基于mcu的遙控田徑計(jì)時(shí)秒表設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　課題名稱：基于MCU的遙控田徑計(jì)時(shí)秒表設(shè)計(jì) </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(xiàn)檢索的能力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力；</p><p>　　(2) 培養(yǎng)學(xué)生工程開(kāi)發(fā)的能力，制定工作計(jì)劃和協(xié)調(diào)組織的能力；</p><p>　　(3) 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)、理論，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力；</p><p>　　(4) 培養(yǎng)學(xué)生原理設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)分析或理論推導(dǎo)的能力；</p><p>　　(5) 培

3、養(yǎng)學(xué)生撰寫(xiě)文檔的能力；</p><p>　　(6) 培養(yǎng)學(xué)生閱讀英語(yǔ)文獻(xiàn)的能力和翻譯的能力。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)和要求（包括說(shuō)明書(shū)、論文、譯文、計(jì)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(xiàn)、技術(shù)資料，做好備份，以便以后查找。學(xué)習(xí)畫(huà)設(shè)計(jì)的原理圖和制作PCB板的知識(shí)。</p><

4、p>　　(2) 第四周前上交畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告一份。開(kāi)題報(bào)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(jìn)行后續(xù)工作；</p><p>　　(3) 完成原理設(shè)計(jì)，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(xiě)。</p><p>　　(4) 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)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(xiàn)、附錄（可無(wú)）、致謝7個(gè)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(jì)（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(jì)時(shí)器可為8個(gè)跑道的運(yùn)動(dòng)員同時(shí)計(jì)時(shí)；</p><p>　　(2) 可分別記錄并顯示8個(gè)跑道的運(yùn)動(dòng)員的跑步時(shí)間；</p&g

6、t;<p>　　(3) 計(jì)時(shí)范圍：0-99min；</p><p>　　(4) 計(jì)時(shí)誤差：≤0.01s；</p><p>　　(5) 無(wú)線遙控啟動(dòng)計(jì)時(shí)距離：＞300m；</p><p>　　(6) 能實(shí)現(xiàn)搶跑復(fù)位，重新計(jì)時(shí)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(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（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(jī)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(chē)中央門(mén)鎖控制裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用. 安徽：安徽長(zhǎng)豐揚(yáng)子汽車(chē)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(dòng)攝影計(jì)時(shí)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(jì).科技論文，2007</p><p>　　[7] 仁愛(ài)鋒.基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[8] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jì)（論文）進(jìn)度表</

11、p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表</p><p>　　注：1.本任務(wù)書(shū)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(shuō)明書(shū)內(nèi)。</p><p>　　2.“實(shí)際完成情況”和“檢查人簽名”由教師用筆填寫(xiě)，其余各項(xiàng)均要求打印，打印字體和字號(hào)按照《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范》執(zhí)行。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告</p>

12、;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題對(duì)現(xiàn)有的各種中小型群眾性運(yùn)動(dòng)會(huì)所用的計(jì)時(shí)秒表進(jìn)行研究，結(jié)合實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用的需求，提出了一種基于MCU的遙控田徑計(jì)時(shí)秒表的設(shè)計(jì)方案，不僅解決了由于裁判的主觀因素引起的計(jì)時(shí)誤差，并且節(jié)約了大量的人力，物力。本設(shè)計(jì)采用無(wú)線傳輸設(shè)備來(lái)觸發(fā)開(kāi)始計(jì)時(shí)，用光電檢測(cè)來(lái)終止計(jì)時(shí)并將計(jì)時(shí)結(jié)果用液晶顯示器顯示出來(lái)。

13、 </p><p>　　電路的主要功能包括：AT89C51單片機(jī)的控制計(jì)時(shí)功能，用發(fā)令槍在發(fā)出起跑命令的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線傳輸方式觸發(fā)單片機(jī)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；在終點(diǎn)有光電檢測(cè)設(shè)備，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，單片機(jī)通過(guò)中斷方式終止計(jì)時(shí)并控制液晶顯示計(jì)時(shí)結(jié)果。</p><p>　　本設(shè)計(jì)可以有效的解決了目前中小型群眾性運(yùn)動(dòng)會(huì)所用計(jì)時(shí)秒表，受裁判主觀因素影響而使計(jì)時(shí)誤差大，且人力資源耗費(fèi)量大的缺點(diǎn)。如

14、若加以改進(jìn)還可以用于工業(yè)上的定時(shí)計(jì)時(shí)控制等方面。</p><p>　　關(guān)鍵詞：MCU ；光電檢測(cè)；無(wú)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(guó)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?jī)?nèi)容2</p><p><b>　　2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2</b></p><p>　　2. 1 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2</p><p>　　2. 2 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)3</p><p>　　2．2．1無(wú)線傳輸模塊設(shè)計(jì)3</p><p>

22、;　　2．2．2光電檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)18</p><p>　　3. 1 無(wú)線傳輸模塊18</p><p>　　3．2光電檢測(cè)模塊19</p><p&g

23、t;　　3．3 89C51中斷及計(jì)時(shí)模塊功能的實(shí)現(xiàn)21</p><p>　　3．3．1微控制器定時(shí)/計(jì)數(shù)器的主要特性21</p><p>　　3．3．2定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)及工作原理21</p><p>　　3．3．3定時(shí)/計(jì)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(cè)試與調(diào)試26</p><p>　　4．1 功能測(cè)試26</p><p>　　4．2 容錯(cuò)性測(cè)試26</p><p>　　4．3 性能與效率測(cè)試26</p><p><b>　　5. 結(jié)語(yǔ)27</b&

25、gt;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：28</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　目前，各種中小型群眾性運(yùn)動(dòng)會(huì)使用的計(jì)時(shí)秒表大多是由裁判手動(dòng)的計(jì)時(shí)秒表，這種秒表在計(jì)時(shí)時(shí)不僅會(huì)產(chǎn)生很大的誤差(尤其是對(duì)短跑)，而且也會(huì)需要很多的人力；而用先進(jìn)的全自動(dòng)終點(diǎn)攝影計(jì)時(shí)裝置計(jì)時(shí)，價(jià)格又太昂貴，

26、不適合這類運(yùn)動(dòng)會(huì)使用。為此就需要一款性價(jià)比較高的計(jì)時(shí)秒表。</p><p>　　另一方面，無(wú)線遙控設(shè)備及光電檢測(cè)越來(lái)越多的應(yīng)用在控制類、消費(fèi)類、通訊類等電子產(chǎn)品中，人們也越來(lái)越多采用無(wú)線遙控設(shè)備及光電檢測(cè)技術(shù)來(lái)解決日常生活中所遇到的問(wèn)題?；谝陨显蛟O(shè)計(jì)出一款遙控的計(jì)時(shí)秒表。本產(chǎn)品不僅應(yīng)用于計(jì)時(shí)，而且還可以運(yùn)用很多工業(yè)遙控控制及各種實(shí)用電子控制方面，具有廣闊的市場(chǎng)前景。</p><p>　

27、　1.1 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀</p><p>　　國(guó)內(nèi)外的運(yùn)動(dòng)會(huì)所用的計(jì)時(shí)秒表大致可分2類：</p><p>　　1、手動(dòng)的電子計(jì)時(shí)秒表.該類計(jì)時(shí)秒表的計(jì)時(shí)精度大約為十分之一秒，在計(jì)時(shí)是由裁判員目測(cè)開(kāi)始計(jì)時(shí)發(fā)令信號(hào)，然后按開(kāi)始計(jì)時(shí)按鈕，在到達(dá)終點(diǎn)是也是由裁判員手動(dòng)按下停止計(jì)時(shí)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(shí)，計(jì)時(shí)誤差更是不可忽視。若是有8個(gè)運(yùn)動(dòng)員同時(shí)起跑則就需要8個(gè)裁

28、判員，這樣不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確。</p><p>　　2、全自動(dòng)攝影計(jì)時(shí)系統(tǒng).該類計(jì)時(shí)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(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí),在該系統(tǒng)中拍攝的圖像必須與計(jì)時(shí)系統(tǒng)同步,且可以精確到1/1000秒。終點(diǎn)計(jì)時(shí)攝影機(jī)的操作原理是將光束投射到終點(diǎn)線然后回射,跑手沖過(guò)光束那刻,計(jì)時(shí)表便會(huì)停止計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)的時(shí)間緩存，并顯示出來(lái)這種攝影機(jī)為運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)帶來(lái)了革命性的突破。</p><p&g

29、t;　　小結(jié)：第一種計(jì)時(shí)秒表價(jià)格便宜，使用起來(lái)方便，但是計(jì)時(shí)誤差大。第二種攝影計(jì)時(shí)系統(tǒng)，計(jì)時(shí)的誤差非常小，但設(shè)備的安裝較為麻煩，且價(jià)格昂貴，不適合中小型群眾性運(yùn)動(dòng)會(huì)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(yùn)動(dòng)會(huì)使用的計(jì)時(shí)秒表大多是手動(dòng)的計(jì)時(shí)秒表，這種秒表在計(jì)時(shí)時(shí)不僅會(huì)產(chǎn)生很大的誤差(尤其是對(duì)短跑)，而且也會(huì)需要很多的人力；而用先進(jìn)

30、的全自動(dòng)終點(diǎn)攝影計(jì)時(shí)裝置計(jì)時(shí)，價(jià)格又太昂貴，不適合這類運(yùn)動(dòng)會(huì)使用。為此就需要一款性價(jià)比較高的計(jì)時(shí)秒表，我們對(duì)市場(chǎng)上各種計(jì)時(shí)秒表的優(yōu)，缺點(diǎn)進(jìn)行了研究，并采用了遠(yuǎn)程遙控技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款新型的基于MCU的遙控計(jì)時(shí)秒表，本系統(tǒng)解決了其他產(chǎn)品計(jì)時(shí)誤差大、抗噪聲能力差，性價(jià)比不高的問(wèn)題。本課題的設(shè)計(jì)是根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)的需要而產(chǎn)生的，它完全符合中小型運(yùn)動(dòng)會(huì)的需要。本產(chǎn)品不僅應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)會(huì)計(jì)時(shí)，而且還可以運(yùn)用很多工業(yè)遙控控制及各種實(shí)用電子控制方面，具有廣闊的

31、市場(chǎng)前景。</p><p>　　本方案提高了各種群眾性運(yùn)動(dòng)會(huì)的舉辦質(zhì)量，使其更公平，公正。對(duì)于運(yùn)動(dòng)會(huì)的成功舉辦有著重要的意義，有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，也具有商業(yè)價(jià)值的潛力。</p><p><b>　　1.3本文研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　本文采用ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)、Navibe公司的無(wú)線發(fā)送，接收模塊、RT1602C型的

32、LCD模塊和光電檢測(cè)模塊的方案，構(gòu)建系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，完成了以下幾方面的內(nèi)容：</p><p>　　1：無(wú)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(wú)線接收模塊。</p><p>　　2：STC89C51單片機(jī)通過(guò)中斷方式觸發(fā)定時(shí)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，編寫(xiě)計(jì)時(shí)程序使器計(jì)時(shí)精度精確到0.01秒。</p><p>　　3：光電檢測(cè)把計(jì)時(shí)終止的信息及跑道信息通過(guò)中斷方式，使單

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

34、gt;</p><p>　　一個(gè)好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)是相當(dāng)重要的。采用層次結(jié)構(gòu)能將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，然后逐個(gè)解決。</p><p>　　在整個(gè)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(gè)模塊的信息。MCU能夠接收到無(wú)線發(fā)送，接收模塊發(fā)出的開(kāi)始信息是關(guān)鍵，是后繼處理的信息來(lái)源。微控制器的主要處理信息是由光電檢測(cè)模塊發(fā)送的終止信息以及運(yùn)動(dòng)員所在的跑道信息，程序

35、處理就是圍繞這個(gè)展開(kāi)的。包括信息儲(chǔ)存，及信息顯示。各個(gè)模塊都是圍繞著中央控制器開(kāi)展各層之間是獨(dú)立的，上層不用知道下層是如何實(shí)現(xiàn)的，而僅僅只需要知道該層的接口。每層只實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單獨(dú)立的功能，這樣就降低了設(shè)計(jì)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(jì)&

36、lt;/p><p>　　2．2．1無(wú)線傳輸模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)主要硬件組成見(jiàn)圖2－2所示。</p><p>　　圖2-2系統(tǒng)主要硬件組成</p><p>　　無(wú)線傳輸模塊由無(wú)線發(fā)送和無(wú)線接收兩部分組成。無(wú)線模塊是（安陽(yáng)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(wú)線收發(fā)模塊，采用獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)，SMT生產(chǎn)工藝、樹(shù)脂環(huán)氧封裝

37、，內(nèi)含放大整形電路，輸出為數(shù)字信號(hào)可直接與單片機(jī)串口連接無(wú)需設(shè)計(jì)傳輸驅(qū)動(dòng)，是性價(jià)比較好的無(wú)線收發(fā)模塊。</p><p><b>　　接收模塊：</b></p><p>　　圖2－3無(wú)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(dú)特的電路結(jié)構(gòu)，SMT生產(chǎn)工藝、樹(shù)脂環(huán)氧封裝，內(nèi)含放大整形電

38、路，輸出為數(shù)字信號(hào)可直接至解碼器，使用極為方便，是一款性價(jià)較好的超再生接收模塊。J04V無(wú)信號(hào)時(shí)輸出為零電平狀態(tài)（無(wú)噪聲干擾）可與單片機(jī)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(cè)試端(懸空）</p><p><b>　　5 地 </b></p><p>　　6 正電源3---3.6V</p><p>　　無(wú)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(guò)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(wú)線發(fā)送模塊F05P+</p><p>　　F05P采用SMT工藝、樹(shù)脂環(huán)氧封裝、小體積、聲表諧振器穩(wěn)頻、內(nèi)部具有一級(jí)調(diào)制電路及限流電阻，適合短距離無(wú)線遙控報(bào)警及單片機(jī)短距離無(wú)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(jī)的數(shù)據(jù)可直接通過(guò)串口進(jìn)入F05P的數(shù)據(jù)輸入端。F05P在無(wú)數(shù)據(jù)輸入時(shí)單片機(jī)必須為低電平狀態(tài)，（對(duì)應(yīng)的接收電路J04V、J04T為第2腳）；F05P+在無(wú)數(shù)據(jù)輸入時(shí)單片機(jī)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(hào)輸入（平時(shí)為高電平）</p><p><b>　　4 外接天線</b></p><p>　　無(wú)線發(fā)射電路是單管振蕩電路，前面電路的輸入信號(hào)起偏置電壓的作用。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，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(kāi)后發(fā)射電路

43、停止振蕩。可見(jiàn)發(fā)射電路完全受控于按鍵鍵入的信號(hào)，從而對(duì)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(hào)通過(guò)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(cè)模塊</p><p>　　光電式傳感器在檢測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(jiǎn)單，使用方便，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，而且有較高的可靠性，因此在自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)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(guò)一定時(shí)間測(cè)量的電阻值稱為暗電阻，此時(shí)流過(guò)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(shí)流過(guò)的電流稱為亮電流。</p><p>　?。?） 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(shuō)，暗電流小、光電流大的光敏電阻的靈敏度就高。實(shí)際上，大多數(shù)光敏電阻的暗電阻往往超過(guò)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(jiàn)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(shuō)，對(duì)于光通量的任意一個(gè)選定值，而光通量有隨被測(cè)非電量的變化而變化，這樣光電流就成為被測(cè)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(gè)狀態(tài)，也就是“通”與“斷”的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即光電器件收光照時(shí)，有電信號(hào)輸出；光電器件不受光照時(shí)，無(wú)電信號(hào)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(cè)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(cè)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(chǔ)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(jī)。AT

49、89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)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(chǔ)器 ·壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)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(shí)鐘電路 </

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

53、據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。       P1口：P1口是一個(gè)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(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。

54、       P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，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(shí)，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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉</p><

55、;p><b>　　芯片擦除：</b></p><p>　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)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(shí)器，計(jì)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(gè)硬件復(fù)位為止。 串口訊通單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是你編寫(xiě)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(gè)可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問(wèn)起過(guò)“為何在串行口收發(fā)中，

57、都只是使用到同一個(gè)寄存器SBUF？而不是收發(fā)各用一個(gè)寄存器?！睂?shí)際上SBUF 包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址－99H。CPU 在讀SBUF 時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫(xiě)時(shí)會(huì)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(gè)跑道的計(jì)時(shí)時(shí)間信息,因此選用字符型顯示模塊SMC1

58、602A。它是用5*7的點(diǎn)陣圖形顯示字符，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等，本系統(tǒng)使用常用的2行16個(gè)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(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”、使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的點(diǎn)位器調(diào)整對(duì)比度。第5腳RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操

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

60、陣字符圖形顯示出來(lái)，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(lái)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(hào)說(shuō)明：</b></p><p><b>　　3.控制器接口說(shuō)明</b></p><p>

61、<b>　　1）基本操作時(shí)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(xiě)指令：輸入：RS=L, RW=L, D0~D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：無(wú)；</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(xiě)數(shù)據(jù)：輸入：RS=H, RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無(wú)</p><p><b>　　2）狀態(tài)字說(shuō)明</b></p><p>　　注：對(duì)控制器每次進(jìn)行讀寫(xiě)操作之前，都必須進(jìn)行讀寫(xiě)檢測(cè)，確保STA7為0</p><p>　　3）RAM

63、地址映射圖</p><p><b>　　4）指令說(shuō)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(kāi)/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(gè)數(shù)據(jù)地址指針，用戶可通過(guò)它們來(lái)訪問(wèn)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(xiě)數(shù)據(jù)：輸入：RS=H, RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無(wú)&

65、lt;/p><p><b>　　4.2.4其他設(shè)置</b></p><p>　　5）初始化過(guò)程（復(fù)位過(guò)程）</p><p>　　5.1 延時(shí)15ms</p><p>　　5.2 寫(xiě)指令38H(不檢測(cè)忙信號(hào))</p><p><b>　　5.3 延時(shí)5ms</b></p>

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

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

68、<p><b>　　1）讀操作時(shí)序</b></p><p><b>　　2）寫(xiě)操作時(shí)序</b></p><p><b>　　3）時(shí)序參數(shù)</b></p><p>　　3. 模塊功能的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，然后逐個(gè)解決。&l

69、t;/p><p>　　3．1 無(wú)線傳輸模塊</p><p>　　無(wú)線傳輸模塊由無(wú)線發(fā)送和無(wú)線接收兩部分組成。無(wú)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(wú)線收發(fā)模塊，采用獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)，SMT生產(chǎn)工藝、樹(shù)脂環(huán)氧封裝，內(nèi)含放大整形電路，輸出為數(shù)字信號(hào)可直接與單片機(jī)串口連接無(wú)需設(shè)計(jì)傳輸驅(qū)動(dòng)，是性價(jià)比較好的無(wú)線收發(fā)模塊。</p><p>　　無(wú)線發(fā)送模塊上有

70、一個(gè)按鍵，也有一個(gè)測(cè)試燈，按下按鍵若有信號(hào)發(fā)出，燈就會(huì)亮。內(nèi)部具有一級(jí)調(diào)制電路及限流電阻，適合短距離無(wú)線遙控報(bào)警及單片機(jī)短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。電路如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1無(wú)線發(fā)射模塊</p><p>　　無(wú)線接收模塊采用獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)，內(nèi)含放大整形電路當(dāng)無(wú)信號(hào)輸入時(shí)電路輸出為低電平，有信號(hào)時(shí)會(huì)輸出一個(gè)正脈沖，幅值大概在3.2V左右。由于單片機(jī)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(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的P3.2()的直接相連。電路原理如圖3-2所示： </p><p>　　圖3-2無(wú)線接收模塊</p><p>　　3．2 光電檢測(cè)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(diǎn):性能可靠;體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,廣泛應(yīng)用于多費(fèi)率電能表,

72、IC卡電度表等各種需測(cè)量計(jì)數(shù)的場(chǎng)合,配套有各種遮光盤(pán)供選用,可用于判別被測(cè)物體的。</p><p>　　特點(diǎn)：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(cè)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(duì)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(shí)，3腳就會(huì)變?yōu)榈碗娖?。所以該管腳可直接接單片機(jī)的第二外中斷口P3.3（）。由于我們有實(shí)現(xiàn)的是八個(gè)跑道的計(jì)時(shí)，所以在檢測(cè)的光電檢測(cè)管給的信號(hào)后，

74、還應(yīng)該把該信號(hào)同時(shí)再給單片機(jī)的一個(gè)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(hào)。電路原理圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3光電檢測(cè)原理圖</p><p>　　3．3 89C51中斷及計(jì)時(shí)模塊功能的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的中斷計(jì)時(shí)系統(tǒng)采用C51內(nèi)核的單片機(jī)AT89C51，MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部資源主要有并行

75、I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行接口以及中斷系統(tǒng)，MCS-51單片機(jī)的大部分功能就是通過(guò)對(duì)這些資源的利用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下面來(lái)介紹下用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)其功能。</p><p>　　3．3．1 微控制器定時(shí)/計(jì)數(shù)器的主要特性</p><p>　　1．MCS-51系列中51子系列有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1，52子系列有三個(gè)，還有一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2。</p&g

76、t;<p>　　2．每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器既可以對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，也可以對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，通過(guò)編程設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3．每個(gè)定時(shí)/計(jì)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(guò)編程可設(shè)定工作于某種方式。</p><p>　　4．每一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)間到時(shí)產(chǎn)生溢出，使相應(yīng)的溢出位置位，溢出可通過(guò)查詢

77、或中斷方式處理。</p><p>　　3．3．2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　加法計(jì)數(shù)器在使用時(shí)注意兩個(gè)方面。</p><p>　　第一，由于它是加法計(jì)數(shù)器，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，加法器中的內(nèi)容加1個(gè)單位，當(dāng)由全1加到全0時(shí)計(jì)滿溢出，因而，如果要計(jì)N個(gè)單位，則首先應(yīng)向計(jì)數(shù)器置初值為X，且有：</p><p>　　初

78、值X=最大計(jì)數(shù)值（滿值）M－計(jì)數(shù)值N</p><p>　　在不同的計(jì)數(shù)方式下，最大計(jì)數(shù)值（滿值）不一樣，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于R位計(jì)數(shù)方式時(shí)，它的最大計(jì)數(shù)值（滿值）為2的R次冪。</p><p>　　第二，當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于計(jì)數(shù)方式時(shí)，對(duì)芯片引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）上的輸入脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)過(guò)程如下：在每一個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)T0（P3.4）或T1（P3.5）上

79、信號(hào)采樣一次，如果上一個(gè)機(jī)器周期采樣到高電平，下一個(gè)機(jī)器周期采樣到低電平，則計(jì)數(shù)器在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P2時(shí)刻加1計(jì)數(shù)一次。因而需要兩個(gè)機(jī)器周期才能識(shí)別一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，所以外部計(jì)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(shí)/計(jì)數(shù)器的方式和控制寄存</p><p>　　定時(shí)/計(jì)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(duì)T0的四種工作方式，T1的三種工作方式進(jìn)行選擇，選擇情況如下 </p><p>　　C/T：定時(shí)或計(jì)數(shù)方式選擇位，當(dāng)C/T=1時(shí)工作于計(jì)數(shù)方式；當(dāng)C/T=0時(shí)工作于定時(shí)方式。 </p><p>　　GATE：門(mén)控位，用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)是否受外部中斷請(qǐng)求信號(hào)的影響。</p&g

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

82、t;　　TF0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的溢出標(biāo)志位，當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0計(jì)滿時(shí)，由硬件使它置位，如中斷允許則觸發(fā)T0中斷。進(jìn)入中斷處理后由內(nèi)部硬件電路自動(dòng)清除。</p><p>　　TR0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的啟動(dòng)位，可由軟件置位或清零，當(dāng)TR0=1時(shí)啟動(dòng)；TR0=0時(shí)停止。</p><p>　　3．4 系統(tǒng)功能及主要參數(shù)</p><p>　　(1) 計(jì)時(shí)器可為8個(gè)跑道的運(yùn)動(dòng)

83、員同時(shí)計(jì)時(shí)；</p><p>　　(2) 分別記錄并顯示8個(gè)跑道的運(yùn)動(dòng)員的跑步時(shí)間；</p><p>　　(3) 計(jì)時(shí)范圍：0-99min；</p><p>　　(4) 計(jì)時(shí)誤差：≤0.01s；</p><p>　　(5) 無(wú)線遙控啟動(dòng)計(jì)時(shí)距離：＞300m；</p><p>　　(6) 能實(shí)現(xiàn)搶跑復(fù)位，重新計(jì)時(shí)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(jì)采用了中斷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的：無(wú)線發(fā)送模塊將接收到的信號(hào)作為外部中斷1；啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)用的是工作方式1；光電檢測(cè)到的信號(hào)也采用中斷方式停止計(jì)時(shí)，信號(hào)作為外部中斷2；由于有兩路，所以中斷2還應(yīng)該與兩個(gè)I/O口配合，以確定

85、是哪一路的信號(hào)。</p><p>　　程序設(shè)計(jì)流程圖如圖3-4：</p><p>　　圖3-5 程序流程圖</p><p>　　有關(guān)定時(shí)計(jì)時(shí)器初試化的設(shè)置：</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用12MHZ的晶振，由于一個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，因此技術(shù)頻率為振蕩頻率的1/12，則計(jì)時(shí)頻率為1MHZ，計(jì)時(shí)周期為1微秒。在程序中設(shè)置計(jì)數(shù)1000次

86、產(chǎn)生一個(gè)中斷，則就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)精度為1毫秒，實(shí)現(xiàn)了計(jì)時(shí)精度小于0.01秒的指標(biāo)。</p><p>　　本程序用定時(shí)/計(jì)數(shù)器0，采用16位計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)的工作方式1。則初試值的設(shè)置公式計(jì)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(jiàn)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(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”、使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的點(diǎn)位器調(diào)整對(duì)比度。第5腳RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和RW共同

88、為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。</p><p>　　SMC1602與單片機(jī)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(gè)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(xiě)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(jī)的接口電路圖</p><p>　　4 程序的測(cè)試與調(diào)試</p><p>　　測(cè)試的目的是為了發(fā)現(xiàn)盡可能多的缺陷。測(cè)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(cè)試</b>&

90、lt;/p><p>　　功能測(cè)試又稱正確性測(cè)試，它檢查軟件的功能是否符合規(guī)格說(shuō)明。由于正確性是軟件最重要的質(zhì)量因素，所以其測(cè)試也最重要?；镜姆椒ㄊ菢?gòu)造一些合理輸入，檢查是否得到期望的輸出。通過(guò)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)了計(jì)時(shí)精度0.01秒的計(jì)時(shí)，并且還能實(shí)現(xiàn)多個(gè)跑道的擴(kuò)展。</p><p><b>　　4．2 容錯(cuò)性測(cè)試</b></p><p>　　容錯(cuò)

91、性測(cè)試是檢查軟件在異常條件下的行為。容錯(cuò)性好的軟件能確保系統(tǒng)不發(fā)生無(wú)法意料的事故。容錯(cuò)性測(cè)試通常構(gòu)造一些不合理的輸入來(lái)引誘軟件出錯(cuò)。</p><p>　　4．3 性能與效率測(cè)試</p><p>　　性能與效率測(cè)試主要是測(cè)試軟件的運(yùn)行速度和對(duì)資源的利用率。性能與效率測(cè)試中很重要的一項(xiàng)是極限測(cè)試，因?yàn)楹芏嘬浖到y(tǒng)會(huì)在極限測(cè)試中崩潰。例如，連續(xù)不停地向服務(wù)器發(fā)請(qǐng)求，測(cè)試服務(wù)器是否會(huì)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(cè)試通過(guò)當(dāng)有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)員在相差很短的時(shí)間內(nèi)沖過(guò)終點(diǎn)線時(shí)，系統(tǒng)是否能夠正確的完成計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)完全可以辨別出來(lái)。</p><p><b>　　實(shí)物展示：</b></p><p><b>　　5 結(jié)語(yǔ)</b></p><p>　　

93、只有當(dāng)自己真正經(jīng)歷過(guò)，動(dòng)手實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)，才會(huì)有更深的體會(huì)。設(shè)計(jì)的時(shí)候經(jīng)驗(yàn)與能力的增長(zhǎng)是相輔相成的。理論上的東西是非常抽象，跟實(shí)踐相比往往省略了許多細(xì)節(jié)，而設(shè)計(jì)的過(guò)程有時(shí)就是根據(jù)抽象的理論來(lái)重現(xiàn)細(xì)節(jié)。</p><p>　　主要完成了以下工作:</p><p>　　（1）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(shí)現(xiàn)了基于MCU遙控計(jì)時(shí)秒表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p&

94、gt;<p>　　（2）查找了無(wú)線傳輸電路，SMC1602 LCD，ST181光電傳感器等相關(guān)資料，編寫(xiě)了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。</p><p>　　（3）參考一篇設(shè)計(jì)單片機(jī)時(shí)鐘及顯示的教程，通過(guò)不斷的編程與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)在AT89C51單片機(jī)上運(yùn)行并顯示時(shí)間設(shè)計(jì)。</p><p>　　（4）具體環(huán)境中驗(yàn)證該系統(tǒng)的功能，并根據(jù)實(shí)測(cè)表現(xiàn)出的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)并修正了一些軟件錯(cuò)誤。</p

95、><p>　　本文創(chuàng)新點(diǎn)在于：一是采用無(wú)線傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)計(jì)時(shí)開(kāi)始信號(hào)的傳輸。二是選用了光電檢測(cè)技術(shù)來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)員到達(dá)終點(diǎn)的終止計(jì)時(shí)信號(hào)的產(chǎn)生。三是使用了單片機(jī)的軟件計(jì)時(shí)降低了設(shè)計(jì)難度。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 馬忠梅，籍順心 等.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（第3版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出

96、版社,2003.11 ISBN7-81077-368-2</p><p>　　[2] 李廣弟等編著.單片機(jī)基礎(chǔ)（修訂版）[M].北京：北京航空航天大學(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[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004.4 ISBN7-5025-5494-7</p><p>

97、　　[4] 林元新.汽車(chē)中央門(mén)鎖控制裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 安徽：安徽長(zhǎng)豐揚(yáng)子汽車(chē)制造有限責(zé)任公司產(chǎn)品部. U463.853</p><p>　　[5] 仁愛(ài)鋒.基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[6] 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.北京：高等教育出版社，1998.12 ISBN 7-04-006

98、696-3</p><p>　　[7] 長(zhǎng)沙太陽(yáng)人電子科技有限公司 SMC1602 LCM 使用說(shuō)明書(shū)</p><p>　　[8] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第二版）[M].清華大學(xué)出版社.2004. </p><p>　　[9] 林銳.軟件工程思想[Z].浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室：2000年2月.</p><p>　　[10]

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100、000. </p><p>　　[12] 樊昌信，張甫翊，吳成柯. 通信原理[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社.2003.</p><p>　　[13] 喬新鍵. 無(wú)線模塊 [EB/OL]. http://www.ayxsj.com． </p><p>　　[14] 南旭科技. 直射式紅外光電傳感器[EB/OL].http://www.npnec.com</p>

101、;<p>　　[15] atmel.ATmega32 [EB/OL]. http://www.atmel.com</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　時(shí)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(shí)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[