南京邮电大学单片机 实验二：小型定时开关控制系统设计

实验报告

实验名称	小型定时开关控制系统设计			指导教师	倪晓军
实验类型	课内实验	实验学时	2	实验时间	2017-12-15

 

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、LBD简化版单片机教学实验系统。

四、    实验原理及内容

        1.  系统的分析和设计：

          （1）   系统的分析：

             系统核心为定时功能，在规定的时长后完成要求所需的功能动作，因此可采用系统内部的1号定时/计数器中断来实现。系统共存在两种状态：设置状态和倒计时状态，      可以通过是否开始计时来区分，因此主函数在初始化完成后主要完成两种状态的区分。在计时中断函数中，主要完成显示，输入和计时位的刷新工作。系统的简化时序流程  图如下：

图一 系统简化时序流程图

             （2）   系统的设计：

               系统所需的功能性模块包括：4*4矩阵键盘用于设置倒计时时长，切换工作方式和开始倒计时；8位数码管用于显示剩余时间；继电器，用以完成规定动作；LED和蜂鸣器，用于反馈系统各个细节的运行情况。

定时/计数器，设置工作在方式一：16位定时器。在系统时钟频率为11.0582MHz的情况下，初值设置为0xDC00，每10ms触发一次定时/计数器中断。定时器计数器中断函数中，处理两件事：基于是否开始定时判断的时间刷新和键盘、数码管的刷新。具体为：每20ms，刷新一次键值和数码管；每1s判断后刷新计时位。

八位数码管，选用八位共阴极数码管，采用动态显示，为了节省I/O口，在数码管的段选位前接一个74HC573，用51P2口的2，3，4管脚作为数码管的位选信号。

图二 数码管接线原理图

4*4矩阵键盘，采用行列刷新的方式获取按键值。由左至右，由上至下键值分别为0-15。其中键值对应功能如下表：

表一      键盘键值及功能

键值	功能
5（StartStopKey）	开始/停止计时，在设置参数状态下，按下则开始倒计时。在计时状态下，按下则停止倒计时。
1（PlusKey）	在对应的时间位上 +1
9（SubKey）	在对应的时间位上 -1
6（RightSwitch）	按 时分秒 时间位顺序右移一位
4（LeftSwitch）	按 时分秒 时间位顺序左移一位
15（ModSwitch）	在参数设置的状态下，按下则切换工作状态

I/O口的接线的具体含义见下表：

              表二      单片机I/O口连接模块

管脚号	连接模块
P0（0~7）	八位数码管位选。P0为0x3f时，对应数码管显示0。
P1（0~7）	4*4矩阵键盘。高四位接行，第四位接列。
P2（0）	LED，低电平点亮。
P2（1）	继电器，低电平吸合。
P2（2~4）	3-8译码器的输入位，为000时，第1个数码管被选中。
P2（5）	蜂鸣器，低电平发声。

 

2.   关键代码的说明：

（1）  定时/技术器的中断函数

定时器工作在方式一，其中频率为11.0592MHz。每1s判断一次是否修改计时位，每20ms刷新一次键值和数码管。

voidTimer() interrupt 1

{

       TH0 = 0xDC;

       TL0 = 0x00;

       Count10ms++;

       Count1s++;

       if(Count1s == 100)

       {

               if(StartFlag == 1)

               {