南邮单片机试验——小型定时开关控制系统设计
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实验报告
(2017 / 2018学年第学期)
课程名称单片机原理及应用
实验名称小型定时开关控制系统设计
实验时间年月日指导单位
指导教师
学生姓名学院(系)班级学号专业
实验报告
一、实验目的和要求
1.掌握行列式键盘、LED、数码管、蜂鸣器、继电器等人机接口和机电设备的工作原理,以
及使用单片机C语言对其进行控制的方法;
2.掌握基于状态转移及定时调度的系统分析方法,并使用此方法对系统软件结构进行分析
和设计,实现所要求的功能;
3.掌握使用集成开发环境Keil进行单片机程序的设计、开发及调试的方法和过程。
二、实验要求
1.通过单片机的IO端口控制人机接口及机电设备,完成一个定时开关的设计;
2.定时开关的工作方式可设置为定时开或定时关;
3.系统通过行列式键盘接受用户的按键输入,设置工作方式和定时时长;
4.系统通过控制LED、数码管及蜂鸣器对用户的操作提供反馈和提示;
5.当用户控制计时启动时,系统对用户设定的时长进行倒计时;
6.如用户设置系统工作在定时开方式,则倒计时结束(计数到0)时控制继电器吸合;
7.如用户设置系统工作在定时关方式,则倒计时开始时继电器吸合,倒计时结束(计数到
0)时继电器断开。
三、实验环境(实验设备)
PC机、Keil C51集成开发环境、STC增强型51单片机,继电器。
图3.1硬件实物图
四、实验原理及内容
4.1程序主体流程分析
程序^析
程序可以分为两个大循环,一个是main函数的循环,一个是定时器1的定时中断任务(T0ISR 函数)。
Main函数的任务主要有3个:1、完成系统初始化。2、处理定时中断传来的按键任务。
3、处理定时结束的事件(开关继电器、蜂鸣器)。
定时中断任务主要有5个(1ms的定时时长):1、根据任务减小当前剩余时间。2、刷新键盘。3、刷新数码管。4、响蜂鸣器.5、刷新led灯
main函数和定时中断的流程如下:
代码设计
Main函数代码:
void main()
(
〃1、初始化2、处理按键3、处理定时结束事件
Init();
while(1)
( if(keysolved==0) 〃有按键要处理
( solveKey(); keysolved=1; //已处理
) if(TimeOut==1) 〃定时事件结束
( if(Timetype==0) 〃定时开(
Open();
)
else if(Timetype==1) 〃定时关(
Close();
)
TimeOut=0;
Laststate=0; )
)
)
定时中断服务程序代码如下,其中XXTH通过宏定义为0xFC, XXTL通过宏定义为0X18:void T0ISR() interrupt 1 //1ms 一次
(
〃1、根据任务减当前剩余时间2、刷新键盘3、刷新显示器4、蜂鸣器TH0=XXTH;
TL0=XXTL;
cnt++;
if(beepOn==1) //如果蜂鸣器开,响蜂鸣器
(
beep=~beep;
)
if(cnt==1000)
(
cnt=0;
if(state==2 || state==3)
(
second--;
if(second<0)
(
minite--;
second+=60;
if(minite<0)
(
hour--;
minite+=60;
if(hour<0)
(
TimeOut=1; 〃通知主程序处理
Laststate=state; 〃保存上一个状态,供主程序处理
state=0;
hour=minite=second=0;
)
)
)
)
)
RefreshKey();
RefreshBoard();
RefreshLedState(); 〃刷新led
)
4.2系统初始化
初始化^析
系统初始化主要为初始化定时器,打开定时器中断,初始化相关字段:
1、上一次的键盘按压状态和本次键盘按压状态为0xf0。键盘有没有按压是通过相邻两次定
时中断的过程中,如果上一次定时中断没有检测到键盘按压,而本次定时中断服务程序检测到了键盘的按压,则认为键盘被按压了。有没有检测到键盘的按压是通过采集键盘的输入线状态来实现的,输入线为P0 口的高4位。如果P0 口高4 位全1,则没有按压,如果高4位有一个是0,则键盘被按压。采集P0 口的时候注意屏蔽低4位,通过与0xf0相与实现屏蔽低4位。
2、系统的初始化状态。刚刚进入系统后,系统初始化为状态0.也就是空闲状态。
3、定时任务完成标识TimeOut。此标识当定时任务计时完成后置1(在中断服务程序内).main
函数不断检测此标志,当TimeOut为1的时候,检测当前是定时开还是定时关,并启动相应的函数。函数执行完成后,置TimeOut为0,表示定时任务处理完成。
4、Keysolved标志,即当前按键已处理完成标志。在定时中断服务程序中,通过相邻两次的
键盘输入线扫描结果是否相同来判断有没有按键按下,一旦有按键按下,则扫描当前行线,采集按键,将按键代码保存到keycode全局变量中,并将Keysolved 设置为0,通知主程序处理。主程序main函数中不断检测keysolved变量是不是0,来判断当前有没有新的按键要处理,如果keysolved为0,则启动按键处理函数。程序开始的时候keysolved应该被设置为1.
•初始化程序代码
其中,XXTH通过宏定义为0xFC, XXTL通过宏定义为0X18:void Init()
(
TH0=XXTH;
TL0=XXTL;
TMOD=0x01;
ET0=1;
TR0=1;
EA=1;
lastKeyState=0xf0;
nowkeyState=0xf0;