项目6 基于AT89S52单片机人体反应速度测试仪的设计资料文件与下载

项目6  基于AT89S52单片机人体反应速度测试仪的设计

6.1项目概述

随着社会的发展，许多的交通事故都是由于人们在突发状况下不能及时做出判断而导致的。因此，在面对突发事故时，人的反应快慢直接影响到事情变化的好坏。为此，我们以AT89S52单片机为核心，设计出测试人体反应速度的仪器用以测试人的反应时间，间接反映人们面对突发状况的反应能力。   

6.2项目要求

基于AT89S52单片机人体反应速度测试仪设计要求如下所示。

(1)测试者按下测试按键后，测试灯亮起，测试随之开始。

⑵ 在测试过程中，测试者要注意观察测试灯的变化，当看到测试灯熄灭时，测试者要迅速放开测试按键，单片机会在数码管上显示测试者的反应时间。

(3)若测试者在测试灯熄灭之前放开测试按键，则系统自动判为犯规，并显示出错信息。

6.3 系统设计

  以AT89S52单片机为核心的人体反应速度测试仪，主要控制测试灯的状态，通过测试按键的状态来间接计算人体反应速度。正常情况下系统运行主程序即一直处于空闲等待状态，直到测试者按下按键后，LED测试灯立即点亮。AT89S52单片机在LED测试灯亮的同时开始计算一个随机时间，在一段随机时间结束后，AT89S52单片机把LED测试灯熄灭，并开始计时灯灭与测试者放开按键的时间差，此计时时间用于记录被测者的反应时间，并以毫秒为时间单位在4为数码管上显示。如果在LED测试灯灭之前提前放开测试按键，则显示“9999”作为出错信息。

6.3.1 框图设计

基于AT89S52单片机人体反应速度测试仪由电源电路、复位电路、晶振电路、LED测试灯和测试按键电路和4位LED数码管显示电路几部分组成，框图组成如图6-1所示。

6.3.2 知识点

     通过学习和查阅资料，本项目需要掌握和了解知识如下所示。

     ● +5V电源原理及设计。

● 单片机复位电路工作原理及设计。

● 单片机晶振电路工作原理及设计。

● 测试按键电路的设计。

● 驱动电路74LS07、74LS244的特性及使用。

● LED的特性及使用。

● AT89S52单片机引脚。

● 单片机C语言及程序设计。

6.4 硬件设计

     LED数码管的显示电路中采用动态数码管显示，在其中P0端口控制段码，低电平有效。P2.0-P2.3端口口控制位码，高电平有效。P2.3端口控制第1个数码管，P2.2端口控制第2个数码管，P2.1端口控制第2个数码管，一直到P2.0端口控制第4个。
     各个数码管的段码都是P0端口的输出,即各个数码管输入的段码都是一样的, 为了使其分别显示不同的数字, 可采用动态扫描的方式,即先只让最低位显示0(含点)，经过一段延时，再只让次低位显示1，如此类推。由视觉暂留,只要我们的延时时间足够短，就能够使得数码的显示看起来非常的稳定清楚。

6.4.1 电路原理图

用1只发光二极管模拟测试灯，以AT89S52单片机的P1.1端口控制这只发光二极管，发光二极管加限流电阻接+5V电源，P1.1端口输出低电平时，测试灯亮，输出高电平时，测试灯灭。P1.1端口接测试按键，P0端口控制LED数码管的七段数码显示，P2.0-P2.3控制4位数码管的位选。

图6-2基于AT89S52单片机人体反应测速仪电路原理图

综上所述，可设计出AT89S52单片机人体反应速度测试仪电路原理图如图6-2所示。

6.4.2 元件清单

   基于AT89S52单片机人体反应速度测试仪元件清单如表6-1所示。

              表6-1 基于AT89S52单片机人体反应速度测试仪元件清单

6.5  软件设计

主程序采用查询方式，当测试按键按下时，AT89S52单片机使LED测试灯亮起的同时调用随即函数产生一个随机时间，AT89S52单片机利用这个随机时间计时,计时时间到AT89S52单片机产生一个输出使单片机的P1.1端口为低电平，LED测试灯熄灭，AT89S52单片机进行新的一轮计时，测试按键松开，计时时间停止，把这个计时时间送往数码管显示电路显示。当AT89S52单片机第一轮的计时时间还未到时，若测试按键松开，AT89S52单片机把“9999”送往数码管显示电路显示。

6.5.1程序流程图

程序流程图如图6-3所示。

图6-3基于AT89S52单片机人体反应速度测试仪程序流程图

6.5.2程序清单

基于AT89S52单片机人体反应速度测试仪程序清单如下所示。

   #include<stdlib.h>

    #include<stdio.h>

    #include<reg52.h>

     sbit key=P1^0;

     sbit led=P1^1;

     typedef unsigned char byte;

     typedef unsigned int word;

static byte disp[5];

     code byte table[11]={ 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,

0xF8,0x80,0x90 };  //byte table[]   内存放数码管码表：0——9

  byte bot(void)    //读取按键，有按键被按下则返回0，否则返回1

   {

           if(key==0)return 0;

      else return 1;

      }

 void display(word ms)  //该函数将缓存区display[]中的整数译码后用数码管进行显示

      {

         byte posi=0x01,i,j,temp;

         disp[3]=ms/1000;            //1s

         disp[2]=(ms%1000)/100;      //100ms

         disp[1]=(ms%100)/10;        //10ms

         disp[0]=ms%10;              //1ms

       for(i=0;i<4;i++)             //数码管显示

          {

             temp=disp[i];

          temp=table[temp];

             for(j=0;j<200;j++)         //延时

            {

                 P2=posi;          //显示xxxx毫秒形式

                 P0=temp; 

}

             posi*=2;

          } }unsigned long random(void)          //调用系统随即函数，生成随机数

      {

      word rt;

        byte k=0;

      srand (50000);                       //种下随机数种子，范围0-50000

      rt=rand();                           //生成随机熟

      rt=rt*rand();                        //使随机数足够大，能够延时足够时间

      return rt;

    }

     void INIT_TMR1(void)

      {

         TMOD=0x11;

         TH1=0xfc;

         TL1=0x66;

         TR1=1;

       }

     void delaylms(void)                    //延时1ms

        {

       INIT_TMR1() ;

       while(1)

       {

        if(TF1==1)

       {

       break;

      } } }

     void main(void)

       {

         byte k=0;

         k=bot();                         //获取按键情况

         P1=0xff;                         //输入前先把P1口都加高电平

         while(1)                         //主循环开始

          {                                  

             word mstime=0,j;

             word r;

             while(bot());                  //等待按键按下，否则始终等待  

             led=0;                          //按键被按下后，灯亮

             r=random();

             for (j=r;j>0;--j)             //延时一段随机时间，为1ms的随机倍数

                 {

                 delaylms();

                 k=bot();

                 if (k==1)          //如果在灯灭前谈起按键，显示最长时间作为惩罚

                   {                    

mstime=9999;

                         goto loop;

                    } }

             led=1;                 //灯灭

             INIT_TMR1();            //初始定时状态

             while(1) //如果按键弹起，反复进入定时状态，每1ms计时器溢出一次，毫秒数加1

      {

         if(TF1==1)

              {

                 TH1=0xfc;

                      TL1=0x6;

                  TR1=1;

                  TF1=0;

                   ++mstime;

                 }

                   if(k=bot())   break;

         }

        loop: led=1 ;

      while(1)

          {

              if(k==1)            //按键弹开后始终显示时间

                   {

k=bot();

                    display(mstime);

                 }

               else                //若按键按下，重新开始测试

                {

                    mstime=0;

                  P2=0xff;

                    break;

                }}}}

6.6 系统调试及仿真

1、系统调试

单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则是无从做起。

硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。

利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各器件以及引脚是否连接正确，是否有短路故障。

先要将单片机AT89S52芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观察看是否有异常，然后用万用表测试各电源电压，这些都没有问题后，接上仿真机进行联机调试观察各接口线路是否正常。

单片机AT89S52是系统的核心，利用万用表检测单片机电源VCC为（40脚）+5V、晶振是否正常工作（可用示波器测试、也可以用万用表检测两引脚电压一般为1.8V～2.3V之间）、复位引脚RST(复位时为高电平，单片机工作时为低电平)、是否为+5V(高电平)，这样一来单片机就能工作了，再结合电路图，检测故障就很容易了。

2、用Proteus软件仿真

经过Keil软件编译通过后，在ProteusISIS编辑环境中绘制仿真电路图，将编译好的“XM6.hex”文件加载到AT89C52里，然后启动仿真，就可以看到仿真效果如图6-4所示。本项目仿真见教学资源“项目6”。

图6-4项目6仿真效果