《嵌入式课程设计》讲义
项目1 智能数字万年历
一．项目指标分析
项目指标要求如下：
1. 显示年、月、日、时、分、秒和星期。
2. 实时显示温度。
3. 可手动调整时间。
4. 采用LCD显示。
基于以上要求，核心控制芯片选用STC89C51；时钟芯片选用DS1302；温度传感器选用DS18B20；液晶屏选用LCD1602；设置按键，以便于调整时间。
二．电路原理
系统电路功能图如图1所示：
图1 智能数字万年历电路功能图
由图1可知，P2口控制LCD的数据端；P3.5、P3.6和P3.7控制着LCD的片选、读/写和寄存器选择信号；可调电阻RP2用于调节屏的显示对比度。P3.4是温度传感器DS18B20的1-wire接口，即片选、时钟和数据信号均由P3.4口控制。P0.5、P0.6和P0.7是时钟芯片DS1302的SPI接口，为使信号控制更稳定，这三个接口上都上拉了10KΩ电阻；为获得精准的时钟信号，选用频率为32.768KHz的外部晶振对DS1302提供振荡信号。P0.0-P0.3控制着四个按键，以便于调整时间。
三．程序设计
基于这个项目，程序的设计可分成各芯片驱动程序设计和控制算法程序两部分。
1.各芯片的驱动程序设计
在写驱动程序时，首先通读芯片手册，以掌握主要技术指标；然后可按照以下3个步骤进行：
（1）分清楚各芯片的通信属于哪种接口方式，例如：时钟芯片DS1302按照SPI 接口进行通信；温度传感器DS18B20按照1-wire接口进行通信；液晶屏LCD1602采用常规的并行数据传输方式。
（2）仔细分析芯片时序图，弄清楚片选信号是高电平有效还是低电平有效；数据是在时钟信号的上升沿还是下降沿时打入；数据前还是时钟前等。
（3）将功能程序函数化、驱动程序模块化。
2.控制算法程序设计
这里的算法主要集中在如何设置按键识别程序，即便于调整时间，又不影响液晶屏的显示。这里，提供两种思想以便参考。
（1）循环扫描方式流程图
图2 循环扫描方式流程图
（2
图3 状态机方式流程图
将图2和图3比较起来看，两种方式的最大差别在于“10ms消抖时间如何度过？”。在循环扫描方式下，采用延时10ms去抖，这10ms 里，单片机什么也干不了，只能空耗时等待；而在状态机方式下，将按键状态分成3种：无键等待、有键确认和等待释放，每定时10ms检查一次，在不同按键状态下执行不同功能，执行完后立即返回液晶显示程序。这样，10ms时间里有7ms以上是在执行按键判别以外的程序（这里是液晶显示程序），消抖所需的10ms也没浪费，单片机工作效率大大提高，更不用担心由于调整时间，会影响到液晶屏的显示。
四．电路制作与系统调试注意事项
1.该系统所需的I/O口较多，电路布局时，要考虑接口引插方便，最好在插针周围贴上标签。
2.焊接电阻时，需要测量引脚的通断顺序，不能主观臆断。
3. 32.768KHz的外部晶振要靠近DS1302，以便时钟脉冲更准确、稳定；DS1302的SPI接口都要有上拉电阻，时钟信号问题多半是无上拉电阻引起。
4.若调试液晶屏时，屏上没有字符显示，可调节RP2，因为若液晶的对比度太低，也会造成显示不清晰的问题。
项目2 “贪吃蛇”游戏机
一、功能说明：
蛇长为3，移动超出点阵范围或蛇头碰触到其身体则游戏结束，按reset重新开始，果子随机产生，若果子被吃掉则立即产生新的果子，蛇也会长长一截，移动速度也会相应变快，并且在果子移动、吃果子和游戏结束时蜂鸣器都会发出不同的提示音，并且在游戏结束时能够显示所得分数。
二、总体方案设计：
游戏开始时，蛇长为3，并且随机产生果子，按任意方向键蛇开始一格一格的移动，通过方向键控制蛇吃果子，若果子被吃掉则立即产生新的果子，蛇会长长一截，移动速度也会相应变快，移动过程中碰触到点阵边框或蛇头碰触到其身体则游戏结束，随即显示所得分数，然后自动回到开始界面，并且在果子移动，吃果子，游戏结束时蜂鸣器都会发出不同的提示音。整个操作过程通过4块8*8点阵组成的显示屏观看。
三、单元模块设计：
（1）程序架构
贪吃蛇的编程代码
本程序主要涉及硬件的操作：74LS154、8*8点阵，算法实现蛇的运动、吃食、死亡、放置新果子、给用户看的分数，以及不同阶段的提示音。
（2）具体实现
a．蛇的数据结构
i．蛇头标志（snake_flag），unsigned char
表3：蛇头标志
ii．蛇身长度(snake_len), unsigned char
iii．食物位置，unsigned char, 高8位为Y，低8位为X
iv．蛇身每个部分的数据(snake_body[256]), unsigned char xdata高4位为Y 位置，低4位为X位置
b．蛇行进、吃食、长大、死亡、分数显示和提示音子程序
这部分程序主要功能有：
运动：根据用户输入按键（保存在蛇头标志中）进行柔体传动。往前进一格通过去掉蛇尾巴和加长蛇头来实现。此功能用到move()函数
吃食：置没有食物标志了，蛇长大一个点阵。通过seek_food()实现。
放新食物：判断食物标志，如果没有食物，就要随机位置放食物，判断放的食物
是否和蛇身重叠，是否放到了点阵边框，若是要重放。其中随机数的产生来自时钟寄存器的数，通过C库函数rand()来实现。
死亡处理：判断是否在移动过程中碰触到点阵边框或自身，通过函数pd()和move()实现。
分数显示：通过fenshu()函数计算，蛇长长一截得一分，分数由两位数组成，最后通过调用相应预置的分数代码显示在点阵上。
提示音：当蛇在移动时、吃果子时、死亡时发出不同声音，这是通过函数buzzer()实现，主要是调节蜂鸣器的占空比，以及使用不同的延时时间。
c．键盘输入及定时器子程序
按键：此设计用到四个输入按键，控制蛇的移动方向。
定时器子程序：此设计用到两个定时器，第一个定时器设定为1ms中断方式，主要对点阵屏进行实时刷新。第二个定时器是对方向键的查询，使背景程序根据查询到的键值控制蛇的移动。两个定时器共同作用实时显示蛇的游戏的状态
d．对点阵的操作
此设计用4个8*8点阵做成一个16*16点阵显示屏，分为16行，16列，为了设计方便规定：在点亮一个点时，提供高电平的引脚为行，提供低电平的引脚为列。行由STC89C51的P1口和P3口控制，列由74LS154输出控制，而74LS154的四个输入有STC89C51的P2口的第四位控制，运行程序时，让相应的行提供高电平，相应的列提供低电平，实现特定显示。
（3）流程图

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。