2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書</p><p>  課題名稱:基于MCU的遙控田徑計時秒表設(shè)計 </p><p>  完成期限: 2008 年 2月25日至2008年 6 月 2日</p><p><b>  一、課題訓(xùn)練內(nèi)容</b></p><p>

2、;  (1) 培養(yǎng)學(xué)生收集資料、文獻檢索的能力,發(fā)現(xiàn)問題的能力;</p><p>  (2) 培養(yǎng)學(xué)生工程開發(fā)的能力,制定工作計劃和協(xié)調(diào)組織的能力;</p><p>  (3) 培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)知識、理論,解決實際工程問題的能力;</p><p>  (4) 培養(yǎng)學(xué)生原理設(shè)計、實驗分析或理論推導(dǎo)的能力;</p><p>  (5) 培

3、養(yǎng)學(xué)生撰寫文檔的能力;</p><p>  (6) 培養(yǎng)學(xué)生閱讀英語文獻的能力和翻譯的能力。</p><p>  二、設(shè)計(論文)任務(wù)和要求(包括說明書、論文、譯文、計算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質(zhì)量等具體要求)</p><p>  (1) 查閱課題相關(guān)參考文獻、技術(shù)資料,做好備份,以便以后查找。學(xué)習(xí)畫設(shè)計的原理圖和制作PCB板的知識。</p><

4、p>  (2) 第四周前上交畢業(yè)設(shè)計開題報告一份。開題報告內(nèi)容與學(xué)校模板要求一致,字?jǐn)?shù)不少于2000字;經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后才能進行后續(xù)工作;</p><p>  (3) 完成原理設(shè)計,合理選擇模塊和元器件,繪制原理圖和制作PCB板。完成硬件電路板的制作和軟件的編寫。</p><p>  (4) 完成畢業(yè)設(shè)計論文,字?jǐn)?shù)不少于15000字。論文應(yīng)包括中文摘要、英文摘要、目錄、正文、參考

5、文獻、附錄(可無)、致謝7個部分;具體每一部分的格式嚴(yán)格按照學(xué)校教務(wù)處模板的規(guī)定。</p><p>  三、畢業(yè)設(shè)計(論文)主要參數(shù)及主要參考資料</p><p>  系統(tǒng)功能及主要參數(shù):</p><p>  (1) 計時器可為8個跑道的運動員同時計時;</p><p>  (2) 可分別記錄并顯示8個跑道的運動員的跑步時間;</p&g

6、t;<p>  (3) 計時范圍:0-99min;</p><p>  (4) 計時誤差:≤0.01s;</p><p>  (5) 無線遙控啟動計時距離:>300m;</p><p>  (6) 能實現(xiàn)搶跑復(fù)位,重新計時功能;</p><p>  (7) 儀器形式:便攜式;</p><p>  (8)

7、電源要求:外接市電:220V 50HZ;</p><p><b>  主要參考資料:</b></p><p>  [1] 馬忠梅,籍順心 等.單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(第3版).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.11 ISBN7-81077-368-2</p><p>  [2] 李廣弟等編著.單片機基礎(chǔ)(修訂版).北京:北京航空航天大

8、學(xué)出版社,2001.7 ISBN7-81077-082-9</p><p>  [3] 何勇,王生澤編著.光電傳感器及其應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2004.4 ISBN7-5025-5494-7</p><p>  [4] 林元新.汽車中央門鎖控制裝置的設(shè)計及應(yīng)用. 安徽:安徽長豐揚子汽車制造有限責(zé)任公司產(chǎn)品部. U463.853</p><p>  [5] 吳

9、鏡峰.全自動攝影計時系統(tǒng).科學(xué)之光,2001</p><p>  [6] 熊焱春,劉益成.基于FPGA的數(shù)字秒表設(shè)計.科技論文,2007</p><p>  [7] 仁愛鋒.基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004</p><p>  [8] 譚浩強.C程序設(shè)計(第二版)[M].清華大學(xué)出版社.2004. </p><

10、p>  [9] 林銳.軟件工程思想[Z].浙江大學(xué)CAD&CG國家重點實驗室:2000年2月.</p><p>  [10] SD Group. SD Memory Card Specifications[Z].USA:Technical Committee SD Association, February 2001.</p><p>  四、畢業(yè)設(shè)計(論文)進度表</

11、p><p>  畢業(yè)設(shè)計(論文)進度表</p><p>  注:1.本任務(wù)書一式兩份,一份院(系)留存,一份發(fā)給學(xué)生,任務(wù)完成后附在說明書內(nèi)。</p><p>  2.“實際完成情況”和“檢查人簽名”由教師用筆填寫,其余各項均要求打印,打印字體和字號按照《畢業(yè)設(shè)計(論文)規(guī)范》執(zhí)行。</p><p>  畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告</p>

12、;<p><b>  摘 要</b></p><p>  本課題對現(xiàn)有的各種中小型群眾性運動會所用的計時秒表進行研究,結(jié)合實際市場應(yīng)用的需求,提出了一種基于MCU的遙控田徑計時秒表的設(shè)計方案,不僅解決了由于裁判的主觀因素引起的計時誤差,并且節(jié)約了大量的人力,物力。本設(shè)計采用無線傳輸設(shè)備來觸發(fā)開始計時,用光電檢測來終止計時并將計時結(jié)果用液晶顯示器顯示出來。

13、 </p><p>  電路的主要功能包括:AT89C51單片機的控制計時功能,用發(fā)令槍在發(fā)出起跑命令的同時,通過無線傳輸方式觸發(fā)單片機計時器開始計時;在終點有光電檢測設(shè)備,當(dāng)運動員到達(dá)終點時,單片機通過中斷方式終止計時并控制液晶顯示計時結(jié)果。</p><p>  本設(shè)計可以有效的解決了目前中小型群眾性運動會所用計時秒表,受裁判主觀因素影響而使計時誤差大,且人力資源耗費量大的缺點。如

14、若加以改進還可以用于工業(yè)上的定時計時控制等方面。</p><p>  關(guān)鍵詞:MCU ;光電檢測;無線發(fā)送,接收模塊;液晶顯示;</p><p><b>  ABSTRACT</b></p><p>  The subject of the various existing small and medium-sized Games by the

15、 time stopwatch study,meeting application of the actual market demand, design a remote time stopwatch which based on the MCU . Greatly improve the accuracy of the time,Saving a lot of manpower, material.This design used

16、 wireless transmission equipment to trigger starting time,ending time with photo detector and displaying the result with LCD.</p><p>  The circuit functions mainly include: controlling of time by AT89C2O51 S

17、CM; Start with an order issued in the starting gun at the same time trigger the timer starting time by wireless transmission equipment. There is a photoelectric detection equipment in the end. When the athletes get to th

18、e end, Blocking of light produce a transition signal. </p><p>  The design can be an effective solution of the current small and medium-sized masses of the Games time used by the stopwatch,which have shortco

19、mings of big error and time-consuming a large quantity of human resources. It aslo can be used to industrial control on the timing of time if it can be improved.</p><p>  Key words: MCU;Photoelectric detec

20、tion; Wireless transmitter and receiver module; LCD</p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  1. 緒論1</b></p><p>  1.1 當(dāng)前國外內(nèi)的現(xiàn)狀1</p><p>  1.2 課題的意義及目的

21、1</p><p>  1.3 本文研究內(nèi)容2</p><p><b>  2. 系統(tǒng)設(shè)計2</b></p><p>  2. 1 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計2</p><p>  2. 2 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計3</p><p>  2.2.1無線傳輸模塊設(shè)計3</p><p>

22、;  2.2.2光電檢測模塊設(shè)計6</p><p>  2.2.3微控制器模塊8</p><p>  2.2.3 LCD顯示模塊14</p><p>  3. 模塊功能的實現(xiàn)18</p><p>  3. 1 無線傳輸模塊18</p><p>  3.2光電檢測模塊19</p><p&g

23、t;  3.3 89C51中斷及計時模塊功能的實現(xiàn)21</p><p>  3.3.1微控制器定時/計數(shù)器的主要特性21</p><p>  3.3.2定時/計數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)及工作原理21</p><p>  3.3.3定時/計數(shù)器的方式和控制寄存22</p><p>  3.4 系統(tǒng)功能及主要參數(shù)23</p>

24、<p>  3.5液晶顯示模塊LCD160225</p><p>  4. 系統(tǒng)測試與調(diào)試26</p><p>  4.1 功能測試26</p><p>  4.2 容錯性測試26</p><p>  4.3 性能與效率測試26</p><p><b>  5. 結(jié)語27</b&

25、gt;</p><p><b>  參考文獻:28</b></p><p><b>  緒論</b></p><p>  目前,各種中小型群眾性運動會使用的計時秒表大多是由裁判手動的計時秒表,這種秒表在計時時不僅會產(chǎn)生很大的誤差(尤其是對短跑),而且也會需要很多的人力;而用先進的全自動終點攝影計時裝置計時,價格又太昂貴,

26、不適合這類運動會使用。為此就需要一款性價比較高的計時秒表。</p><p>  另一方面,無線遙控設(shè)備及光電檢測越來越多的應(yīng)用在控制類、消費類、通訊類等電子產(chǎn)品中,人們也越來越多采用無線遙控設(shè)備及光電檢測技術(shù)來解決日常生活中所遇到的問題?;谝陨显蛟O(shè)計出一款遙控的計時秒表。本產(chǎn)品不僅應(yīng)用于計時,而且還可以運用很多工業(yè)遙控控制及各種實用電子控制方面,具有廣闊的市場前景。</p><p> 

27、 1.1 當(dāng)前國內(nèi)外的現(xiàn)狀</p><p>  國內(nèi)外的運動會所用的計時秒表大致可分2類:</p><p>  1、手動的電子計時秒表.該類計時秒表的計時精度大約為十分之一秒,在計時是由裁判員目測開始計時發(fā)令信號,然后按開始計時按鈕,在到達(dá)終點是也是由裁判員手動按下停止計時按鈕,這樣受客觀及裁判主觀因素的影響很大,尤其是在短跑時,計時誤差更是不可忽視。若是有8個運動員同時起跑則就需要8個裁

28、判員,這樣不僅費時、費力,而且計時不準(zhǔn)確。</p><p>  2、全自動攝影計時系統(tǒng).該類計時系統(tǒng)必須從發(fā)令員的槍或經(jīng)批準(zhǔn)的類似裝置啟動開始計時,在該系統(tǒng)中拍攝的圖像必須與計時系統(tǒng)同步,且可以精確到1/1000秒。終點計時攝影機的操作原理是將光束投射到終點線然后回射,跑手沖過光束那刻,計時表便會停止計時,并將計時的時間緩存,并顯示出來這種攝影機為運動計時帶來了革命性的突破。</p><p&g

29、t;  小結(jié):第一種計時秒表價格便宜,使用起來方便,但是計時誤差大。第二種攝影計時系統(tǒng),計時的誤差非常小,但設(shè)備的安裝較為麻煩,且價格昂貴,不適合中小型群眾性運動會的需要。</p><p>  1.2 課題的意義及目的 </p><p>  目前,各種中小型運動會使用的計時秒表大多是手動的計時秒表,這種秒表在計時時不僅會產(chǎn)生很大的誤差(尤其是對短跑),而且也會需要很多的人力;而用先進

30、的全自動終點攝影計時裝置計時,價格又太昂貴,不適合這類運動會使用。為此就需要一款性價比較高的計時秒表,我們對市場上各種計時秒表的優(yōu),缺點進行了研究,并采用了遠(yuǎn)程遙控技術(shù),設(shè)計了一款新型的基于MCU的遙控計時秒表,本系統(tǒng)解決了其他產(chǎn)品計時誤差大、抗噪聲能力差,性價比不高的問題。本課題的設(shè)計是根據(jù)現(xiàn)在市場的需要而產(chǎn)生的,它完全符合中小型運動會的需要。本產(chǎn)品不僅應(yīng)用于運動會計時,而且還可以運用很多工業(yè)遙控控制及各種實用電子控制方面,具有廣闊的

31、市場前景。</p><p>  本方案提高了各種群眾性運動會的舉辦質(zhì)量,使其更公平,公正。對于運動會的成功舉辦有著重要的意義,有很強的實用價值,也具有商業(yè)價值的潛力。</p><p><b>  1.3本文研究內(nèi)容</b></p><p>  本文采用ATMEL公司的AT89C51單片機、Navibe公司的無線發(fā)送,接收模塊、RT1602C型的

32、LCD模塊和光電檢測模塊的方案,構(gòu)建系統(tǒng)的硬件平臺,完成了以下幾方面的內(nèi)容:</p><p>  1:無線發(fā)送模塊從發(fā)令槍獲取起跑信息并把該信息發(fā)送給無線接收模塊。</p><p>  2:STC89C51單片機通過中斷方式觸發(fā)定時計時器開始計時,編寫計時程序使器計時精度精確到0.01秒。</p><p>  3:光電檢測把計時終止的信息及跑道信息通過中斷方式,使單

33、片機停止計時;并把結(jié)果儲存在指定的存儲單元。</p><p>  4:友好的用戶界面,顯示跑道及所用時間。</p><p><b>  2. 系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>  系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容包括三方面:體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、模塊設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法設(shè)計。</p><p><b>  2.1體系結(jié)構(gòu)設(shè)計</b&

34、gt;</p><p>  一個好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計對于整個系統(tǒng)是相當(dāng)重要的。采用層次結(jié)構(gòu)能將一個復(fù)雜的問題分解成若干個簡單的問題,然后逐個解決。</p><p>  在整個體系結(jié)構(gòu)中,微控制器作為中央處理器負(fù)責(zé)綜合處理各個模塊的信息。MCU能夠接收到無線發(fā)送,接收模塊發(fā)出的開始信息是關(guān)鍵,是后繼處理的信息來源。微控制器的主要處理信息是由光電檢測模塊發(fā)送的終止信息以及運動員所在的跑道信息,程序

35、處理就是圍繞這個展開的。包括信息儲存,及信息顯示。各個模塊都是圍繞著中央控制器開展各層之間是獨立的,上層不用知道下層是如何實現(xiàn)的,而僅僅只需要知道該層的接口。每層只實現(xiàn)相對簡單獨立的功能,這樣就降低了設(shè)計復(fù)雜程度。</p><p>  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次分4層,如圖2-1。</p><p>  圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次圖</p><p>  2. 2 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計&

36、lt;/p><p>  2.2.1無線傳輸模塊設(shè)計</p><p>  系統(tǒng)主要硬件組成見圖2-2所示。</p><p>  圖2-2系統(tǒng)主要硬件組成</p><p>  無線傳輸模塊由無線發(fā)送和無線接收兩部分組成。無線模塊是(安陽市新世紀(jì)電子研究所有限公司)推出的特小體積、極低功耗超無線收發(fā)模塊,采用獨特的電路結(jié)構(gòu),SMT生產(chǎn)工藝、樹脂環(huán)氧封裝

37、,內(nèi)含放大整形電路,輸出為數(shù)字信號可直接與單片機串口連接無需設(shè)計傳輸驅(qū)動,是性價比較好的無線收發(fā)模塊。</p><p><b>  接收模塊:</b></p><p>  圖2-3無線接收模塊J04V</p><p>  J04V是該公司推出的一款特小體積、極低功耗超再生接收模塊,采用獨特的電路結(jié)構(gòu),SMT生產(chǎn)工藝、樹脂環(huán)氧封裝,內(nèi)含放大整形電

38、路,輸出為數(shù)字信號可直接至解碼器,使用極為方便,是一款性價較好的超再生接收模塊。J04V無信號時輸出為零電平狀態(tài)(無噪聲干擾)可與單片機輸入端直接連接。</p><p><b>  J04V引腳功能:</b></p><p><b>  1 外接天線</b></p><p><b>  2 數(shù)據(jù)輸出端</b

39、></p><p>  3 數(shù)據(jù)反相輸出端 (配F05P+)</p><p>  4 工廠測試端(懸空)</p><p><b>  5 地 </b></p><p>  6 正電源3---3.6V</p><p>  無線接收電路是一款工作在間歇振蕩狀態(tài)下的再生檢波電路,經(jīng)過NJM29

40、04整形、放大,得到與發(fā)射端反相的電壓,直接輸入解碼電路。</p><p><b>  發(fā)射模塊:</b></p><p>  圖2-5無線發(fā)送模塊F05P+</p><p>  F05P采用SMT工藝、樹脂環(huán)氧封裝、小體積、聲表諧振器穩(wěn)頻、內(nèi)部具有一級調(diào)制電路及限流電阻,適合短距離無線遙控報警及單片機短距離無線數(shù)據(jù)傳輸。F05P具有較寬的工作

41、電壓范圍及低功耗特性,ASK方式(振幅鍵控[16])調(diào)制。F05P不能任意調(diào)整發(fā)射電流,單片機的數(shù)據(jù)可直接通過串口進入F05P的數(shù)據(jù)輸入端。F05P在無數(shù)據(jù)輸入時單片機必須為低電平狀態(tài),(對應(yīng)的接收電路J04V、J04T為第2腳);F05P+在無數(shù)據(jù)輸入時單片機必須為高電平狀態(tài)[15]。</p><p>  F05P+引腳功能:</p><p>  1 正電源 3---12V</p&

42、gt;<p><b>  2 地</b></p><p>  3 數(shù)據(jù)信號輸入(平時為高電平)</p><p><b>  4 外接天線</b></p><p>  無線發(fā)射電路是單管振蕩電路,前面電路的輸入信號起偏置電壓的作用。當(dāng)有按鍵按下時,輸出高電平,高頻發(fā)射電路起振并產(chǎn)生等幅高頻振蕩。鍵松開后發(fā)射電路

43、停止振蕩??梢姲l(fā)射電路完全受控于按鍵鍵入的信號,從而對發(fā)射電路完成幅度鍵控(ASK調(diào)制),相當(dāng)于調(diào)制度為100%的調(diào)幅。振蕩信號通過印制電路構(gòu)成的電感產(chǎn)生電磁波,發(fā)送至空中。</p><p>  2.2.2光電檢測模塊</p><p>  光電式傳感器在檢測與控制中應(yīng)用非常廣泛,它基本上分為模擬式傳感器和脈沖式傳感器兩類。</p><p>  光電器件是光電傳感器中

44、最重要的器件,它是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器件,它是構(gòu)成光電是傳感器的主要部件。光電器件響應(yīng)快,結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,可以實現(xiàn)非接觸測量,而且有較高的可靠性,因此在自動檢測、計算機和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類。</p><p>  光敏電阻的主要參數(shù):</p><p><b>  暗電流和暗電流<

45、/b></p><p>  光敏電阻在室溫條件下,在全暗電流經(jīng)過一定時間測量的電阻值稱為暗電阻,此時流過的電流為暗電流。</p><p><b>  亮電阻和亮電流</b></p><p>  光敏電阻在某一光照下的組織,稱為該光照下的亮電阻,此時流過的電流稱為亮電流。</p><p>  (3) 光電流&l

46、t;/p><p>  亮電流與暗電流之差,稱為光電流。光敏電阻的暗電阻越大,亮電阻越小,則性能越好。也就是說,暗電流小、光電流大的光敏電阻的靈敏度就高。實際上,大多數(shù)光敏電阻的暗電阻往往超過1兆歐姆,甚至高達(dá)100兆歐姆,亮電阻即使在正常白晝條件下也可降低1000歐姆一下,可見光敏電阻的靈敏度是相當(dāng)高的。</p><p>  模擬式光電傳感器的作用原理是,基于光電器件的光電流隨光通量而發(fā)生變化

47、,是光通量的函數(shù),也就是說,對于光通量的任意一個選定值,而光通量有隨被測非電量的變化而變化,這樣光電流就成為被測非電量的函數(shù)。而脈沖是光電傳感器的作用原理是光電器件的輸出僅有兩個狀態(tài),也就是“通”與“斷”的開關(guān)狀態(tài),即光電器件收光照時,有電信號輸出;光電器件不受光照時,無電信號輸出。屬于這一類的大多是作為繼電器和脈沖發(fā)生器應(yīng)用的光電傳感器,如測量線位移、線速度、角速度、角位移、角速度的光電脈沖傳感器等。本模塊所用的即為脈沖式光電傳感器S

48、T181,工作原理圖2-6所示:</p><p>  圖2-6光電檢測原理圖</p><p>  2.2.3 微控制器模塊</p><p>  AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓,高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機。AT

49、89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列在FLAS

50、H編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時,ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。</p><p><b>  主要特性:</b></p><p>  ·與MCS-51 兼容

51、 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ·壽命:1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時間:10年·全靜態(tài)工作:0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 </

52、p><p><b>  管腳說明:</b></p><p>  VCC:供電電壓。       GND:接地。       P0口:P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時,被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)

53、據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時,P0 口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進行校驗時,P0輸出原碼,此時P0外部必須被拉高。       P1口:P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時,P1口作為第八位地址接收。

54、       P2口:P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個TTL門電流,當(dāng)P2口被寫“1”時,其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時,P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時,P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時,它利用內(nèi)部上拉</p><

55、;p><b>  芯片擦除:</b></p><p>  整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合,并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中,代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前,該操作必須被執(zhí)行。此外,AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下,CPU停止工作。但R

56、AM,定時器,計數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下,保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個硬件復(fù)位為止。 串口訊通單片機的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器,這是你編寫軟件的關(guān)鍵。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢,它們是SCON,TCON,TMOD,SCON等,各代表什么含義呢?    SBUF 數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起過“為何在串行口收發(fā)中,

57、都只是使用到同一個寄存器SBUF?而不是收發(fā)各用一個寄存器?!睂嶋H上SBUF 包含了兩個獨立的寄存器,一個是發(fā)送寄存,另一個是接收寄存器,但它們都共同使用同一個尋址地址-99H。CPU 在讀SBUF 時會指到接收寄存器,在寫時會指到發(fā)送寄存器,而且接</p><p>  2.2.4 LCD顯示模塊</p><p>  本系統(tǒng)僅需要顯示兩個跑道的計時時間信息,因此選用字符型顯示模塊SMC1

58、602A。它是用5*7的點陣圖形顯示字符,根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等等,本系統(tǒng)使用常用的2行16個字的1602液晶顯示模塊。</p><p>  SMC1602A采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口。其中:第3腳VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時對比度最弱,接地時對比度最高,對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”、使用時可以通過一個10K的點位器調(diào)整對比度。第5腳RW為讀寫信號線,高電平時進行讀操

59、作,低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號,當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。SMC1602A液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器(CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形,這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用符號、和日文假名等,每一個字符都有一個固定的代碼,比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001(41H),顯示時模塊把地址41H中的點

60、陣字符圖形顯示出來,我們就能看到字母“A”。其內(nèi)部的控制器有11條控制指令來控制字符的顯示。</p><p><b>  1.主要技術(shù)參數(shù):</b></p><p><b>  2.接口信號說明:</b></p><p><b>  3.控制器接口說明</b></p><p>

61、<b>  1)基本操作時序:</b></p><p>  1.1讀狀態(tài):輸入:RS=L, RW=H, E=H輸出:D0~D7=狀態(tài)字;</p><p>  1.2寫指令:輸入:RS=L, RW=L, D0~D7=指令碼,E=高脈沖 輸出:無;</p><p>  1.3讀數(shù)據(jù):輸入:RS=L, RW=L, E=H

62、 輸出:D0~D7=數(shù)據(jù)</p><p>  1.4寫數(shù)據(jù):輸入:RS=H, RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù),E=高脈沖 輸出:無</p><p><b>  2)狀態(tài)字說明</b></p><p>  注:對控制器每次進行讀寫操作之前,都必須進行讀寫檢測,確保STA7為0</p><p>  3)RAM

63、地址映射圖</p><p><b>  4)指令說明</b></p><p><b>  4.1初始化設(shè)置</b></p><p>  4.1.1顯示模式設(shè)置</p><p>  4.1.2 顯示開/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置</p><p><b>  4.2 數(shù)據(jù)控制<

64、/b></p><p>  控制器內(nèi)部設(shè)有一個數(shù)據(jù)地址指針,用戶可通過它們來訪問內(nèi)部的全部80字節(jié)的RAM.</p><p>  4.2.2讀數(shù)據(jù):輸入:RS=L, RW=L, E=H 輸出:D0~D7=數(shù)據(jù)</p><p>  4.2.3寫數(shù)據(jù):輸入:RS=H, RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù),E=高脈沖 輸出:無&

65、lt;/p><p><b>  4.2.4其他設(shè)置</b></p><p>  5)初始化過程(復(fù)位過程)</p><p>  5.1 延時15ms</p><p>  5.2 寫指令38H(不檢測忙信號)</p><p><b>  5.3 延時5ms</b></p>

66、;<p>  5.4 寫指令38H(不檢測忙信號)</p><p><b>  5.5 延時5ms</b></p><p>  5.6 寫指令38H(不檢測忙信號)</p><p>  5.7(以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測忙信號)</p><p>  5.8 寫指令08H:顯示模式設(shè)置<

67、/p><p>  5.9 寫指令01H:顯示關(guān)閉</p><p>  5.10 寫指令01H:顯示清屏</p><p>  5.11 寫指令06H:顯示光標(biāo)移動設(shè)置</p><p>  5.12 寫指令0cH:顯示開及光標(biāo)設(shè)置</p><p><b>  4.控制器接口說明</b></p>

68、<p><b>  1)讀操作時序</b></p><p><b>  2)寫操作時序</b></p><p><b>  3)時序參數(shù)</b></p><p>  3. 模塊功能的實現(xiàn)</p><p>  一個復(fù)雜的問題分解成若干個簡單的問題,然后逐個解決。&l

69、t;/p><p>  3.1 無線傳輸模塊</p><p>  無線傳輸模塊由無線發(fā)送和無線接收兩部分組成。無線模塊是新世紀(jì)電子研究所有限公司的推出的特小體積、極低功耗超無線收發(fā)模塊,采用獨特的電路結(jié)構(gòu),SMT生產(chǎn)工藝、樹脂環(huán)氧封裝,內(nèi)含放大整形電路,輸出為數(shù)字信號可直接與單片機串口連接無需設(shè)計傳輸驅(qū)動,是性價比較好的無線收發(fā)模塊。</p><p>  無線發(fā)送模塊上有

70、一個按鍵,也有一個測試燈,按下按鍵若有信號發(fā)出,燈就會亮。內(nèi)部具有一級調(diào)制電路及限流電阻,適合短距離無線遙控報警及單片機短距離無線數(shù)據(jù)傳輸。電路如圖3-1所示:</p><p>  圖3-1無線發(fā)射模塊</p><p>  無線接收模塊采用獨特的電路結(jié)構(gòu),內(nèi)含放大整形電路當(dāng)無信號輸入時電路輸出為低電平,有信號時會輸出一個正脈沖,幅值大概在3.2V左右。由于單片機的外中斷口是負(fù)跳變有效,所以

71、剛好可以利用下降沿作為中斷觸發(fā)。用以實現(xiàn)與單片機的P3.2()的直接相連。電路原理如圖3-2所示: </p><p>  圖3-2無線接收模塊</p><p>  3.2 光電檢測模塊</p><p>  單光束直射取樣式光電傳感器:ST181 ST181采用高輸出的紅外光電二極管與高靈敏度光敏晶體管組成,其特點:性能可靠;體積小,結(jié)構(gòu)簡單,廣泛應(yīng)用于多費率電能表,

72、IC卡電度表等各種需測量計數(shù)的場合,配套有各種遮光盤供選用,可用于判別被測物體的。</p><p>  特點:1.采用高發(fā)射功率紅外線光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。</p><p>  2.采用非接觸檢測方式。</p><p>  3.光縫寬度(分辨率)1.1mm。</p><p><b>  極限參數(shù):</b>&

73、lt;/p><p><b>  光電特性:</b></p><p>  由上面對ST181的分析可知:在接硬件電路是只要將ST181的1腳接地,2腳接正電源,4腳接正電源。在正常情況下,3腳輸出的是高電平,但是當(dāng)有物體遮住紅外光線時,3腳就會變?yōu)榈碗娖?。所以該管腳可直接接單片機的第二外中斷口P3.3()。由于我們有實現(xiàn)的是八個跑道的計時,所以在檢測的光電檢測管給的信號后,

74、還應(yīng)該把該信號同時再給單片機的一個數(shù)據(jù)口(第一路P1.0;第二路P1.1依次往后...),用以辨別是哪一路發(fā)出的信號。電路原理圖3-3所示:</p><p>  圖3-3光電檢測原理圖</p><p>  3.3 89C51中斷及計時模塊功能的實現(xiàn)</p><p>  本設(shè)計的中斷計時系統(tǒng)采用C51內(nèi)核的單片機AT89C51,MCS-51單片機的內(nèi)部資源主要有并行

75、I/O口、定時器/計數(shù)器、串行接口以及中斷系統(tǒng),MCS-51單片機的大部分功能就是通過對這些資源的利用來實現(xiàn)的。下面來介紹下用C語言實現(xiàn)其功能。</p><p>  3.3.1 微控制器定時/計數(shù)器的主要特性</p><p>  1.MCS-51系列中51子系列有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器:定時/計數(shù)器T0和定時/計數(shù)器T1,52子系列有三個,還有一個定時/計數(shù)器T2。</p&g

76、t;<p>  2.每個定時/計數(shù)器既可以對系統(tǒng)時鐘計數(shù)實現(xiàn)定時,也可以對外部信號計數(shù)實現(xiàn)計數(shù)功能,通過編程設(shè)定來實現(xiàn)。</p><p>  3.每個定時/計數(shù)器都有多種工作方式,其中T0有四種工作方式;T1有三種工作方式,T2有三種工作方式。通過編程可設(shè)定工作于某種方式。</p><p>  4.每一個定時/計數(shù)器定時計數(shù)時間到時產(chǎn)生溢出,使相應(yīng)的溢出位置位,溢出可通過查詢

77、或中斷方式處理。</p><p>  3.3.2 定時/計數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>  加法計數(shù)器在使用時注意兩個方面。</p><p>  第一,由于它是加法計數(shù)器,每來一個計數(shù)脈沖,加法器中的內(nèi)容加1個單位,當(dāng)由全1加到全0時計滿溢出,因而,如果要計N個單位,則首先應(yīng)向計數(shù)器置初值為X,且有:</p><p>  初

78、值X=最大計數(shù)值(滿值)M-計數(shù)值N</p><p>  在不同的計數(shù)方式下,最大計數(shù)值(滿值)不一樣,一般來說,當(dāng)定時器/計數(shù)器工作于R位計數(shù)方式時,它的最大計數(shù)值(滿值)為2的R次冪。</p><p>  第二,當(dāng)定時/計數(shù)器工作于計數(shù)方式時,對芯片引腳T0(P3.4)或T1(P3.5)上的輸入脈沖計數(shù),計數(shù)過程如下:在每一個機器周期的S5P2時刻對T0(P3.4)或T1(P3.5)上

79、信號采樣一次,如果上一個機器周期采樣到高電平,下一個機器周期采樣到低電平,則計數(shù)器在下一個機器周期的S3P2時刻加1計數(shù)一次。因而需要兩個機器周期才能識別一個計數(shù)脈沖,所以外部計數(shù)脈沖的頻率應(yīng)小于振蕩頻率的1/24。</p><p>  3.3.3 定時/計數(shù)器的方式和控制寄存</p><p>  定時/計數(shù)器的方式寄存器</p><p><b>  其中

80、:</b></p><p>  M1、M0為工作方式選擇位 ,用于對T0的四種工作方式,T1的三種工作方式進行選擇,選擇情況如下 </p><p>  C/T:定時或計數(shù)方式選擇位,當(dāng)C/T=1時工作于計數(shù)方式;當(dāng)C/T=0時工作于定時方式。 </p><p>  GATE:門控位,用于控制定時/計數(shù)器的啟動是否受外部中斷請求信號的影響。</p&g

81、t;<p><b>  其中:</b></p><p>  TF1:定時/計數(shù)器T1的溢出標(biāo)志位,當(dāng)定時/計數(shù)器T1計滿時,由硬件使它置位,如中斷允許則觸發(fā)T1中斷。進入中斷處理后由內(nèi)部硬件電路自動清除。</p><p>  TR1:定時/計數(shù)器T1的啟動位,可由軟件置位或清零,當(dāng)TR1=1時啟動;TR1=0時停止。</p><p&g

82、t;  TF0:定時/計數(shù)器T0的溢出標(biāo)志位,當(dāng)定時/計數(shù)器T0計滿時,由硬件使它置位,如中斷允許則觸發(fā)T0中斷。進入中斷處理后由內(nèi)部硬件電路自動清除。</p><p>  TR0:定時/計數(shù)器T0的啟動位,可由軟件置位或清零,當(dāng)TR0=1時啟動;TR0=0時停止。</p><p>  3.4 系統(tǒng)功能及主要參數(shù)</p><p>  (1) 計時器可為8個跑道的運動

83、員同時計時;</p><p>  (2) 分別記錄并顯示8個跑道的運動員的跑步時間;</p><p>  (3) 計時范圍:0-99min;</p><p>  (4) 計時誤差:≤0.01s;</p><p>  (5) 無線遙控啟動計時距離:>300m;</p><p>  (6) 能實現(xiàn)搶跑復(fù)位,重新計時功能;&

84、lt;/p><p>  (7) 儀器形式:便攜式;</p><p>  (8) 電源要求:外接市電:220V 50HZ;</p><p>  本設(shè)計采用了中斷方式來實現(xiàn)的:無線發(fā)送模塊將接收到的信號作為外部中斷1;啟動計時器計時,計時器計時用的是工作方式1;光電檢測到的信號也采用中斷方式停止計時,信號作為外部中斷2;由于有兩路,所以中斷2還應(yīng)該與兩個I/O口配合,以確定

85、是哪一路的信號。</p><p>  程序設(shè)計流程圖如圖3-4:</p><p>  圖3-5 程序流程圖</p><p>  有關(guān)定時計時器初試化的設(shè)置:</p><p>  本設(shè)計采用12MHZ的晶振,由于一個機器周期等于12個振蕩周期,因此技術(shù)頻率為振蕩頻率的1/12,則計時頻率為1MHZ,計時周期為1微秒。在程序中設(shè)置計數(shù)1000次

86、產(chǎn)生一個中斷,則就可以實現(xiàn)計時精度為1毫秒,實現(xiàn)了計時精度小于0.01秒的指標(biāo)。</p><p>  本程序用定時/計數(shù)器0,采用16位計時結(jié)構(gòu)的工作方式1。則初試值的設(shè)置公式計算如下:</p><p>  216-1000 = 64536 =(FC18)16</p><p>  則 TH0=FCH ; TL0=18H</p>&l

87、t;p>  系統(tǒng)的具體程序見附錄。</p><p>  3.5 液晶顯示模塊LCD1602</p><p>  SMC1602A采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口。其中:第3腳VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時對比度最弱,接地時對比度最高,對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”、使用時可以通過一個10K的點位器調(diào)整對比度。第5腳RW為讀寫信號線,高電平時進行讀操作,低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和RW共同

88、為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號,當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>  SMC1602與單片機的接線:1腳和16腳接地;2腳和15腳接電源正極;3腳接一個電阻后接地;7腳到14腳接P0.0到P0.7口;4腳(復(fù)位端)接P3.7口;5腳(讀/寫選通端)接P3.6口;6腳(使能端)接P3.5口;電路原理圖如圖3-5所示:</p>&l

89、t;p>  圖3-5 LCD1602與單片機的接口電路圖</p><p>  4 程序的測試與調(diào)試</p><p>  測試的目的是為了發(fā)現(xiàn)盡可能多的缺陷。測試只能證明缺陷存在,而不能證明缺陷不存在。 </p><p><b>  4.1 功能測試</b>&

90、lt;/p><p>  功能測試又稱正確性測試,它檢查軟件的功能是否符合規(guī)格說明。由于正確性是軟件最重要的質(zhì)量因素,所以其測試也最重要。基本的方法是構(gòu)造一些合理輸入,檢查是否得到期望的輸出。通過測試,發(fā)現(xiàn)計時實現(xiàn)了計時精度0.01秒的計時,并且還能實現(xiàn)多個跑道的擴展。</p><p><b>  4.2 容錯性測試</b></p><p>  容錯

91、性測試是檢查軟件在異常條件下的行為。容錯性好的軟件能確保系統(tǒng)不發(fā)生無法意料的事故。容錯性測試通常構(gòu)造一些不合理的輸入來引誘軟件出錯。</p><p>  4.3 性能與效率測試</p><p>  性能與效率測試主要是測試軟件的運行速度和對資源的利用率。性能與效率測試中很重要的一項是極限測試,因為很多軟件系統(tǒng)會在極限測試中崩潰。例如,連續(xù)不停地向服務(wù)器發(fā)請求,測試服務(wù)器是否會陷入死鎖狀態(tài)不

92、能自拔;給程序輸入特別大的數(shù)據(jù),看看它是否吃得消。</p><p>  本測試通過當(dāng)有兩個運動員在相差很短的時間內(nèi)沖過終點線時,系統(tǒng)是否能夠正確的完成計時,發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)完全可以辨別出來。</p><p><b>  實物展示:</b></p><p><b>  5 結(jié)語</b></p><p>  

93、只有當(dāng)自己真正經(jīng)歷過,動手實際設(shè)計過,才會有更深的體會。設(shè)計的時候經(jīng)驗與能力的增長是相輔相成的。理論上的東西是非常抽象,跟實踐相比往往省略了許多細(xì)節(jié),而設(shè)計的過程有時就是根據(jù)抽象的理論來重現(xiàn)細(xì)節(jié)。</p><p>  主要完成了以下工作:</p><p> ?。?)查詢了關(guān)于目前所用電子秒表的相關(guān)資料,確定了系統(tǒng)的整體構(gòu)架以及功能要求。實現(xiàn)了基于MCU遙控計時秒表系統(tǒng)的設(shè)計。</p&

94、gt;<p> ?。?)查找了無線傳輸電路,SMC1602 LCD,ST181光電傳感器等相關(guān)資料,編寫了相應(yīng)的驅(qū)動程序。</p><p> ?。?)參考一篇設(shè)計單片機時鐘及顯示的教程,通過不斷的編程與調(diào)試,實現(xiàn)了一個在AT89C51單片機上運行并顯示時間設(shè)計。</p><p> ?。?)具體環(huán)境中驗證該系統(tǒng)的功能,并根據(jù)實測表現(xiàn)出的問題發(fā)現(xiàn)并修正了一些軟件錯誤。</p

95、><p>  本文創(chuàng)新點在于:一是采用無線傳輸來實現(xiàn)單片機計時開始信號的傳輸。二是選用了光電檢測技術(shù)來測量運動員到達(dá)終點的終止計時信號的產(chǎn)生。三是使用了單片機的軟件計時降低了設(shè)計難度。</p><p><b>  參考文獻:</b></p><p>  [1] 馬忠梅,籍順心 等.單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(第3版)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出

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101、;<p>  [15] atmel.ATmega32 [EB/OL]. http://www.atmel.com</p><p><b>  附 錄</b></p><p><b>  時鐘程序:</b></p><p>  #include <reg51.h></p><p

102、>  #include <string.h></p><p>  #define uchar unsigned char</p><p>  #define uint unsigned int</p><p>  extern void Lcd1602_Ini(void);</p><p>  extern void Lcd

103、1602_Check_Busy(void);</p><p>  extern void Lcd1602_Write_Command(unsigned char Command_Code) reentrant; // 為了解決可重入函數(shù),需加上reentrant</p><p>  extern void Lcd1602_Write_Data(unsigned char Data) ;

104、</p><p>  extern void Lcd1602_Write_char(unsigned char i);</p><p>  extern void Lcd1602_Write_String(unsigned char row,unsigned char column,unsigned char *dis_buffer) reentrant ;</p><

105、p>  extern void Lcd1602_Clear_Line(unsigned char line);</p><p>  struct TIME </p><p><b>  {</b></p><p>  uchar HOU,MIN,SEC,MSEC;</p><p>  } Ti

106、me,Recode[2];</p><p>  bit Finish_Flag; //sbit signal = P3^6;</p><p>  //-----------------------------------------------------------------------------</p><p>  // Function Library

107、</p><p>  //-----------------------------------------------------------------------------</p><p>  void Timer0_Init ();</p><p>  void Init_Interrupt();</p><p>  void Di

108、splay_Time(uchar HOU,uchar MIN,uchar SEC,uchar MSEC);</p><p>  void Timer_Convert();</p><p>  //-----------------------------------------------------------------------------</p><p>

109、  void main(void)</p><p><b>  {</b></p><p>  Lcd1602_Ini();</p><p>  Timer0_Init (); // 設(shè)置時鐘基準(zhǔn)</p><p>  Init_Interrupt();</p><p

110、>  Finish_Flag = 0;</p><p>  Lcd1602_Clear_Line(1);</p><p>  Lcd1602_Clear_Line(2);</p><p>  while(!IE0);</p><p>  TR0 = 1; // Start the Timer0</p><p>

111、  while(!Finish_Flag)</p><p><b>  {</b></p><p>  Timer_Convert();</p><p><b>  }</b></p><p>  Display_Time(Recode[0].HOU,Recode[0].MIN,Recode[0].

112、SEC,Recode[0].MSEC) ; </p><p>  Display_Time(Recode[1].HOU,Recode[1].MIN,Recode[1].SEC,Recode[1].MSEC) ;</p><p><b>  }</b></p><p>  void Init_Interrupt()</p>&

113、lt;p><b>  {</b></p><p><b>  IT0 = 1;</b></p><p><b>  IT1 = 1;</b></p><p>  EA = 1;//配置為下降沿方式</p><p><b>  }</b></p&

114、gt;<p>  void Timer_Convert()</p><p><b>  {</b></p><p>  if(Time.SEC==60){ Time.SEC=0;Time.MIN++; }</p><p>  if(Time.MIN==60){ Time.MIN=0;Time.HOU++; }</p>

115、;<p><b>  }</b></p><p>  void Interrupt_ISR2(void) interrupt 2</p><p><b>  { </b></p><p>  static i=0;</p><p>  EX1 = 0; // Clean

116、 the interrupt flag</p><p>  if(!P1^0){Recode[0].HOU=Time.HOU; Recode[0].MIN=Time.MIN;Recode[0].SEC = Time.SEC;Recode[0].MSEC = Time.MSEC;i++;}</p><p>  if(!P1^1){Recode[1].HOU=Time.HOU; Recode[

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