ #include "reg51.h" //包含文件 sbit P1_0=P1^0; //设置键 sbit P1_1=P1^1; //增一键 sbit P1_2=P1^2; //减一键 sbit P1_3=P1^3; //确定键 unsigned char data shan_val; //闪烁时LED的开/关状态 unsigned char data cnt_val; //保存倒计数的当前值 unsigned int data T1_cnt;

12、//保存定时器溢出次数 unsigned char data key_val_new,key_val_old;//存放当前扫描的键和前一次按下的键值 unsigned char data state_val; //状态值 unsigned char data show_val; //存放需要在数码管显示的数字 unsigned char data init_val; //暂存倒计数的初始值 char code led_seg_code[10]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //----------延

13、时-------------- void delay(unsigned int i) //大约延时i*2个微秒 { while(--i);} //-----------按键扫描------------- unsigned char scan_key() { unsigned char i; i=P1&0x0f; delay(100); //延时，去抖动 if (i==(P1&0x0f)) { if (P1_0==0) { i=1; } else { if (P1_1==0)

14、 { i=2;} else { if (P1_2==0) { i=3;} else { if (P1_3==0) { i=4;} } } } } else { i=255; } return i; } //---------数码管显示--------------- void led_show(unsigned int v) { unsigned char i; if (state_val!=2)

15、 //动态扫描 {i=v%10; //取要显示的数的个位 P0=led_seg_code[i]; //转换为7段码 P2=0xfe; //显示个位 delay(15); //延时 i=v%100/10; //取十位 P0=led_seg_code[i]; //转换为7段码 P2=0xfd; //显示十位 delay(5); //延时 } else { P0=led_seg_code[0]; //处于闪

16、烁状态 if (shan_val) { P2=0xff; } //将数码管的关闭 else { P2=0xfc; } //将数码管的打开 } } //----------定时器T1中断服务程序--------------- void timer1() interrupt 3 //T1中断，250us中断一次 { T1_cnt++; switch (state_val) { case 0: if(T1_cnt>3999) //如果计数>3999, 计时1s

17、 { T1_cnt=0; if(cnt_val!=0) { cnt_val--;} else {state_val=2;} //定时计数到0时，切换状态 show_val=cnt_val; } break; case 2: if(T1_cnt>1999) //如果计数>1999, 计时0.5s { T1_cnt=0; shan_val=!

18、shan_val; } //闪烁状态 break; } } //---------主程序---------------- main() {init_val=59; //初始化各变量 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的寄存器 TMOD=0x20; //用T1计时 8位自动装载定时模式 TH1=0x19; //250微秒溢出一次; 250=(256

19、-x)*12/11.0592 -> x= 230.4 TL1=0x19; EA=1; //打开总中断允许 ET1=1; //开中断允许 TR1=1; //开定时器T1 while(1) { key_val_new=scan_key(); // 255表示无键按下 if (key_val_new!=key_val_old) { // 只有当前扫描的键值与上次扫描的不同，才判断是有键按下 key_val_old=key_val_new; switch (key_val_new) {

20、case 1: //设置键 state_val=1; //处于设置状态 TR1=1; //停止计时 show_val=init_val; //显示原来的倒计数初始值 break; case 2: if(state_val==1) //只有在设置状态，增1键才有用 { if (init_val>0) //更改原来的倒计数初始值 {ini

21、t_val--; } else {init_val=59;} show_val=init_val;//显示更改后的倒计数初始值 } break; case 3: if(state_val==1) //只有在设置状态，减1键才有用 { if (init_val<59) //更改原来的倒计数初始值 {init_val++; }

22、 else {init_val=0;} show_val=init_val; //显示更改后的计数初始值 } break; case 4: if(state_val!=0) //如果已处于计数模式，确认键不起作用 { cnt_val=init_val; //将初始值赋给计数变量 show_val=cnt_val; //将计数变量的数字显示

23、 TR1=1; //启动定时器T1 state_val=0; //将状态切换为计数模式 } break; } } led_show(show_val); //动态扫描 } } 3.2 交通灯 设计一个基于单片机的交通灯信号控制器。已知东、西、南、北四个方向各有红黄绿色三个灯，在东西方向有两个数码

24、管，在南北方向也有两个数码管。要求交通灯按照表1进行显示和定时切换，并要求在数码管上分别倒计时显示东西、南北方向各状态的剩余时间。 表1 交通灯的状态切换表 南北方向 东西方向 序号 状态 序号 状态 1 绿灯亮25秒，红、黄灯灭 1 红灯亮30秒，绿、黄灯灭 2 黄灯亮5秒，红、绿灯灭 3 红灯亮30秒，绿、黄灯灭 2 绿灯亮25秒，红、黄灯灭 3 黄灯亮25秒，红、绿灯灭 回到状态1 回到状态1 3.2.1模块1:系统设计 （1）任务分析与整体设计思路 试题要求实现的功能主要包括计时功能、动态扫描以及状态的切换等几部分。 计时功能：要实现计

25、时功能则需要使用定时器来计时，通过设置定时器的初始值来控制溢出中断的时间间隔，再利用一个变量记录定时器溢出的次数，达到定时1秒中的功能。当计时每到1秒钟后，东西、南北信号灯各状态的暂存剩余时间的变量减1。当暂存剩余时间的变量减到0时，切换到下一个状态，同时将下一个状态的初始的倒计时值装载到计时变量中。开始下一个状态，如此循环重复执行。 动态扫描：需要使用4个数码管分别显示东西、南北的倒计时数字，将暂存各状态剩余时间的数字从变量中提取出“十位”和“个位”，用动态扫描的方式在数码管中显示。 整个程序依据定时器的溢出数来计时，每计时1S则相应状态的剩余时间减1，一直减到0时触发下一个状态的开始。

26、 （2）单片机型号及所需外围器件型号，单片机硬件电路原理图 图3-5 交通灯硬件电路原理图 选用MCS51系列AT89S51单片机作为微控制器，选择两个四联的共阴极数码管组成8位显示模块，由于AT89S51单片机驱动能力有限，采用两片74HC244实现总线的驱动，一个74HC244完成共阴极数码管位控线的控制和驱动，另一个74HC244完成数码管的7段码输出，在7段码输出口上各串联一个100欧姆的电阻对7段数码管限流。用P3口的P3.0-P3.5完成发光二极管的

27、控制，实现交通灯信号的显示，每个发光二极管串联500欧姆电阻起限流作用。硬件电路原理图如图3-5所示。 （3）程序设计思路，单片机资源分配以及程序流程 ①单片机资源分配 单片机P3口的P3.0-P3.1引脚用作输出，控制发光二极管的显示。在计时模块中，需要定义两个数组变量（init_sn[3]，init_ew[3])来存储东西、南北两个方向在不同状态中倒计时的初始值，题目中每个方向的交通灯共有3种显示状态，因此数组元素个数为3。还需要定义两个变量( cnt_ sn, cnt_ ew)暂存东西、南北两个方向的倒计时剩余时间。 在状态的切换中，为了明确当前处于哪种状态，东西、南北方

28、向各设置一个状态变量(state_val_sn, state_val_ew),当倒计时的剩余时间到零时，状态变量增1，表示启动下一个状态，当该变量增到3时变为0，回到序号为1的状态。 ②程序设计思路 在设计中，由于没有键盘功能，因此只涉及定时计数和动态扫描功能。主程序将变量初始化之 后，设置单片机定时器和中断特殊功能寄存器的初始值，将定时器T1的工作方式设置为8位自动 装载模式，定时器每隔250us产生一次溢出。 在初始化变量与寄存器后，主程序进入一个循环结构，在循环中只做动态扫描的工作，根据东西、南北两向的剩余时时间进行动态扫描显示。 计时以及状态的切换通过定时器的中断

29、服务程序来实现，在中断服务程序中，每计时到一秒时，则各方向当前状态的剩余时间减1，一直减到0时触发下一个状态的开始，改变交通灯的指示。 ③程序流程 图3-7 交通灯主程序流程图 图3-8 中断服务程序流程图 （4）软硬件调试方案 软件调试方案：伟福软件中，在“文件\新建文件”中，新建C语言源程序文件，编写相应的程序。在“文件\新建项目”的菜单中，新建项目并将C语言源程序文件包括在项目文件中。 在 “项

30、目\编译”菜单中将C源文件编译，检查语法错误及逻辑错误。在编译成功后，产生以 “*.hex”和“*.bin” 后缀的目标文件。 硬件调试方案：在设计平台中，将单片机的P3.0-P3.5分别与独立式键盘的相应位通过插线连接起来。 在伟福中将程序文件编译成目标文件后，运行“MCU下载程序”，选择相应的flash 数据文件，点击“编程”按钮，将程序文件下载到单片机的Flash中。 然后，上电重新启动单片机，检查所编写的程序是否达到题目的要求，是否全面完整地完成试题的内容。 3.2.2 程序设计（仅供参考的C语言源程序） //晶振：11.0592M T1-250微秒溢出一次 /*变

31、量的定义: show_val_sn,show_val_ew: 显示的值0-59 state_val_sn,state_val_ew: 状态值 南北方向0-绿灯亮;1-黄灯亮;2-红灯亮 T1_cnt: 定时器计数溢出数 cnt_sn,cnt_ew: 倒计时的数值 init_sn[3],init_ew[3] 倒计时 led_seg_code：数码管7段码 */ #include "reg51.h" sbit SN_green=P3^2 ;//南北方向绿灯 sbit SN_yellow=P3^1 ;//南北方向黄灯 sbit SN_red=

32、P3^0 ;//南北方向红灯 sbit EW_green=P3^5 ;//东西方向绿灯 sbit EW_yellow=P3^4 ;//东西方向黄灯 sbit EW_red=P3^3 ;//东西方向红灯 unsigned char data cnt_sn,cnt_ew; unsigned int data T1_cnt; unsigned char data state_val_sn,state_val_ew; char code led_seg_code[10]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; ch

33、ar code init_sn[3]={24,4,29}; char code init_ew[3]={29,24,4}; //------------------------ void delay(unsigned int i)//延时 { while(--i); } //------------------------ void led_show(unsigned int u,unsigned int v) { unsigned char i; i=u%10; //暂存个位 P0=led_seg_code[i]; P2=0xbf; de

34、lay(100); //延时 i=u%100/10; //暂存十位 P0=led_seg_code[i]; P2=0x7f; delay(100); //延时 i=v%10; //暂存个位 P0=led_seg_code[i]; P2=0xfe; delay(100); //延时 i=v%100/10; //暂存十位 P0=led_seg_code[i]; P2=0xfd; delay(100); //延时 } //------------------------- void timer

35、1() interrupt 3 //T1中断 { T1_cnt++; if(T1_cnt>3999) //如果计数>3999, 计时1s { T1_cnt=0; if (cnt_sn!=0) //南北方向计时 { cnt_sn--; } else { state_val_sn++; if (state_val_sn>2) state_val_sn=0; cnt_sn=init_sn[state_val_sn]; switch (state_val_sn) //根

36、据状态值，刷新各信号灯的状态 { case 0: SN_green=0 ;//南北方向绿灯 SN_yellow=1 ;//南北方向黄灯 SN_red=1 ;//南北方向红灯 break; case 1: SN_green=1 ;//南北方向绿灯 SN_yellow=0 ;//南北方向黄灯 SN_red=1 ;//南北方向红灯 brea

37、k; case 2:SN_green=1 ;//南北方向绿灯 SN_yellow=1 ;//南北方向黄灯 SN_red=0 ;//南北方向红灯 break; } } if (cnt_ew!=0) //东西方向计时 { cnt_ew--; } else { state_val_ew++; if (state_val_ew>2) state_val_ew=0;

38、 cnt_ew=init_ew[state_val_ew]; switch (state_val_ew) //根据状态值，刷新各信号灯的状态 { case 0: EW_green=1 ;//东西方向绿灯 EW_yellow=1;//东西方向黄灯 EW_red=0 ;//东西方向红灯 break; case 1: EW_green=0 ;//东西方向绿灯 EW_yellow=1 ;//东西方向黄

39、灯 EW_red=1 ;//东西方向红灯 break; case 2: EW_green=1 ;//东西方向绿灯 EW_yellow=0 ;//东西方向黄灯 EW_red=1 ;//东西方向红灯 break; } } } } //------------------------- main() {//初始化各变量 cnt_sn=init_sn[0];

40、 cnt_ew=init_ew[0]; T1_cnt=0; state_val_sn=0; //启动后，默认工作在序号为1的状态 state_val_ew=0; //初始化各灯的状态 SN_green=0 ;//南北方向绿灯亮 SN_yellow=1 ;//南北方向黄灯灭 SN_red=1 ;//南北方向红灯灭 EW_green=1 ;//东西方向绿灯灭 EW_yellow=1;//东西方向黄灯灭 EW_red=0 ;//东西方向红灯亮 //初始化51的寄存器 TMOD=0x20;//用T1计时 8位自动装载定时模式 TH1=0x19;//0

41、x4b; //500微秒溢出一次; 250=(256-x)*12/11.0592 -> x= 230.4 TL1=0x19; EA=1; //开中断 ET1=1; TR1=1; //开定时器T1 while(1) { led_show(cnt_sn,cnt_ew);}} //主程序结束 3.3.3 密码锁 单片机控制的密码锁设计。AT89S52单片机P1引脚外接独立式按键S1-S8，分别代表数字键0-5、确定键、取消键。单片机从P3.0-P3.3输出4个信号，分别为1个电磁开锁驱动信号和密码错误指示、报警输出、已开锁指示信号，分别用发光二极管L1-

42、L4指示。P3.4接一有源蜂鸣器，用于实现提示音。 基本要求： （1）初始密码为123450，输完后按确定键开锁，取消键清除所有输入，每次按键有短“滴”声按键提示音。 （2）密码输入正确后，输出一个电磁锁开锁信号与已开锁信号，并发出两声短“滴”声提示。4秒后开锁信号与已开锁指示清零。 （3）密码输入错误时，发出一声长“滴”声错误指示提示音，并密码错误指示灯亮，三次密码错误时，发出长鸣声报警，并密码错误指示灯亮，报警指示灯亮，此后15秒内无法再次输入密码，15秒过后，清除所有报警和指示。 （4）5秒内无任何操作后，清除所有输入内容，等待下次输入。 3.3.1模块1 系统设计 （

43、1）分析任务要求。写出系统整体设计思路 根据题目的要求，需要考虑如下几个任务：按键的输入，密码的判断，密码输入正确或错误的计时、输出信号的控制等。 键盘的输入：由于需要输入6个数字作为密码，先要判断按键时数字键还是功能键，若判断为数字键按下，则需要将每次键盘的输入内容依次暂存在一个数组中。在每次按键输入时，需要启动定时器实现待机计时（5秒）。若5秒内没有输入内容则清除已输入的内容。 密码的判断和计时：在按下确认键之后，要将输入的内容与初始密码核对，如果密码正确，输出相应的指示，同时还要启动定时器实现4s的计时。如果密码错误，错误计数变量增1，同时输出密码指示信号，若错误次数超过3s，则

44、输出报警等信号，同时启动定时器实现15秒的计时。 输出信号的控制主要根据按键输入与密码的核对情况来决定。 整体程序设计思想： 程序分为主程序和中断服务程序两个主要部分，主程序完成变量和单片机特殊功能寄存器的初始化后，进入一个循环结构。在循环中，首先判断有无按键按下，若有按键则判断是否数字键还是功能键，根据按键的情况执行相应的功能。然后根据密码是否正确的判断情况，执行相应的操作。循环中最后将需要显示的内容通过动态扫描在数码管上显示。 中断服务程序只要实现三个状态的计时，待机时需要计时5秒，密码正确需要计时5s，密码3次输入错误需要计时15秒。当前处于何种计时，由主程序根据密码判断

45、结果来决定。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、蜂鸣器的输出驱动、独立式键盘以及发光二极管的输出等。 数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。 蜂鸣器的驱动采用PNP三极管8550来驱动，低电平有效。 独立式按键使用上提拉电路连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 硬件电路原

46、理图如图3-9所示。 图3-9 密码锁电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图 软件任务要求主要包括按键扫描、密码判断、动态扫描输入的内容、计时、指示信号输出以及蜂鸣器提示音的输出等。主程序主要完成变量与寄存器的初始化、按键的扫描与判断、密码的判断以及数码管动态扫描显示等。主程序流程图如图3-10所示。

47、 图3-10 密码锁的主程序流程图 中断服务程序主要完成三种定时的计时工作，包括①按键之后启动的待机计时，当待机超过5s则清除已输入的内容。②密码输入正确之后的计时，4s之后清除开锁驱动信号与已开锁指示信号。 ③密码输入错误3次的计时，计时15s,在则15s内无法再次输入密码，15秒过后清除所有报警与指示。中断服务程序流程图如图3-11所示。 图3-11 密码锁中断服务程序流程图 单片机资源的分配与变量的定义： 密码的输入与判断需要定义4个变

48、量。原始密码存储在数组init_val[6]中。键盘输入的密码存储在数据show_val[6]中，变量 key_index的值表示当前按键是六位密码中的哪一位，每输入一个密码数字该变量增一。密码输入错误的次数暂存在变量error_num中。 计时功能需要5个变量。模式变量cnt_state存储计时属于什么状态，0表示待机计时，1表示密码正确的计时，2表示密码错误3次的计时。三个变量（cnt_val_15s,cnt_val_5s, cnt_val_4s）分别实现待机、密码正确和密码错误3次后的计时工作。定时器T1每250ms产生一次中断，变量T1_cnt记录定时器溢出中断的次数，当记录到40

49、00时表示计时1秒。 （4）设计系统软件调试方案、硬件调试方案及软硬件联合调试方案 软件调试方案：伟福软件中，在“文件\新建文件”中，新建C语言源程序文件，编写相应的程序。在“文件\新建项目”的菜单中，新建项目并将C语言源程序文件包括在项目文件中。 在 “项目\编译”菜单中将C源文件编译，检查语法错误及逻辑错误。在编译成功后，产生以 “*.hex”和“*.bin” 后缀的目标文件。 硬件调试方案：在设计平台中，将单片机的P1.0-P1.7分别与8个独立式键盘通过插线连接起来，将P3.0-P3.3分别与4个发光二极管连接起来，P3.4与蜂鸣器的输入连接起来。 在伟福中将程序

50、文件编译成目标文件后，将下载线安装在实验平台的下载线接口上，运行“MCU下载程序”，选择相应的flash 数据文件，点击“编程”按钮，将程序文件下载到单片机的Flash中。 然后，上电重新启动单片机，检查所编写的程序是否达到题目的要求，是否全面完整地完成试题的内容。 3.3.2 程序设计 //晶振11.0592MHz，T1每250微秒中断，按键P1.0-P1.7，发光二极管接P3.0-P3.3，p3.4 /*变量的定义: show_val[6]: 显示的值 init_val[6]: 密码初始值 key_val: 返回按键的值 255-表示无按键按下

51、 key_index: 当前按键是哪一位密码 T1_cnt: 定时器计数溢出数 cnt_val_15s: 报警计时的数值 cnt_val_5s: 待机时间计时 cnt_val_4s: 输入正确，等待4秒清除开锁信号 cnt_state: 计时状态 error_num: 错误次数 led_seg_code：数码管7段码 */ #include "reg51.h" /*说明key0=P1^0; key1=P1^1;key2=P1^2; key3=P1^3;key4=P1^4;key5=P1^5;enter=P1

52、^6;esc=P1^7;*/ sbit relay_open=P3^0; //电磁锁开锁驱动 sbit pw_error=P3^1; //密码错误信号 sbit alarm_out=P3^2; //报警输出 sbit open_lock=P3^3; //已开锁指示信号 sbit audio_out=P3^4; //有源蜂鸣器 unsigned char data cnt_val_15s,cnt_val_5s,cnt_val_4s,cnt_state; unsigned int data T1_cnt; unsigne

53、d char data key_val,key_index,key_val_old; unsigned char data state_val,error_num; unsigned char data show_val[6]; char code init_val[6]={1,2,3,4,5,0}; char code led_seg_code[11]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00}; //led_seg_code[0-9]代表0-9 led_seg_code[10]=0x00数码管不显示任何内容

54、 //--------延时程序---------------- void delay(unsigned int i)//延时 { while(--i); } //--------清除输入内容---------- void init_variant() {unsigned char i; for(i=0;i<6;i++) show_val[i]=10; //led_seg_code[10]=0x00表示数码管不显示任何内容 key_index=0; //没有任何输入或清除所有输入时，保存当前键的位置 } //---------按键扫描---------

55、------ unsigned char scan_key() { unsigned char i,k; i=P1; if (i==0xff && cnt_state!=2) { k=255; } //无键按下 else //有键按下 { delay(500); //延时去抖动 if(i!=P1) {k=255;} else { TR1=1; //有键按下则开定时器，启动待机计时 cnt_val_5s=0; switch (i)

56、 { case 0xfe: k=0; break; case 0xfd: k=1; break; case 0xfb: k=2; break; case 0xf7: k=3; break; case 0xef: k=4; break; case 0xdf: k=5; break; case 0xbf: k=6; break; case 0x7f: k=7; break; } } } return k; }

57、 //---------数码管显示--------------- void led_show() {P0=led_seg_code[show_val[0]]; P2=0xdf; delay(500); P0=led_seg_code[show_val[1]]; P2=0xef; delay(500); P0=led_seg_code[show_val[2]]; P2=0xf7; delay(500); P0=led_seg_code[show_val[3]]; P2=0xfb; delay(500); P0=led_seg_code[sho

58、w_val[4]]; P2=0xfd; delay(500); P0=led_seg_code[show_val[5]]; P2=0xfe; delay(500); } //--------定时器T1中断服务程序----------------- void timer1() interrupt 3 //T1中断 { T1_cnt++; if(T1_cnt>3999) //如果计数>3999, 计时1s { T1_cnt=0; switch (cnt_state) { case 0: //待机，需要计时5s

59、 if(cnt_val_5s<5) { cnt_val_5s++;} else { cnt_val_5s=0; init_variant();//待机计时到5秒时，清除输入的内容 TR1=0; //停止计时 } break; case 1://密码输入正确，需要计时4s if(cnt_val_4s<4)

60、 { cnt_val_4s++;} else { cnt_val_4s=0; init_variant();//密码输入正确，计时到4秒时，清除输入的内容 open_lock=1; //已开锁信号清零 relay_open=1; //开锁信号清零 cnt_state=0; TR1=0; //停止计时

61、 } break; case 2: //密码输入错误3次，计时15s if(cnt_val_15s<15) { cnt_val_15s++;} else { cnt_val_15s=0; init_variant();//三次密码错误时，计时15秒，清除输入的内容 open_lock=1; // 清除所有指示和报警 relay_open=1;

62、 alarm_out=1; pw_error=1; cnt_state=0; TR1=0; //停止计时 } break; } } } //--------判断键盘输入内容与密码是否一致------ unsigned char check_input_pw() { unsigned char i,k; k=1; for(i=0;i<6;i++)

63、 { k=k && (show_val[i]==init_val[i]); } return k; } //---------主程序---------------- main() { //初始化各变量 audio_out=1; P3=0xff; cnt_val_15s=0; cnt_val_5s=0; cnt_val_4s=0; cnt_state=0; //0-待机计时5s状态;1-密码正确，计时4s状态 ;2-三次密码错误，处于计时15秒状态。 T1_cnt=0; error_num=0; key_val_old=255; in

64、it_variant(); //初始化51的寄存器 TMOD=0x20; //用T1计时 8位自动装载定时模式 TH1=0x19; //500微秒溢出一次; 250=(256-x)*12/11.0592 -> x=19 TL1=0x19; EA=1; //开中断 ET1=1; TR1=0; //开定时器T1 while(1) { key_val=scan_key(); //按键输入，有键按下key_val为0-7，无键按下key_val为255。 if (key_val!=key_val_old) { key_

65、val_old=key_val; if (key_val!=255&& cnt_state!=2) { audio_out=0; delay(100); //延时去抖动 audio_out=1; switch (key_val) { case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: if(key_index<6) //密码为6

66、位，超过6位视为输入无效 { show_val[key_index]=key_val; key_index++; } break; case 6: //确认键 if(check_input_pw()) {//密码正确 error_num=0; //密码输入错误次数清零 //--------- pw_error=1; //密码错误指示灯灭 relay_open=0; //开锁驱动信号灯亮 open_lock=0; //已开锁信号灯亮 //--------- delay(50000); //两声短“滴”声 audio_out=0;