【正文】 //按鍵防抖unsigned long int count = 0。 //讀狀態(tài)void LCMInit(void)。 //定義引腳sbit LCM_E=P2^6。采集到第1個(gè)上升延時(shí)需要開T0中斷，并計(jì)數(shù)溢出次數(shù)（每一次溢出20ms，由溢出次數(shù)可以算出總時(shí)間），采集到最后的一個(gè)脈沖上升沿，需要關(guān)閉中斷，根據(jù)溢出次數(shù)算出周期和重力加速度顯示，在此過程中，需要將溢出次數(shù)變量設(shè)為全局變量，這樣可以實(shí)現(xiàn)該值的調(diào)用。程序設(shè)計(jì)是該課題的一個(gè)重要實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，它需要完成的任務(wù)包括以下幾個(gè)方面：1) 控制LCD的顯示。 C51提供了靈活高效的指針。可再入功能是用關(guān)鍵字來定義的。連接定位器支持的代碼區(qū)可達(dá)32個(gè)，這就允許用戶在原有64K ROM的8015基礎(chǔ)上擴(kuò)展程序。SFR的存取由sfr和sbit兩個(gè)關(guān)鍵字來提供。語言上的擴(kuò)展能讓用戶使用應(yīng)用中的所有資源。 7）Infineon的DAVE功能：協(xié)助用戶的CPU和外部程序。 5）PC－LINT接口：對應(yīng)用程序代碼進(jìn)行深層語法分析。 3）工具菜單：允許在V2集成開發(fā)環(huán)境下啟動(dòng)用戶功能。用詳細(xì)的符號信息來優(yōu)化用戶變數(shù)存儲器。 uVision2可以為片外存儲器產(chǎn)生必要的連接選項(xiàng)：確定起始地址和規(guī)模。data開發(fā)工具選項(xiàng)可以對應(yīng)目標(biāo)，組或單個(gè)文件。V7版本是目前最高效、靈活的8051開發(fā)平臺。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。調(diào)試的順序：開電源調(diào)節(jié)LCD的亮度—單片機(jī)復(fù)位—調(diào)節(jié)擺動(dòng)次數(shù)—放單擺—待單擺穩(wěn)定擺動(dòng)后輸入擺動(dòng)數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差分析:按上述操作步驟測得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：()擺動(dòng)次數(shù)(loop)周期次數(shù) (n)擺長L單位：m周期T單位：s重力加速度g單位： m/s21991992110211023112311 25 12 25 12 41 20 41 20 43 21 43 21 表21 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比實(shí)際值要大，在誤差允許范圍內(nèi)基本符合要求，其主要誤差來自于擺動(dòng)過程中擺球擺動(dòng)不規(guī)則，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的操作是在偏離平衡位置5度的位置放開單擺，擺球擺動(dòng)必須是一條視線上，而實(shí)際上經(jīng)常是一些橢圓，這樣就會(huì)使周期測得不精準(zhǔn)，另外擺線的長度和擺球的各種規(guī)格都會(huì)帶來一定的誤差。2）輸入擺動(dòng)次數(shù)值和擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，按鍵都有抖動(dòng)，所以在程序中加上按鍵防抖程序。3）為了實(shí)現(xiàn)單擺小球擺至平衡位置遮光時(shí)555能輸出高電平，遠(yuǎn)離平衡置時(shí)555輸出低電平，在555的5端口，2,6兩端口應(yīng)注意電阻的分壓選取，這要根據(jù)電路中光敏電阻的亮暗阻來確定，本方案最終在5端口用兩 ，在2,， 經(jīng)計(jì)算和測試能夠達(dá)到要求。通過左側(cè)工具欄中的P(從庫中選擇元件命令)命令，在Pick Devices 左側(cè)窗口中選擇所需元件的關(guān)鍵字，然后放置元件并調(diào)整方向和位置以及參數(shù)設(shè)置，最后進(jìn)行連線。4）支持大量的存儲器和外圍芯片。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖：（1602LCD基本參數(shù)及管腳功能見附錄【1】） 圖 29 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖 單片機(jī)與PC機(jī)間的通信單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。2) 液晶顯示器的分類：本課題使用的電路如圖37所示。RST引腳是復(fù)位端，高電平有效。復(fù)位是上電的第一個(gè)操作，然后程序從0000H開始執(zhí)行。上述電路是靠STC89C52單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生振蕩的。就構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。 圖 28 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路單片機(jī)的時(shí)鐘一般需要多相時(shí)鐘，所以時(shí)鐘電路由振蕩器和分頻器組成?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。同時(shí)，把UT+與UT之差定義為回差電壓，用△UT表示，即：△UT = UT+－UT，第二，電壓傳輸特性轉(zhuǎn)折時(shí)的上升時(shí)間和下降時(shí)間極短，或者說上升沿和下降沿非常陡。 光接收及信號波形整形圖13是光電控制電路，由LM555電路為核心組成，當(dāng)光敏電阻有激光照射時(shí)電阻變?。ń?jīng)測得在總電路中亮阻為800900，暗組為700k左右），觸發(fā)端2,6兩端上升4V以上，于是3腳輸出低電平，當(dāng)激光被遮檔切斷，光敏電阻阻值變大，2,6管腳變?yōu)榈碗娖剑?腳輸出高電平。圖 22 信號產(chǎn)生 激光產(chǎn)生及參數(shù)分析激光電筒價(jià)廉物美，有極高的性價(jià)比，主要特點(diǎn)是聚光性能優(yōu)良，射距達(dá)1200m～1500m，肉眼觀察，數(shù)百米外光點(diǎn)仍然很小，故廣泛用于教學(xué)、導(dǎo)游、娛樂。直流穩(wěn)壓電源的種類很多，常見的主要有以下四類：第一類是穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電源，它的特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單，但功率較小，穩(wěn)壓精度低；第二類是晶體管串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源，它的主要特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)比較簡單，工作可靠，功率較大，穩(wěn)壓精度高，無電磁干擾，但效率低；第三類是集成穩(wěn)壓器，它的特點(diǎn)是體積小，可靠性高以及溫度特性好，而且使便、價(jià)格便宜。濾波器：將整流所得的脈動(dòng)直流電（大小發(fā)生規(guī)律性變化）中的交流成分濾除，常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波及阻容濾波等電路。 圖 21 直流穩(wěn)壓電源組成框圖電源變壓器：將交流電網(wǎng)220V交流電壓變成所需的交流電壓。軟件部分主要是將采集信號計(jì)數(shù)，并計(jì)時(shí)，待計(jì)數(shù)完成時(shí)，停止計(jì)時(shí)，利用計(jì)時(shí)溢出次數(shù)算出總時(shí)間，然后除于擺動(dòng)周期，根據(jù)，便可以算出重力加速度，最后利用液晶控制信號的控制，輸出擺長，周期，和重力加速度。相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。其電路如圖15所示圖 15單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）顯示質(zhì)量高。圖14中看出，所有6位數(shù)碼管的筆段連在一起，通過限流電阻后接到P0口，因此，哪些筆段亮就取決于P0口的8根線的狀態(tài)。點(diǎn)陣常用的為8*8,以前還有5*8(現(xiàn)在不大用了)，都是單管芯,分(行)共陰和(行)共陽,一般都用5v供電。 顯示輸出在單片機(jī)顯示系統(tǒng)中，顯示輸出是很關(guān)鍵的部件，是構(gòu)成人機(jī)對話的一種基本方式。圖 13 信號輸入單片機(jī)方式方案一：輸入單片機(jī)的脈沖信號，可以作為外部中斷信號，STC89C52單片機(jī)有6個(gè)中斷源，包括三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷，兩個(gè)外部中斷和一個(gè)串行口輸入中斷。CX20106是紅外接收專用集成電路芯片,圖12是該芯片控制的一種紅外接收電路。1) 紅外線發(fā)射電路。目 錄1 單擺儀測量原理及設(shè)計(jì)方案 1 測量原理 1 設(shè)計(jì)方案 1 信號產(chǎn)生電路模塊設(shè)計(jì) 2 信號輸入單片機(jī)方式 3 顯示輸出 4 總設(shè)計(jì)框圖和電路圖 62 硬件設(shè)計(jì)及工作原理 7 5V直流電源的組成 7 信號產(chǎn)生 9 激光產(chǎn)生及參數(shù)分析 9 光接收及信號波形整形 10 STC89C52單片機(jī)組成及外部擴(kuò)展 11 STC89C52單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 11 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)組成 11 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 12 液晶顯示擴(kuò)展技術(shù) 13 單片機(jī)與PC機(jī)間的通信 15 Proteus軟件仿真 16 Proteus ISIS簡介 16 Proteus運(yùn)行流程 16 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試 163 程序設(shè)計(jì) 19 C與8051 19 設(shè)計(jì)思路及流程圖 20 源程序設(shè)計(jì) 224 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 27致謝附錄參考文獻(xiàn) 測量原理由物理學(xué)知識可知，單擺在擺動(dòng)角小于5度時(shí)的運(yùn)動(dòng)可近似認(rèn)為是簡諧運(yùn)動(dòng)，且其運(yùn)動(dòng)周期T和重力加速度g之間有如下關(guān)系： (11)因此可以通過測量單擺簡諧運(yùn)動(dòng)的周期T，得到其頻率： (12)給出擺長可以測得重力加速度： (13)根據(jù)以上物理學(xué)知識，可知單擺實(shí)驗(yàn)儀的關(guān)鍵在于能夠準(zhǔn)確測量單擺運(yùn)動(dòng)的周期或頻率，由式（11）計(jì)算可得： 可知單擺運(yùn)動(dòng)的頻率較低，對于高速運(yùn)行的單片機(jī)來說，測得高頻信號可以直接測量其頻率，而對于低頻信號采用測量周期的辦法可以減小測量誤差。在程序設(shè)計(jì)方面，電路更簡潔，結(jié)構(gòu)更簡單，而且精度也得到了提高。另外的一個(gè)主要模塊就是對信號的處理并輸出顯示，本課題也是緊扣這兩條主線而提出的一種設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)單擺在精度和操作上都存在諸多問題，由于采用人工計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的方法測周期，這顯然會(huì)有很大的誤差，而且操作很不方便，不能滿足現(xiàn)代測量和教學(xué)要求。單擺小球擺至最低點(diǎn)擋住激光，光敏電阻的阻值顯著差異使得由NE555連接的施密特觸發(fā)器輸出的電平發(fā)生變化，并以此脈沖信號的上升沿控制單片機(jī)工作，利用20ms定時(shí)中斷計(jì)數(shù)可以算出單擺擺動(dòng)的總時(shí)間，從而可以求出周期T和重力加速度g。加1，減1和輸入按鍵可以自動(dòng)控制單擺經(jīng)平衡位置的次數(shù)。作為一種精密的測量儀器，單擺試驗(yàn)儀隨著電子技術(shù)的發(fā)展也在不斷的完善，現(xiàn)今市場上有各種各樣設(shè)計(jì)方法制成的單擺試驗(yàn)儀，與傳統(tǒng)的單擺試驗(yàn)儀相比，新型的實(shí)驗(yàn)單擺具有非常突出的優(yōu)點(diǎn)。由于市場上電子元器件的品種多樣，利用電子技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)單擺儀的方法多種多樣，但要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，其基本思路是不變的，首先要采集單擺擺動(dòng)到某一固定位置的電平信號，經(jīng)過多次往復(fù)可以計(jì)算出平均周期，所以必須要有一個(gè)采集信號電路。相比于其他的利用單片機(jī)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)單擺儀，還有一點(diǎn)也是非常新穎的，市場上流行的基于單片機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)單擺儀采用的基本上是外部中斷控制。在焊接電路過程中，也遇到了很多的小問題，但最后能通過理論的推敲一一化解，體會(huì)最深的就是完成一項(xiàng)工程，需要條理清晰，而且對整個(gè)系統(tǒng)也要有一定的把握。圖11 信號產(chǎn)生電路模塊設(shè)計(jì)方案一：利用紅外探測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)單擺擺動(dòng)周期的監(jiān)測，其組成電路由紅外發(fā)射和接收兩大部分組成。由于紅外接收發(fā)送波長需匹配，所以在接收過程中提取發(fā)射的紅外線波長，