【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 位控活掃描信號(hào)，用于選擇顯示位。動(dòng)態(tài)顯示具有硬件簡(jiǎn)單，功耗低和顯示靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但動(dòng)態(tài)顯示增加了驅(qū)動(dòng)軟件的復(fù)雜性，且顯示亮度較低。 硬件電路設(shè)計(jì)LED 數(shù)碼管的顯示電路中采用動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示，在其中 P0 端口控制段碼，低電平有效，~ 端口控制位碼，高電平有效。 端口控制第 1 個(gè)數(shù)碼管， 端口 沈 陽(yáng) 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報(bào) 告3控制第 2 個(gè)數(shù)碼管， 端口控制第 3 個(gè)數(shù)碼管， 端口控制第 4 個(gè)數(shù)碼管。各個(gè)數(shù)碼管的段碼都是 P0 端口的輸出，即各個(gè)數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的，為了使其分別顯示不同的數(shù)字，可采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，即先只讓最低位顯示 0，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)，再只讓次低位顯示 1，以此類(lèi)推。由于視覺(jué)暫留，只要延時(shí)時(shí)間足夠短，就能夠使得數(shù)碼的顯示看起來(lái)非常穩(wěn)定清楚。 硬件模塊選擇硬件總體連接，用一只發(fā)光二極管模擬測(cè)試燈，以 AT89S52 單片機(jī)的 端口控制這只發(fā)光二極管、發(fā)光二極管加限流電阻+5V 電源， 端口輸出低電平時(shí)，測(cè)試燈亮，輸出高電平時(shí)，測(cè)試燈滅。 端口接測(cè)試按鍵，P0 端口控制 LED 數(shù)碼管的七段數(shù)碼顯示，~ 控制 4 位數(shù)碼管的選位。本項(xiàng)目中的店鋪單片機(jī)采用目前使用最廣泛、成本最低廉的 AT89S52，其性能在本設(shè)計(jì)中完全足夠。為了焊接上的方便，本設(shè)計(jì)中的 LED 數(shù)碼管顯示器采用四位共陽(yáng)數(shù)碼管。數(shù)碼管的共陽(yáng)極就是把所有 LED 的陽(yáng)極連接到共同接點(diǎn) ，而每個(gè) LED 的陰極分別為a、b、c、d、e 、f、g 及 dp（小數(shù)點(diǎn)） ；共陰極則是把所有 LED 的陰極連接到共同接點(diǎn)，而每個(gè) LED 的陽(yáng)極分別為 a、b、c、d、e、 f、g 及 dp（小數(shù)點(diǎn)） ，如下圖所示。圖中的 8 個(gè) LED 分別與上面那個(gè)圖中的 A~DP 各段相對(duì)應(yīng)，通過(guò)控制各個(gè) LED 的亮滅來(lái)顯示數(shù)字。數(shù)碼管的內(nèi)部示意圖如圖 所示。圖 數(shù)碼管的內(nèi)部示意圖 硬件模塊設(shè)計(jì)1. 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 沈 陽(yáng) 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報(bào) 告4單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)的電源設(shè)計(jì)、單片機(jī)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)等。時(shí)鐘電路中采用 的晶振作為系統(tǒng)時(shí)鐘，單片機(jī)復(fù)位電路采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式，在 51 單片機(jī)中單片機(jī)的復(fù)位都是采用高電平復(fù)位方式。單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖 所示。圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖2. 按鍵和指示燈設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的方案是通過(guò)人體去按下按鍵，由人體按下與松開(kāi)按鍵的時(shí)間開(kāi)判斷人體反應(yīng)速度的，所以設(shè)計(jì)中必須設(shè)計(jì)按鍵電路，為了操作者操作更明了，設(shè)計(jì)中增加了一個(gè) LED 發(fā)光二極管作為按鍵指示。設(shè)計(jì)電路如圖 所示。 沈 陽(yáng) 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報(bào) 告5圖 LED 指示燈及按鍵電路圖3. 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中由于采用的是三寸共陽(yáng) LED 數(shù)碼管顯示器，所需的驅(qū)動(dòng)電流不大，在本項(xiàng)目中采用低成本的 8550PNP 型三極管作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，為了限制電流，防止電流過(guò)大對(duì)數(shù)碼管燒壞，設(shè)計(jì)中在數(shù)碼管的段選端分別串上一個(gè) 100 歐姆的電阻，數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)如圖 所示。圖 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路圖 控制計(jì)算公式在本系統(tǒng)中的計(jì)算主要是針對(duì)人體反應(yīng)速度的計(jì)算。在測(cè)試者按下按鍵后，LED測(cè)試燈立即點(diǎn)亮，在燈亮一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后就通過(guò)單片機(jī)控制燈滅，這時(shí)單片機(jī)定時(shí)器就開(kāi)始計(jì)時(shí)，定時(shí)器初始值為 Time1；在測(cè)試者看到 LED 燈滅時(shí)就釋放按鍵，此時(shí)定時(shí)器的值為 Time2，通過(guò)計(jì)算燈滅與測(cè)試者放開(kāi)按鍵的時(shí)間差，得出測(cè)試者的反應(yīng)速度。具體計(jì)算公式如式（） V 測(cè)試 =Time2Time1 （）式中 V 測(cè)試 為反應(yīng)速度。 沈 陽(yáng) 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報(bào) 告62 軟件部分設(shè)計(jì)本系統(tǒng)使用 AT89C51 作為控制的單片機(jī)芯片，軟件設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測(cè)計(jì)數(shù)、控制摘掛機(jī)、雙音頻信號(hào)分析處理、控制電器、密碼處理（包括密碼檢測(cè)和密碼修改） 、信號(hào)音提示等部分，每個(gè)功能模塊對(duì)于整體設(shè)計(jì)都是非常重要的，單片機(jī) AT89C51 通過(guò)軟件程序才能很好的對(duì)外部的信息進(jìn)行采集、分析和決策。系統(tǒng)的主程序流程圖如圖 所示。圖 主程序流程圖否是否是是否開(kāi)始初始化按鍵是否按下While（1）系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)時(shí)間作為L(zhǎng)ED 燈亮的時(shí)間隨機(jī)時(shí)間是否到LED 燈滅定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)按鍵是否松開(kāi)數(shù)碼管顯示結(jié)束 沈 陽(yáng) 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報(bào) 告7 開(kāi)發(fā)環(huán)境本設(shè)計(jì)采用 Keil Software 公司出品的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行編程，其版本為 Keil μVision4。Keil μVision4 是 2022 年 2 月發(fā)布的最新版本，是針對(duì) Windows 桌面平臺(tái)所研發(fā)的一套完整的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，具有可視化、靈活的 Windows 窗口管理。該軟件不僅給用戶(hù)提供了豐富的庫(kù)函數(shù)，而且提供了功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)測(cè)試工具；既支持 C語(yǔ)言編程，也支持匯編語(yǔ)言編程；可以完成編輯、編譯、連接、測(cè)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程；此外，在程序被編譯之后，即可生成相應(yīng)的匯編語(yǔ)言代碼，使用戶(hù)可以切身感覺(jué)到該款軟件的生成目標(biāo)的代碼效率是相當(dāng)高的，并且多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼更為緊湊和容易理解，進(jìn)而使得編程效率更為高效。 主體程序設(shè)計(jì) 主程序采用查詢(xún)方式，當(dāng)按下 T89S52 單片機(jī)為核心的人體反應(yīng)速度測(cè)試儀，主要控制測(cè)試燈的狀態(tài)，通過(guò)測(cè)試按鍵的狀態(tài)來(lái)間接計(jì)算人體反應(yīng)速度。正常情況下系統(tǒng)運(yùn)行主程序一直處于空閑等待狀態(tài)，知道測(cè)試者按下按鍵后，LED 測(cè)試燈立即點(diǎn)亮。AT89S52 單片機(jī)在 LED 測(cè)試燈亮的同時(shí)開(kāi)始計(jì)算一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，在一段隨機(jī)時(shí)間結(jié)束后，AT89S52 單片機(jī)把 LED 測(cè)試燈熄滅，并開(kāi)始計(jì)時(shí)燈滅與測(cè)試者放開(kāi)按鍵的時(shí)間差，此計(jì)時(shí)時(shí)間用于紀(jì)錄被測(cè)試者的反應(yīng)時(shí)間，并以毫秒為時(shí)間單位在 4 位數(shù)碼管上顯示。如果在 LED 測(cè)試燈滅之前提前放開(kāi)測(cè)試按鍵，則顯示 9999 作為出錯(cuò)信息。 設(shè)計(jì)流程當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)上電時(shí)，進(jìn)行一系列的初始化，初始化完畢后則通過(guò)查詢(xún)的方式等待按鍵按下，當(dāng)按鍵按下后 LED 測(cè)試燈立即點(diǎn)亮，同時(shí)單片機(jī)通過(guò)一個(gè)函數(shù)開(kāi)始計(jì)算一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，在一段隨機(jī)時(shí)間結(jié)束后，AT89S52 單片機(jī)把 LED 測(cè)試燈熄滅，并開(kāi)始計(jì)時(shí)燈滅與測(cè)試者放開(kāi)按鍵的時(shí)間差，此計(jì)時(shí)時(shí)間用于紀(jì)錄被測(cè)試者的反應(yīng)時(shí)間，并以毫秒為時(shí)間單位在 4 位數(shù)碼管上顯示。如果在 LED 測(cè)試燈滅之前提前放開(kāi)測(cè)試按鍵，則顯示 9999 作為出錯(cuò)信息。 沈 陽(yáng) 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報(bào) 告8 初始化編