【正文】 電子行業(yè)網(wǎng)址大全—您工作和學習的好幫手3 單片機開發(fā)工程案例分析與解析 定時報警器設(shè)計一個單片機控制的簡易定時報警器。要求根據(jù)設(shè)定的初始值（159秒）進行倒計時，當計時到0時數(shù)碼管閃爍“00”（以1Hz閃爍），按鍵功能如下：（1）設(shè)定鍵：在倒計時模式時，按下此鍵后停止倒計時，進入設(shè)置狀態(tài)；如果已經(jīng)處于設(shè)置狀態(tài)則此鍵無效。（2）增一鍵：在設(shè)置狀態(tài)時，每按一次遞增鍵，初始值的數(shù)字增1。（3）遞一鍵：在設(shè)置狀態(tài)時，每按一次遞減鍵，初始值的數(shù)字減1。（4）確認鍵：在設(shè)置狀態(tài)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(shù)字。如果已經(jīng)處于計時狀態(tài)則此鍵無效。 模塊1:系統(tǒng)設(shè)計（1）任務分析與整體設(shè)計思路根據(jù)題目的要求，需要實現(xiàn)如下幾個方面的功能。計時功能：要實現(xiàn)計時功能則需要使用定時器來計時，通過設(shè)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(shù)，達到定時1秒中的功能。然后，當計時每到1秒鐘后，倒計時的計數(shù)器減1。當?shù)褂嫊r計數(shù)器到0時，觸發(fā)另一個標志變量，進入閃爍狀態(tài)。顯示功能：顯示倒計時的數(shù)字要采用動態(tài)掃描的方式將數(shù)字拆成“十位”和“個位”動態(tài)掃描顯示。如果處于閃爍狀態(tài)，則可以不需要動態(tài)掃描顯示，只需要控制共陰極數(shù)碼管的位控線，實現(xiàn)數(shù)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寄存器之后，需要不斷循環(huán)地讀取鍵盤的狀態(tài)和動態(tài)掃描數(shù)碼管顯示相應的數(shù)字。根據(jù)鍵盤的按鍵值實現(xiàn)設(shè)置狀態(tài)、計時狀態(tài)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MCS51系列AT89S51單片機作為微控制器，選擇兩個四聯(lián)的共陰極數(shù)碼管組成8位顯示模塊，由于AT89S51單片機驅(qū)動能力有限，采用兩片74HC244實現(xiàn)總線的驅(qū)動，一個74HC244完成位控線的控制和驅(qū)動，另一個74HC244完成數(shù)碼管的7段碼輸出，在輸出口上各串聯(lián)一個100歐姆的電阻對7段數(shù)碼管限流。由于鍵盤數(shù)量不多，選擇獨立式按鍵與P1口連接作為四個按鍵輸入。，當有鍵按下時。電路原理圖如圖31所示。 圖31 定時報警器電路原理圖（3）程序設(shè)計思路，單片機資源分配以及程序流程 ①單片機資源分配采用單片機的P3口作為按鍵的輸入，構(gòu)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(shù)（T1_t）、倒計時的初始值（init_val）以及當前倒計時的秒數(shù)（t_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（若無按鍵按下則為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(shù)組（code類型），值為09數(shù)字對應的數(shù)碼管7段碼。還需要定義一個變量(show_val)暫存要顯示的數(shù)據(jù)，用于動態(tài)掃描顯示中。在整個程序中，定義了一個狀態(tài)變量（state_val）用來存儲當前單片機工作在哪種狀態(tài)。②程序設(shè)計思路鑒于題目要求，存在三種工作模式：初始值設(shè)置模式、倒計時模式、計時到0時的閃爍模式。變量state_val為0時，處于倒計時模式。變量state_val為1時，處于初始值設(shè)置模式。變量state_val為2時，處于閃爍模式。這些狀態(tài)的切換取決于按下哪一個鍵以及是否計時到0。狀態(tài)的切換圖如圖32 圖32 狀態(tài)的切換單片機復位之后，默認處于倒計時模式，啟動定時器，定時器每隔250us溢出一次，根據(jù)定時器溢出次數(shù)來計時，到1秒時將時間的計數(shù)器減1。當“設(shè)置鍵”按下時，變量state_val由0變?yōu)?，切換到設(shè)置模式。可以使用“遞增鍵”“遞減鍵”對計時初始值進行修改。按下“確認鍵”時，回到計時模式開始以新的初始值進行倒計時。當?shù)褂嫊r到0時，變量state_val由1變?yōu)?，處于閃爍狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，根據(jù)按鍵的情況分別又切換到計時和設(shè)置狀態(tài)。③程序流程主程序首先需要初始化定時器的參數(shù)和一些變量，然后進入一個循環(huán)結(jié)構(gòu)，在循環(huán)中始終只做兩件事，一是鍵盤的掃描，二是數(shù)碼管的動態(tài)掃描。在掃描鍵盤后，根據(jù)前一次按鍵的結(jié)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(shè)計旨在避免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(jù)按鍵的值分別改變變量（state_val）的值或者在設(shè)置狀態(tài)時的倒計時初始值。完整的主程序圖如圖33所示。 圖33 主程序的流程圖 在定時器的參數(shù)中，選擇定時器T1的8位自動裝載模式，每250us產(chǎn)生一次溢出中斷，中斷服務程序如圖34所示。 圖34中斷服務程序流程圖（4）軟硬件調(diào)試方案 軟件調(diào)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\新建項目”的菜單中，新建項目并將C語言源程序文件包括在項目文件中。 在 “項目\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(chǎn)生以 “*.hex”和“*.bin” 后綴的目標文件。硬件調(diào)試方案：在設(shè)計平臺中。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(shù)據(jù)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達到題目的要求，是否全面完整地完成試題的內(nèi)容。 程序設(shè)計（僅供參考的C語言源程序）//晶振： T1250微秒 按鍵P10 P11 P12 P13/*變量的定義: show_val: 顯示的值059 init_val: 初始值 state_val: 狀態(tài)值 0計數(shù)狀態(tài)。1設(shè)置狀態(tài)。2閃爍狀態(tài) shan_val: key_val1: 四個按鍵的值 255無鍵。1設(shè)置鍵 2增一鍵 3減一鍵 4確定鍵 T1_t: 定時器計數(shù)溢出數(shù) t_val: 倒計時的數(shù)值 led_seg_code：數(shù)碼管7段碼*/include //包含文件sbit P1_0=P1^0。 //設(shè)置鍵sbit P1_1=P1^1。 //增一鍵sbit P1_2=P1^2。 //減一鍵sbit P1_3=P1^3。 //確定鍵unsigned char data shan_val。 //閃爍時LED的開/關(guān)狀態(tài)unsigned char data t_val。 //保存倒計數(shù)的當前值unsigned int data T1_t。 //保存定時器溢出次數(shù)unsigned char data key_val_new,key_val_old。//存放當前掃描的鍵和前一次按下的鍵值unsigned char data state_val。 //狀態(tài)值unsigned char data show_val。 //存放需要在數(shù)碼管顯示的數(shù)字unsigned char data init_val。 //暫存倒計數(shù)的初始值char code led_seg_code[10]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。//延時void delay(unsigned int i) //大約延時i*2個微秒{ while(i)。}//按鍵掃描unsigned char scan_key(){ unsigned char i。 i=P1amp。0x0f。 delay(100)。 //延時，去抖動 if (i==(P1amp。0x0f)) { if (P1_0==0) { i=1。 } else { if (P1_1==0) { i=2。} else { if (P1_2==0) { i=3。} else { if (P1_3==0) { i=4。} } } } } else { i=255。 } return i。}//數(shù)碼管顯示void led_show(unsigned int v){ unsigned char i。 if (state_val!=2) //動態(tài)掃描 {i=v%10。 //取要顯示的數(shù)的個位 P0=led_seg_code[i]。 //轉(zhuǎn)換為7段碼 P2=0xfe。 //顯示個位 delay(15)。 //延時 i=v%100/10。 //取十位 P0=led_seg_code[i]。 //轉(zhuǎn)換為7段碼 P2=0xfd。 //顯示十位 delay(5)。 //延時 } else { P0=led_seg_code[0]。 //處于閃爍狀態(tài) if (shan_val) { P2=0xff。 } //將數(shù)碼管的關(guān)閉 else { P2=0xfc。 } //將數(shù)碼管的打開 }}//定時器T1中斷服務程序void timer1() interrupt 3 //T1中斷，250us中斷一次{ T1_t++。 switch (state_val) { case 0: if(T1_t3999) //如果計數(shù)3999, 計時1s { T1_t=0。 if(t_val!=0) { t_val。} else {state_val=2。} //定時計數(shù)到0時，切換狀態(tài) show_val=t_val。 } break。 case 2: if(T1_t1999) //如果計數(shù)1999, { T1_t=0。 shan_val=!shan_val。 } //閃爍狀態(tài) break。 }}//主程序main(){init_val=59。 //初始化各變量 t_val=init_val。 show_val=t_val。 state_val=0。 key_val_old=255。 T1_t=0。 shan_val=0。 //初始化51的寄存器TMOD=0x20。 //用T1計時 8位自動裝載定時模式 TH1=0x19。 //250微秒溢出一次。 250=(256x)*12/ x= TL1=0x19。 EA=1。 //打開總中斷允許 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) { case 1: //設(shè)置鍵 state_val=1。 //處于設(shè)置狀態(tài) TR1=1。 //停止計時 show_val=init_val。 //顯示原來的倒計數(shù)初始值 break。 case 2: if(state_val==1) //只有在設(shè)置狀態(tài)，增1鍵才有用 { if (init_val0) //更改原來的倒計數(shù)初始值 {init_val。 } else {init_val=59。} show_val=init_val。//顯示更改后的倒計數(shù)初始值 }