单片机原理与接口技术人体反应速度测试仪设计.doc

学号 14132201413 序号 6

单片机原理与接口技术
实验报告

实验项目序号 4
实验项目名称 人体反应速度测试

姓 名 莫 旭 涛 专 业 电子信息工程
班 级 电信13-4BF 完成时间 2014年月10月16日

一．调试心得
这是我们第一个用C语言编写的项目实例，刚刚开始的时候，对C是有些陌生的，但是经过这么一个案例的编写，明显对C语言的操作变得熟练了。相比起汇编来，C语言人性化许多，修改错误也比较让人习惯。在这程序的编写中，同样遇到了许多的问题，但是只要花时间，就没有解决不了了问题。在编写这个程序的时候，首先要解决的问题是矩阵键盘和数码管的显示，这两个模块我们用得非常多，在以后对单片机的操作中也会经常用到，所以，我们最好写成模块的形式，方便以后调用。再次遇到要使用矩阵键盘和数码管的时候，就可以直接把代码复制粘贴过来使用。编写这个程序遇到的第一个疑难杂症就是游戏次数的设置，因为书上的代码是在一个while循环中进行的，所以没有游戏次数可言。每次反应速度的测试显示一个相应的值，但是我们自己写的代码中明显是要设置游戏次数的，这样才能取出平均值，让我们测量的反应时间变得更加精确。所以我们while循环中要设置一个调出循环的次数，这个次数就是我们游戏次数，在这里，要注意初值和减一所放的位置。第二个疑难是随机数的生成,因为在51单片机中是不支持对系统时间的调用，所以没有<time.h> 也不能使用时间函数，而我们所有的算法算出来的数都会是一个有一定规律顺序的数。再次，如果用另外一个定时器来生成随机数，就可以做到代替时间函数，生成真正的随机数。

二．程序代码
功能简介：
第一部分的代码：第八个数码管显示要按下的键，第6个数码管显示实际按下的键值。若按对，录入反应时间；若按错，置反应时间为9999ms。1-4个数码管显示几次按键的平均反应时间。

第二部分代码：实现书上测试反应速度的程序。程序开始后，按下按键，led灯一直亮着，直到一个随机的时间，led灯熄灭。此时可以松手，记灯熄灭到松手的时间差为反应时间。

代码如下:
矩阵键盘模块：
#include "project18s.h"
#include <intrins.h>

uchar key_value=0x10;
uchar temp,a;

uchar keyboard()
{
uchar i,t=4;
P2=0xFF; //P2口写1
a=0x7F; //p_value赋初始值
i=1;
while(t--)
{
a=_crol_(a,1);//循环左移一位，检测下一行
key_scan();
i++;
if(i==5) { i=1; a=0x7f;}
}
return key_value;
}

void key_scan()
{
P2=a; //P2.0置零
temp=P2; //读P2口的值
temp=temp&0xF0; //取高四位,都得用temp，即temp=p2,temp=temp&0xf0;
while(temp!=0xF0) //如果高四位不全为0，则有键下
{
delay(5); //延时消抖
while(temp!=0xF0) //再读一次，如果高四位还是不全为0，真的有键按下了
{
temp=P2; //读P2口的值给temp
switch(temp)
{
case 0xEE:key_value=0; break;
case 0xDE:key_value=1; break;
case 0xBE:key_value=2; break;
case 0x7E:key_value=3; break;
case 0xED:key_value=4; break;
case 0xDD:key_value=5; break;
case 0xBD:key_value=6; break;
case 0x7D:key_value=7; break;
case 0xEB:key_value=8; break;
case 0xDB:key_value=9; break;
case 0xBB:key_value=10; break;
case 0x7B:key_value=11; break;
case 0xE7:key_value=12; break;
case 0xD7:key_value=13; break;
case 0xB7:key_value=14; break;
case 0x77:key_value=15; break;
}
while(temp!=0xf0) //松手检测
{
temp=P2;
temp=temp&0xf0;
}
seed+=times;
key_hit=1;
times--;
}
}
}

void delay(uint z)
{
uint m,n;
for(m=z;m>0;m--)
for(n=78;n>0;n--);
}

数码管显示模块：
#include "project18s.h"

sbit seg_oe=P1^3; //数码管显示使能端，低电平有效
sbit duanxuan=P1^4; //数码管的段选端
sbit weixuan=P1^5; //数码管的位选端

uchar code smg_duan[17]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71,
0x76}; //数码管段选码表，我们的数码管是共阴极数码管

uchar code smg_wei[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,
0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//选择亮哪一个数码管

void seg_disp(uchar wei,uchar duan) //单个数码管的显示
{
weixuan=1;
P0=smg_wei[wei];
weixuan=0;

duanxuan=1;
P0=smg_duan[duan];
duanxuan=0;

seg_oe=0;
delay10ms();
seg_oe=1;
}

void delay10ms()
{
uchar i,j;
for(i=1;i<40;i++)
for(j=1;j<40;j--);
}

头文件：
#ifndef Pro_H
#define Pro_H

#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define game_times 2 //游戏次数

extern uchar key_hit;
extern int seed;
extern int times;

void seg_disp(uchar,uchar);
void delay10ms();

uchar keyboard();
void key_scan();
void delay(uint);

#endif

主程序代码：
/**项目18单片机人体反应速度测试仪的设计
***包含模块：矩阵键盘，数码管，定时器*/
#include "project18s.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

uchar key_hit=0;
int seed=12;
int times=game_times;
uchar disp[5];
int mstime=0;

void display(uint ms) //显示反应时间
{
uchar i;
disp[3]=ms/1000;
disp[2]=(ms%1000)/100;
disp[1]=(ms%100)/10;
disp[0]=ms%10;
for(i=0;i<4;i++)
{
seg_disp(i,disp[i]);
}
}

unsigned long random(uchar k) //生成随机数
{
uint rt;
srand(k);
rt=rand();
rt=rt*rand();
return rt;
}

int average(int time[]) //求反应时间的平均值
{
int i,sum=0;
for(i=0;i<game_times-1;i++)
sum+=time[i];
return(sum/game_times);
}

void main()
{
int time[game_times]=0;
uchar disp_num,hit_num;
uchar disp_ms;

TMOD=0x11;
TH0=0xfc;
TL0=0x17;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
while(1)
{
while(times)
{
while(1)
{

disp_num=random(seed)%16;
hit_num=keyboard();
seg_disp(5,hit_num);
seg_disp(7,disp_num);

if(!key_hit)
if(TF0==1)
{
TR0=1;
TF0=0;
}
if(key_hit)
{
TR0=0;
key_hit=0;
disp_ms=mstime;
break;
}
}
if(disp_num==hit_num)
{
display(disp_ms);
time[times]=disp_ms;
}
else
{
display(9999);
time[times]=9999;
}
mstime=0;
TR0=1;
}

seg_disp(5,hit_num);
seg_disp(7,disp_num);
display(average(time));
}
}

void Int_T0(void) interrupt 1
{
++mstime;
TH0=0xfc; //(65535-1000)/256=252=0xfc 定时时间1ms
TL0=0x17; //(65535-1000)%256=23=0x17
}

书上的代码经调试可用，如下：
主程序代码：
#include "project18.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <reg52.h>

sbit key=P2^0;
sbit led=P1^0;

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 bot(void)
{
if(key==0)
return 0;
else
return 1;
}

void display(word ms)
{
uchar i;
disp[3]=ms/1000;
disp[2]=(ms%1000)/100;
disp[1]=(ms%100)/10;
disp[0]=ms%10;
for(i=0;i<4;i++)
{
seg_disp(i,disp[i]);
}
}

unsigned long random(void)
{
word rt;
byte k=0;
srand(50000);
rt=rand();
rt=rt*rand();
return rt;
}

void INIT_TMR1(void)
{
TMOD=0x11;
TH1=0xfc;
TL1=0x66;
TR1=1;
}

void delay1ms(void)
{
INIT_TMR1();
while(1)
{
if(TF1==1)
break;
}
}

void main(void)
{
byte k=0;
k=bot();
P2=0xff;
while(1)
{
word mstime=0,j;
word r;
while(bot());
led=0;
r=random();
for(j=r;j>0;--j)
{
delay1ms();
k=bot();
if(k==1)
{
mstime=9999;
goto loop;
}
}
led=1;
INIT_TMR1();
while(1)
{
if(TF1==1)
{
TH1=0xfc;
TL1=0x18;
TR1=1;
TF1=0;
++mstime;
}
if(k=bot())
break;
}
loop:led=1;
while(1)
{
if(k==1)
{
k=bot();
display(mstime);
}
else
{
mstime=0;
P2=0xff;
break;
}
}
}
}

头文件代码：
#ifndef Pro_H
#define Pro_H

#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

void seg_disp(uchar,uchar);
void delay10ms();

#endif

数码管模块：
#include "project18.h"

sbit seg_oe=P1^3; //数码管显示使能端，低电平有效
sbit duanxuan=P1^4; //数码管的段选端
sbit weixuan=P1^5; //数码管的位选端

uchar code smg_duan[16]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71}; //数码管段选码表，我们的数码管是共阴极数码管
uchar code smg_wei[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,
0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//选择亮哪一个数码管

void seg_disp(uchar wei,uchar duan)
{
uchar i,j;
for(i=0;i<8;i++)
{
weixuan=1;
P0=smg_wei[wei];
weixuan=0;

duanxuan=1;
P0=smg_duan[duan];
duanxuan=0;

seg_oe=0;
delay10ms();
seg_oe=1;
}
}

void delay10ms()
{
uchar i,j;
for(i=1;i<10;i++)
for(j=10;j>0;j--);
}