word版可編輯-畢業(yè)設(shè)計——基于單片機人體反應(yīng)速度測試儀精心整理(編輯修改稿)
2025-04-23 23:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 位控活掃描信號，用于選擇顯示位。動態(tài)顯示具有硬件簡單，功耗低和顯示靈活性強等優(yōu)點，但動態(tài)顯示增加了驅(qū)動軟件的復(fù)雜性，且顯示亮度較低。 硬件電路設(shè)計LED 數(shù)碼管的顯示電路中采用動態(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 個數(shù)碼管， 端口 沈 陽 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報 告3控制第 2 個數(shù)碼管， 端口控制第 3 個數(shù)碼管， 端口控制第 4 個數(shù)碼管。各個數(shù)碼管的段碼都是 P0 端口的輸出，即各個數(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，可采用動態(tài)掃描的方式，即先只讓最低位顯示 0，經(jīng)過一段延時，再只讓次低位顯示 1，以此類推。由于視覺暫留，只要延時時間足夠短，就能夠使得數(shù)碼的顯示看起來非常穩(wěn)定清楚。 硬件模塊選擇硬件總體連接，用一只發(fā)光二極管模擬測試燈，以 AT89S52 單片機的 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，測試燈亮，輸出高電平時，測試燈滅。 端口接測試按鍵，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。本項目中的店鋪單片機采用目前使用最廣泛、成本最低廉的 AT89S52，其性能在本設(shè)計中完全足夠。為了焊接上的方便，本設(shè)計中的 LED 數(shù)碼管顯示器采用四位共陽數(shù)碼管。數(shù)碼管的共陽極就是把所有 LED 的陽極連接到共同接點 ，而每個 LED 的陰極分別為a、b、c、d、e 、f、g 及 dp（小數(shù)點） ；共陰極則是把所有 LED 的陰極連接到共同接點，而每個 LED 的陽極分別為 a、b、c、d、e、 f、g 及 dp（小數(shù)點） ，如下圖所示。圖中的 8 個 LED 分別與上面那個圖中的 A~DP 各段相對應(yīng)，通過控制各個 LED 的亮滅來顯示數(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1. 單片機系統(tǒng)電路設(shè)計 沈 陽 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報 告4單片機系統(tǒng)的設(shè)計主要包括單片機的電源設(shè)計、單片機時鐘電路設(shè)計、單片機復(fù)位電路設(shè)計等。時鐘電路中采用 的晶振作為系統(tǒng)時鐘，單片機復(fù)位電路采用上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式，在 51 單片機中單片機的復(fù)位都是采用高電平復(fù)位方式。單片機最小系統(tǒng)圖如圖 所示。圖 單片機最小系統(tǒng)圖2. 按鍵和指示燈設(shè)計本設(shè)計的方案是通過人體去按下按鍵，由人體按下與松開按鍵的時間開判斷人體反應(yīng)速度的，所以設(shè)計中必須設(shè)計按鍵電路，為了操作者操作更明了，設(shè)計中增加了一個 LED 發(fā)光二極管作為按鍵指示。設(shè)計電路如圖 所示。 沈 陽 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報 告5圖 LED 指示燈及按鍵電路圖3. 數(shù)碼管驅(qū)動設(shè)計本設(shè)計中由于采用的是三寸共陽 LED 數(shù)碼管顯示器，所需的驅(qū)動電流不大，在本項目中采用低成本的 8550PNP 型三極管作為數(shù)碼管的驅(qū)動，為了限制電流，防止電流過大對數(shù)碼管燒壞，設(shè)計中在數(shù)碼管的段選端分別串上一個 100 歐姆的電阻，數(shù)碼管的驅(qū)動如圖 所示。圖 數(shù)碼管驅(qū)動電路圖 控制計算公式在本系統(tǒng)中的計算主要是針對人體反應(yīng)速度的計算。在測試者按下按鍵后，LED測試燈立即點亮，在燈亮一個隨機時間后就通過單片機控制燈滅，這時單片機定時器就開始計時，定時器初始值為 Time1；在測試者看到 LED 燈滅時就釋放按鍵，此時定時器的值為 Time2，通過計算燈滅與測試者放開按鍵的時間差，得出測試者的反應(yīng)速度。具體計算公式如式（） V 測試 =Time2Time1 （）式中 V 測試 為反應(yīng)速度。 沈 陽 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報 告62 軟件部分設(shè)計本系統(tǒng)使用 AT89C51 作為控制的單片機芯片，軟件設(shè)計主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計數(shù)、控制摘掛機、雙音頻信號分析處理、控制電器、密碼處理（包括密碼檢測和密碼修改） 、信號音提示等部分，每個功能模塊對于整體設(shè)計都是非常重要的，單片機 AT89C51 通過軟件程序才能很好的對外部的信息進行采集、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始初始化按鍵是否按下While（1）系統(tǒng)產(chǎn)生一個隨機時間作為LED 燈亮的時間隨機時間是否到LED 燈滅定時器開始計時按鍵是否松開數(shù)碼管顯示結(jié)束 沈 陽 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報 告7 開發(fā)環(huán)境本設(shè)計采用 Keil Software 公司出品的集成開發(fā)環(huán)境進行編程，其版本為 Keil μVision4。Keil μVision4 是 2022 年 2 月發(fā)布的最新版本，是針對 Windows 桌面平臺所研發(fā)的一套完整的集成開發(fā)環(huán)境，具有可視化、靈活的 Windows 窗口管理。該軟件不僅給用戶提供了豐富的庫函數(shù)，而且提供了功能強大的開發(fā)測試工具；既支持 C語言編程，也支持匯編語言編程；可以完成編輯、編譯、連接、測試、仿真等整個開發(fā)流程；此外，在程序被編譯之后，即可生成相應(yīng)的匯編語言代碼，使用戶可以切身感覺到該款軟件的生成目標的代碼效率是相當高的，并且多數(shù)語句生成的匯編代碼更為緊湊和容易理解，進而使得編程效率更為高效。 主體程序設(shè)計 主程序采用查詢方式，當按下 T89S52 單片機為核心的人體反應(yīng)速度測試儀，主要控制測試燈的狀態(tài)，通過測試按鍵的狀態(tài)來間接計算人體反應(yīng)速度。正常情況下系統(tǒng)運行主程序一直處于空閑等待狀態(tài)，知道測試者按下按鍵后，LED 測試燈立即點亮。AT89S52 單片機在 LED 測試燈亮的同時開始計算一個隨機時間，在一段隨機時間結(jié)束后，AT89S52 單片機把 LED 測試燈熄滅，并開始計時燈滅與測試者放開按鍵的時間差，此計時時間用于紀錄被測試者的反應(yīng)時間，并以毫秒為時間單位在 4 位數(shù)碼管上顯示。如果在 LED 測試燈滅之前提前放開測試按鍵，則顯示 9999 作為出錯信息。 設(shè)計流程當整個系統(tǒng)上電時，進行一系列的初始化，初始化完畢后則通過查詢的方式等待按鍵按下，當按鍵按下后 LED 測試燈立即點亮，同時單片機通過一個函數(shù)開始計算一個隨機時間，在一段隨機時間結(jié)束后，AT89S52 單片機把 LED 測試燈熄滅，并開始計時燈滅與測試者放開按鍵的時間差，此計時時間用于紀錄被測試者的反應(yīng)時間，并以毫秒為時間單位在 4 位數(shù)碼管上顯示。如果在 LED 測試燈滅之前提前放開測試按鍵，則顯示 9999 作為出錯信息。 沈 陽 工 學(xué) 院 學(xué) 士 報 告8 初始化編
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