【文章內容簡介】 的P0口，，同時加上上拉電阻，該LCD顯示器為兩行顯示，第一行顯示測得的當前速度值，第二行顯示設置的高速值，低速值。電路設計如下圖413所示。圖413 液晶顯示電路 按鍵電路設計本系統(tǒng)需要對預設的高低速值進行設置，需要用到鍵盤，鍵盤一般分為獨立式鍵盤和矩陣鍵盤。當按鍵數(shù)量較少時，用獨立鍵盤較合適。當按鍵數(shù)量較多時，往往采用矩陣式鍵盤，可以節(jié)省I/O接口線，而且鍵位越多，情況越明顯，矩陣鍵盤用I/O接口線組成行、列結構，鍵位設置在行列的交點上。例如4*4的行、列結構可組成16個鍵的鍵盤，比一個鍵位用一根I/O接口線的獨立式鍵盤少了一半的I/O接口線。在本設計中，矩陣式鍵盤直接連接于單片機的P1口。P1的8條I/O口線分為4條行線和4條列線，，按鍵開關的兩端分別接在行線和列線上。其接口電路見圖414。 圖414 鍵盤電路圖由圖和相應的鍵的鍵值定義的各個鍵的功能如下：S1~S4號鍵： 高速值10，高速值1，高速值+1，高速值+10；S5~S8號鍵： 低速值10，低速值1，低速值+1，低速值+10；S9~S12號鍵： 無定義；S13~S16號鍵： 按鍵聲開，按鍵聲關，報警聲開，報警聲關。 蜂鳴器報警電路設計蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中，作為發(fā)聲器件。本設計中選用電磁式蜂鳴器作為報警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。蜂鳴器實物見圖415。圖415 報警器圖蜂鳴器發(fā)聲原理：電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅動它，單片機IO引腳輸出的電流較小，單片機輸出的TTL電平基本上驅動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。本設計采用S8550PNP小功率三極管進行放大電流，其引腳圖見圖416。圖416 S8550引腳圖其主要性能參數(shù)為：（貼片：）；放大倍數(shù) 50200；集電極到發(fā)射極電壓Vceo為25V；集電極到基極電壓Vcbo為40V；；；引腳排列為EBC或ECB；按三極管后綴號分為BCD檔，貼片為LH檔；放大倍數(shù)B85160，C120200,D160300,L100200,H200350.報警模塊主要負責聲音報警和燈光報警，報警電路均比較簡單，聲音報警由單片機引腳接上拉電阻，晶體管及揚聲器構成，燈光報警由三個發(fā)光二極管和電阻串聯(lián)構成，電路接線圖見圖417。圖417 蜂鳴器報警電路蜂鳴器的正極性的一端連接到5V電源上面，另一端連接到三極管的集電極，，電路導通，蜂鳴器響，電路不導通，蜂鳴器不響，‥的高低電平，驅動聲光報警電路報警。當測得的轉速不足所設定的低速值時，則發(fā)光二極管DS3亮。若測得的轉速值高于所設計的高速值時，則發(fā)光二極管DS5亮。當測得的轉速值在設定的低速值和高速值之間時，則發(fā)光二極管DS4亮。5 軟件設計 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前流行的用于開發(fā)51系列單片機的軟件。該軟件提供了包含C編譯器、宏匯編、鏈接器庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20MB以上空閑的硬盤空間、Win9NT、Win2000、WinXP等操作系統(tǒng)。其界面見圖51.圖51 Kell運行環(huán)境界面 系統(tǒng)開發(fā)語言KeilC51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。C語言具有良好的模塊化，容易閱讀和維護等優(yōu)點。由于模塊化，用C語言編寫的程序有很好的可移植性，功能化代碼能夠很方便地從一個工程移植到另一個工程，從而減少開發(fā)時間。用C語言編寫程序比用匯編編寫程序更符合人們的思考習慣，開發(fā)者可以更專心地考慮算法而不是考慮一些細節(jié)問題，這樣就減少了開發(fā)和調試時間。使用像C這樣的語言，編寫者不必十分熟悉處理器的運算過程。很多處理器支持C編譯器，這意味著對新的處理器也能很快上手，而不必知道處理器的具體內部結構，這使得用C語言編寫的程序比匯編程序有更好的可移植性。對大多數(shù)51系列單片機，使用C語言這樣的高級語言與使用匯編語言相比具有如下優(yōu)點：(1)不需要了解處理器的指令集，也不必了解存儲器結構；(2)寄存器分配和尋址方式由編譯器進行管理，編程時不需要考慮存儲器的尋址和數(shù)據(jù)類型等細節(jié)；(3)指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性；(4)可使用與人的思維更相近的關鍵字和操作函數(shù)；(5)與使用匯編語言編程相比，程序的開發(fā)和調試時間大大縮短；(6)C語言中的庫文件提供許多標準的方程，例如：格式化輸出、數(shù)據(jù)轉換和浮點運算等；(7)通過C語言可實現(xiàn)模塊編程技術，從而可將已編制好的程序加入到新程序中；(8)C語言可移植性好且非常普及，C語言編譯器幾乎適用于所有的目標系統(tǒng)，已完成的軟件項目可以很容易地轉換到其它的處理器或環(huán)境中。所以在本畢業(yè)設計中選用單片機C語言來進行程序代碼的編寫。 軟件總體設計根據(jù)系統(tǒng)要求，對軟件進行了整體設計，該軟件系統(tǒng)實現(xiàn)的功能是在單片機內部計數(shù)，在計算出轉速后進行顯示，設定按鍵的各個功能，實現(xiàn)聲光報警。整個系統(tǒng)軟件由主程序、T0中斷服務子程序，鍵盤掃描子程序，轉速值計算顯示子程序，蜂鳴器子程序及延時子程序等組成。軟件總體框圖見圖52。 圖52總體框圖主程序主要完成系統(tǒng)初始化功能，包括LCD顯示初始化，定時/計數(shù)器初始化，中斷開、關等功能。中斷程序主要完成定時、計數(shù)功能。轉速值顯示子程序主負責將測得的當前轉速值的顯示和設定的高速、低速值的顯示。蜂鳴器程序主要完成報警功能。主程序流程圖見圖53。 圖53主程序流程圖主程序部分流程圖如下：main(){ lcd_init()。 //初始化LCDTMOD=0x51。 //設置定時器工作方式，即T0為16位定時器、T1為16位計數(shù)器TH0=0x3C。TL0=0xB0。 //T0初始化TH1=0x00。TL1=0x00。 //T1初始化EA=1。 //打開總中斷ET0=1。 //允許T0中斷TR0=1。TR1=1。 //啟動T0，T1 while(1) { } } 定時/計數(shù)中斷程序 定時/計數(shù)器介紹定時/計數(shù)器的實質是加1計數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個寄存器組成。TMOD是定時/計數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動和停止及設置溢出標志。定時/計數(shù)器結構見圖54。 圖54 定時/計數(shù)器結構工作方式寄存器TMOD用于設置定時/計數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式見表51。表51 工作方式寄存器TMODGATE：門控位。GATE＝0時，以運行控制位TRX(X=0，1)來啟動定時/計數(shù)器運行；GATA＝1時，要用軟件使TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作；C/T：計數(shù)器模式和定時器模式選擇位。C/T=1時，選擇計數(shù)器模式，計數(shù)器對外部輸入引腳T0（）或T1（）的外部脈沖計數(shù)；C/T=0時，選擇定時器模式。M1M0：工作方式設置位。定時/計數(shù)器有四種工作方式，由M1M0進行設置，其選擇情況見表52。表52 定時/計數(shù)器工作方式在本軟件設計中，設置工作方式寄存器TMOD=0x51?？刂萍拇嫫鱐CON用于控制定時/計數(shù)器的啟動和溢出，它的字節(jié)地址為88H，可以進行位尋址，其低4位用于控制外部中斷，TCON的高4位用于控制定時/計數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如見表53。表53控制寄存器TCON位76543210字節(jié)地址：88HTF1TR1TF0TR0TF1（）：T1溢出中斷請求標志位。T1計數(shù)溢出時由硬件自動置TF1為1。CPU響應中斷后TF1由硬件自動清0。T1工作時，CPU可隨時查詢TF1的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標志。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（）：T1運行控制位。TR1置1時，T1開始工作；TR1置0時，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時/計數(shù)器的啟動與停止。TF0（）：T0溢出中斷請求標志位。當定時/寄存器T0記滿時，由硬件使它置位，如中斷允許則觸發(fā)T 0中斷。進入中斷處理后由內部硬件電路自動清除。TR0（）：T0運行控制位，TR0置1時，T0開始工作；TR0置0時，T0停止工作。TR0由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時/計數(shù)器的啟動與停止。 中斷控制CPU對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制，IE的字節(jié)地址為A8H,可以進行位尋址，各位的定義見表54。表54 中斷允許寄存器IE位76543210字節(jié)地址：A8HEAESET1EX1ET0EX0167。 EX0()，外部中斷0的中斷允許位。EX0=0,禁止外部中斷；EX0=1,允許外部中斷。167。 ET0()，定時/計數(shù)器T0的溢出中斷允許位。ET0=0，禁止T0中斷；ET0=1，允許T0中斷。 167。 EX1()，外部中斷1的中斷允許位。EX1=0,禁止外部中斷；EX1=1,允許外部中斷。167。 ET1()，定時/計數(shù)器T1的溢出中斷允許位。ET1=0，禁止T0中斷；ET1=1，允許T0中斷。167。 ES（)，串行口中斷允許位。ES=0，禁止串行口中斷；ES=1，允許串行口中斷。167。 EA ()，CPU中斷允許（總允許）位。EA=0，屏蔽所有的中斷請求，EA=1，開放中斷。EA的作用是使中斷允許形成兩級那個控制，即各中斷源首先要受EA位的控制，其次還要受中斷源自己的中斷允許位控制。系統(tǒng)復位時，中斷允許寄存器IE的內容為00H，如果要開放某個中斷源，則必須使IE中的總控置位和對應的中斷允許位置“1”。 定時/計數(shù)器初值計算MCS51的定時/計數(shù)器是可編程的，可以設定為對機器周期進行計數(shù)實現(xiàn)定時功能，也可以設定為對外部脈沖計數(shù)實現(xiàn)計數(shù)功能。有四種工作方式，使用時可根據(jù)情況選擇其中一種。單片機定時/計數(shù)器初始化過程如下：1） 根據(jù)要求選擇方式，確定方式控制字，寫入方式控制寄存器TMOD。2） 根據(jù)要求計算定時/計數(shù)器的計數(shù)值，再由計數(shù)值求得初值，寫入初值寄存器。3） 根據(jù)需要開放定時/計數(shù)器中斷。4） 設置定時/計數(shù)器控制寄存器TCON的值，啟動定時/計數(shù)器開始工作。5） 等待定時/計數(shù)時間到，到則執(zhí)行中斷服務程序。如用查詢處理則編寫查詢程序來判斷溢出標志，溢出標志等于1，則進行相關處理。根據(jù)設計需要，定時/計數(shù)器選擇方式1合適，方式寄存器TMOD=01010011B=0x51。此時，T0作為16位定時器，定時時間為50ms,循環(huán)10次后，關閉中斷。T1作為16位計數(shù)器對霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖（）進行計數(shù)。（1）T0用于定時工作方式，其定時時間為：T=（216T0的初值）機器周期此設計采用的是12MHz的晶振，則機器周期為1μs，定時器T0定時為50ms，將參數(shù)帶入公式 ：T0的初值=6553650000=15536；換成十六進制，T0的初值=0x3CB0。所以對于定時/計數(shù)器T0有：TH0 = 0x3C；TL0 = 0xB0；對于計數(shù)器T1，初始化時為清零狀態(tài)，即.（2）TI用于計數(shù)工作方式，初始化時為清零狀態(tài)，即TH1=0x00；TL1=0x00。計數(shù)的最大長度為：216=65536，即在規(guī)定時間（500ms）內外部脈沖個數(shù)不超過65536。 定時中斷流程圖定時中斷程序主要負責完成定時、計數(shù)功能。在中斷程序中，定時50ms,用T0count對定時的時間進行計數(shù)，每50ms就加1，當計數(shù)值到了10時，此時定時了500ms,關閉中斷，T0count清零。在每一次定時過程中，都對鍵盤進行掃描。此時計數(shù)器T1統(tǒng)計在500ms內所得到的脈沖數(shù)，然后通過轉速值計算子程序對得到的脈沖數(shù)進行計算，得到每秒的轉速，再通過顯示子程序把得到的數(shù)值顯示出來。最后重置T0、T1值，并重新開啟中斷。其具體的流程圖見圖55。 圖55 定時中斷程序流程圖 按鍵掃描程序流程圖對矩陣式鍵盤的工作過程可以分為兩步：第一步是CPU上檢測鍵盤上是否有鍵按下；第二步是識別是哪個鍵按下。（1）檢測鍵盤上是否有鍵按下的方法：將列線送入全掃描字，讀入行線的狀態(tài)來判別。其具體過程如下：其P1口的列線全置為低電平，行線全置為高電平。如果有鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平，從而使行輸入狀態(tài)不全為“1”。（2）去除鍵抖動。當檢測到有鍵按下后，延時一段時間再做下一步的檢測判斷。（3）識別鍵盤中哪一個鍵按下的處理方法是：將列線全置為1，行線全置為0，逐列掃描，當鍵按下時，總有一根列線被拉至低電平，則按下的鍵在該列與0電平行線相交的點上。當發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，為確保按一次鍵只確認一次，必須消除按鍵抖動。該矩陣式鍵盤工作采用的是定時掃描方式，利用單片機內部定時器產(chǎn)生定時（50ms），當定時時間到，CPU執(zhí)行定時器中斷服務程序，對鍵盤進行掃描，如果有鍵按下則識別出該鍵位，并執(zhí)行相應的鍵處理功能。按鍵掃描程序具體流程圖見圖56。圖56 按鍵掃描程序流程圖 速度計算及顯示程序 速度