單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程項(xiàng)目6 汽車轉(zhuǎn)向燈

工程6:汽車信號(hào)燈知識(shí)目標(biāo)：1．掌握獨(dú)立式鍵盤的工作原理與應(yīng)用；2．掌握C語(yǔ)言選擇語(yǔ)句的使用；3．掌握選擇語(yǔ)句if-else、if-elseif-else的語(yǔ)法特點(diǎn)；掌握典型分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。技能訓(xùn)練目標(biāo)：1．熟悉C51對(duì)并行I/O端口作輸入口操作的編程方法；2．熟練使用典型分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：

用4個(gè)I/O端口接4個(gè)按鍵，分別為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車、緊急鍵，發(fā)光二極管作燈光信號(hào)。駕駛操作輸出信號(hào)儀表板左轉(zhuǎn)燈儀表板右轉(zhuǎn)燈左前燈右前燈左尾燈右尾燈左轉(zhuǎn)彎（合上左轉(zhuǎn)開關(guān)）閃爍——閃爍——閃爍——右轉(zhuǎn)彎（合上右轉(zhuǎn)開關(guān)）——閃爍——閃爍——閃爍合緊急開關(guān)閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍剎車（合上剎車開關(guān)）————————亮亮本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調(diào)完成，硬件局部主要完成信息的顯示；軟件主要完成信號(hào)的處理及控制功能等。汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52、電源電路、復(fù)位電路及時(shí)鐘電路構(gòu)成的最小系統(tǒng)模塊和外圍接口電路組成，外圍接口電路主要由LED顯示電路、按鍵輸入電路構(gòu)成。系統(tǒng)通過單片機(jī)并行I/O口構(gòu)成鍵盤輸入和LED顯示輸出電路，可實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎燈中各信號(hào)燈的功能操作。汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)框圖如圖6-1所示總體設(shè)計(jì)方案該系統(tǒng)軟件主要由主程序、延時(shí)功能函數(shù)、按鍵掃描模塊等組成，系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖6-2所示。。LED電路按鍵輸入電路復(fù)位電路時(shí)鐘電路電源電路單片機(jī)圖6－1汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)組成方框圖延時(shí)子程序主程序按鍵掃描程序圖6－2汽車信號(hào)燈系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖鍵盤知識(shí)1、鍵輸入信號(hào)判斷：通過按鍵的接通與斷開，產(chǎn)生兩種相反的邏輯狀態(tài)低電平“0〞與高電平“1〞。2、鍵功能的實(shí)現(xiàn)：對(duì)于一組鍵或一個(gè)鍵盤，需通過接口電路與單片機(jī)相連?？刹捎貌樵兓蛑袛喾绞綔y(cè)試有無(wú)鍵按下，再確定是哪一個(gè)鍵按下，轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序一、鍵盤工作原理二、按鍵結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)機(jī)械式按鍵在按下或釋放時(shí)，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來。其抖動(dòng)過程如右圖所示，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為510ms。假設(shè)有抖動(dòng)，按鍵按下會(huì)被錯(cuò)誤地認(rèn)為是屢次操作。按鍵觸點(diǎn)的機(jī)械抖動(dòng)三、防抖動(dòng)措施為了克服按鍵觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的檢測(cè)誤判，必須采取去抖動(dòng)措施，可從硬件、軟件兩方面予以考慮。鍵數(shù)較少時(shí)，采用硬件去抖〔R-S觸發(fā)器構(gòu)成的去抖動(dòng)電路〕鍵數(shù)較多時(shí)，采用軟件去抖〔延時(shí)去抖〕軟件上采取的措施是在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10ms左右(具體時(shí)間應(yīng)視所使用的按鍵進(jìn)行調(diào)整)的延時(shí)程序，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，假設(shè)仍保持閉合狀態(tài)電平，那么確認(rèn)該鍵處于閉合狀態(tài)，從而消除抖動(dòng)的影響。四、鍵盤與單片機(jī)的連接方式1.獨(dú)立式鍵盤圖6－5獨(dú)立式按鍵2．矩陣式鍵盤圖6－6矩陣式按鍵在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。CPU對(duì)鍵盤的響應(yīng)取決于鍵盤的工作方式，鍵盤的工作方式應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中CPU的工作狀況而定，其選取的原那么是既要保證CPU能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又不要過多占用CPU的工作時(shí)間。通常，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。鍵盤掃描程序一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：〔1〕判別有無(wú)鍵按下。〔2〕鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值?！?〕用計(jì)算法或查表法得到鍵值?！?〕判斷閉合鍵是否釋放，如沒釋放那么繼續(xù)等待。〔5〕將閉合鍵鍵號(hào)保存，同時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行該閉合鍵的功能。五、鍵盤掃描方式1、運(yùn)算符和表達(dá)式2、選擇〔分支〕語(yǔ)句C語(yǔ)言知識(shí)運(yùn)算類型運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)結(jié)合性括號(hào)運(yùn)算符（）1從左至右邏輯非和按位取反！～2從右至左算術(shù)運(yùn)算*/%3從左至右+-4從左至右左移、右移運(yùn)算<<>>5從左至右關(guān)系運(yùn)算<<=>>=6從左至右==!=7從左至右位運(yùn)算&8從左至右^9從左至右|10從左至右邏輯與&&11從左至右邏輯或||12從左至右賦值運(yùn)算與復(fù)合賦值運(yùn)算

=＋＝、－＝、*=、/=、％＝、&=、^=、|=、<<=、>>=14從右至左運(yùn)算符及表達(dá)式選擇〔分支〕語(yǔ)句1、if語(yǔ)句2、if……else語(yǔ)句3、if-elseif-else語(yǔ)句

4、switch/case語(yǔ)句。if選擇語(yǔ)句根本if語(yǔ)句的格式如下：if(表達(dá)式){ 語(yǔ)句組； }if語(yǔ)句執(zhí)行過程：當(dāng)“表達(dá)式〞的結(jié)果為“真〞時(shí)，執(zhí)行其后的“語(yǔ)句組〞，否那么跳過該語(yǔ)句組，繼續(xù)執(zhí)行下面的語(yǔ)句。if語(yǔ)句中的“表達(dá)式〞通常為邏輯表達(dá)式或關(guān)系表達(dá)式，在if語(yǔ)句中，“表達(dá)式〞必須用括號(hào)括起來。在if語(yǔ)句中，花括號(hào)“{}〞里面的語(yǔ)句組如果只有一條語(yǔ)句，可以省略花括號(hào)。如“if(P3_0==0)P1_0=0;〞語(yǔ)句，但是為了提高程序的可讀性和防止程序書寫錯(cuò)誤，建議讀者在任何情況下，都加上花括號(hào)。if-else選擇語(yǔ)句if-else語(yǔ)句的一般格式如下：if(表達(dá)式) { 語(yǔ)句組A； } else{ 語(yǔ)句組B； }if-else語(yǔ)句執(zhí)行過程：當(dāng)“表達(dá)式〞的結(jié)果為“真〞時(shí)，執(zhí)行其后的“語(yǔ)句組1〞，否那么執(zhí)行“語(yǔ)句組2〞圖6－if-else語(yǔ)句執(zhí)行流程if……elseif……else語(yǔ)句

if-elseif-else是ifelse語(yǔ)句組成的嵌套，用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)條件分支的選擇其一般格式如下：if(表達(dá)式){語(yǔ)句1;}elseif(表達(dá)式){語(yǔ)句2;}elseif(表達(dá)式){語(yǔ)句3;}elseif(表達(dá)式){語(yǔ)句4;}else{語(yǔ)句N;}

if-elseif-else語(yǔ)句執(zhí)行流程switch選擇語(yǔ)句多分支選擇的switch語(yǔ)句，其一般形式如下：

switch(表達(dá)式){case常量表達(dá)式1:語(yǔ)句組1;break;case常量表達(dá)式2:語(yǔ)句組2;break; …… case常量表達(dá)式n:語(yǔ)句組n;break;default:語(yǔ)句組n+1;}switchcase判斷語(yǔ)句【活動(dòng)一】硬件電路設(shè)計(jì)【活動(dòng)二】軟件設(shè)計(jì)1、算法分析與流程圖開始初始化:LED全滅，正常行駛；輸入端口初始化；鍵盤掃描程序Y有鍵按下N主程序設(shè)計(jì)流程圖

主程序主要完成硬件初始化、鍵盤掃描與鍵位功能處理程序、延時(shí)功能函數(shù)調(diào)用等功能。〔1〕判別有無(wú)鍵按下〔延時(shí)去抖〕。方法：實(shí)時(shí)讀取I/O口狀態(tài)，取反后測(cè)試，假設(shè)有鍵閉合，那么x≠0；假設(shè)無(wú)鍵閉合，那么x=0。當(dāng)測(cè)試有鍵閉合時(shí)，需要進(jìn)行延時(shí)去抖動(dòng)處理，按鍵消除抖動(dòng)仍采用延時(shí)函數(shù)。即在發(fā)現(xiàn)有鍵盤按下后，延時(shí)10ms再進(jìn)行逐行掃描。因?yàn)殒I被按下時(shí)的閉合時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10ms，所以延時(shí)后再掃描再判斷。假設(shè)某鍵閉合那么相應(yīng)單片機(jī)引腳輸入低電平。if(x==0)continue;//如果無(wú)鍵按下那么認(rèn)為是按鍵抖動(dòng)，重新掃描鍵盤?！?〕采用查詢方式確定鍵位，根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)去執(zhí)行該閉合鍵的功能。方法：如果有鍵按下，那么根據(jù)按鍵的不同執(zhí)行相應(yīng)的按鍵操作。鍵值處理程序?yàn)檫x擇〔分支〕結(jié)構(gòu)，使用了if-elseif-else語(yǔ)句。2、鍵盤掃描程序分析鍵盤掃描子程序設(shè)計(jì)開始左轉(zhuǎn)信號(hào)讀取鍵值是否有鍵按下？P1.0按下YYP1.4按下P1.2按下P1.6按下YYNNN右轉(zhuǎn)信號(hào)剎車信號(hào)緊急信號(hào)N鍵盤掃描函數(shù)流程N(yùn)Ywhile(1) {/**************鍵盤掃描*************************************************/P1=0xff; //鍵盤初始化x=P1;//讀鍵盤狀態(tài)x=~x;//鍵盤狀態(tài)取反if(x==0)continue;//如果無(wú)鍵按下那么認(rèn)為是按鍵抖動(dòng)，重新掃描鍵盤delay(250);//延時(shí)去抖動(dòng)if(x==0)continue;//如果無(wú)鍵按下那么認(rèn)為是按鍵抖動(dòng)，重新掃描鍵盤/*****************根據(jù)鍵值相應(yīng)執(zhí)行功能*******************************************/if(K1==0)//K1鍵：左轉(zhuǎn){P0=tab[0];delay(100);P0=0x00;delay(100);}elseif(K2==0) //K2鍵：右轉(zhuǎn){P0=tab[1];delay(100);P0=0x00;delay(100);}elseif(K3==0) //K3鍵：剎車{P0=tab[2];delay(100);P0=0x00;delay(100);}elseif(K4==0) //K4鍵：緊急{P0=tab[3];delay(100);P0=0x00;delay(100);}elseP0=0x00;//正常}參考程序1．啟動(dòng)KeiluVision4軟件，創(chuàng)立新工程：CH6.UVPROJ，CPU選擇Atmel89C52。2．對(duì)工程的屬性進(jìn)行設(shè)置：目標(biāo)屬性中選擇“生成HEX文件〞。3．編寫參考源程序ch6.c，以C為擴(kuò)展名保存在工程文件夾中。4．將參考源程序參加程序組：鼠標(biāo)右鍵單擊程序組圖標(biāo)，參加文件組。5．調(diào)試：進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，期間可能需要修改參考源程序，直到?jīng)]有語(yǔ)法錯(cuò)誤為止。翻開相應(yīng)窗口，運(yùn)行程序，觀察運(yùn)行結(jié)果。【活動(dòng)三】程序仿真與調(diào)試

【活動(dòng)四】實(shí)物制作汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)實(shí)物圖考核項(xiàng)目考核內(nèi)容技術(shù)要求評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得分備注總體設(shè)計(jì)①任務(wù)分析②方案設(shè)計(jì)③軟件和硬件功能劃分①任務(wù)明確（5分）；②方案設(shè)計(jì)合理、有新意（10分）；③軟件和硬件功能劃分合理（5分）；20分硬件設(shè)計(jì)①片內(nèi)器件分配；②電路原理圖設(shè)計(jì)；③電路板制作；①片內(nèi)器件分配正確、合理（5分）；②電路原理圖設(shè)計(jì)正確（10分）；③電路板制作：布線正確、整齊、合理（5分）；20分軟件設(shè)計(jì)①算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；②流程圖設(shè)計(jì)；③編程；①算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正確、合理（5分）；②流程圖設(shè)計(jì)正確、簡(jiǎn)明；（5分）；③編程正確、有新意（10分）；20分系統(tǒng)仿真與調(diào)試①調(diào)試順序；②錯(cuò)誤排除；③調(diào)試結(jié)果；①調(diào)試順序正確（5分）；②能熟練排除錯(cuò)誤（10分）；③調(diào)試后運(yùn)行正確（5分）；20分實(shí)訓(xùn)報(bào)告①書寫；②內(nèi)容；③圖形繪制；④結(jié)果分析①書寫規(guī)范整齊（5分）；②內(nèi)容翔實(shí)具體（5分）；③圖形繪制正確、完整、全面（5分）；④能正確分析實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)（5分）；20分合計(jì)100分1．獨(dú)立式按鍵采用每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線結(jié)構(gòu)。當(dāng)按下和釋放按鍵時(shí)，輸入到單片機(jī)I/O端口的電平是不一樣的，因此可以根據(jù)不同端口電平的變化判斷是否有按鍵按下以及是哪一個(gè)按鍵按下。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)較大。2．C