3 单片机开发工程案例分析与解析3.1 定时报警器设计一个单片机控制的简易定时报警器要求根据设定的初始值（1-59秒）进行倒计时，当计时到0时数码管闪烁“00”（以1Hz闪烁），按键功能如下：（1）设定键：在倒计时模式时，按下此键后停止倒计时，进入设置状态；如果已经处于设置状态则此键无效2）增一键：在设置状态时，每按一次递增键，初始值的数字增13）递一键：在设置状态时，每按一次递减键，初始值的数字减14）确认键：在设置状态时，按下此键后，单片机按照新的初始值进行倒计时及显示倒计时的数字如果已经处于计时状态则此键无效3.1.2 模块1:系统设计（1）任务分析与整体设计思路根据题目的要求，需要实现如下几个方面的功能计时功能：要实现计时功能则需要使用定时器来计时，通过设置定时器的初始值来控制溢出中断的时间间隔，再利用一个变量记录定时器溢出的次数，达到定时1秒中的功能然后，当计时每到1秒钟后，倒计时的计数器减1当倒计时计数器到0时，触发另一个标志变量，进入闪烁状态显示功能：显示倒计时的数字要采用动态扫描的方式将数字拆成“十位”和“个位”动态扫描显示如果处于闪烁状态，则可以不需要动态扫描显示，只需要控制共阴极数码管的位控线，实现数码管的灭和亮。
键盘扫描和运行模式的切换：主程序在初始化一些变量和寄存器之后，需要不断循环地读取键盘的状态和动态扫描数码管显示相应的数字根据键盘的按键值实现设置状态、计时状态的切换 （2）单片机型号及所需外围器件型号，单片机硬件电路原理图选用MCS-51系列AT89S51单片机作为微控制器，选择两个四联的共阴极数码管组成8位显示模块，由于AT89S51单片机驱动能力有限，采用两片74HC244实现总线的驱动，一个74HC244完成位控线的控制和驱动，另一个74HC244完成数码管的7段码输出，在输出口上各串联一个100欧姆的电阻对7段数码管限流由于键盘数量不多，选择独立式按键与P1口连接作为四个按键输入没有键按下时P1.0-P1.3为高电平，当有键按下时，P1.0-P1.3相应管脚为低电平电路原理图如图3-1所示 图3-1 定时报警器电路原理图（3）程序设计思路，单片机资源分配以及程序流程 ①单片机资源分配采用单片机的P3口作为按键的输入，使用独立式按键与P3.0-P3.3连接，构成四个功能按键在计时功能中，需要三个变量分别暂存定时器溢出的次数（T1_cnt）、倒计时的初始值（init_val）以及当前倒计时的秒数（cnt_val）。
按键扫描功能中，需要两个变量，一个变量（key_val_new）用来存储当前扫描的键值（若无按键按下则为255），另一个变量（key_val_old）用来存储上一次扫描的键值只有这两个变量值不一样时，才能说明是一次新的按键按下或弹起了，同时将新的键值赋给key_val_old变量在显示功能中，需要定义一组数组（code类型），值为0-9数字对应的数码管7段码还需要定义一个变量(show_val)暂存要显示的数据，用于动态扫描显示中在整个程序中，定义了一个状态变量（state_val）用来存储当前单片机工作在哪种状态②程序设计思路鉴于题目要求，存在三种工作模式：初始值设置模式、倒计时模式、计时到0时的闪烁模式变量state_val为0时，处于倒计时模式变量state_val为1时，处于初始值设置模式变量state_val为2时，处于闪烁模式这些状态的切换取决于按下哪一个键以及是否计时到0状态的切换图如图3-2 图3-2 状态的切换单片机复位之后，默认处于倒计时模式，启动定时器，定时器每隔250us溢出一次，根据定时器溢出次数来计时，到1秒时将时间的计数器减1。
当“设置键”按下时，变量state_val由0变为1，切换到设置模式可以使用“递增键”“递减键”对计时初始值进行修改按下“确认键”时，回到计时模式开始以新的初始值进行倒计时当倒计时到0时，变量state_val由1变为2，处于闪烁状态，在这种状态下，根据按键的情况分别又切换到计时和设置状态③程序流程主程序首先需要初始化定时器的参数和一些变量，然后进入一个循环结构，在循环中始终只做两件事，一是键盘的扫描，二是数码管的动态扫描在扫描键盘后，根据前一次按键的结果是否与本次键值相同如果不同，表示有键按下或弹起，同时用本次按键值更新上一次的按键值这样设计旨在避免一个按键长时间按下时被重复判为有新键按下，使得当前按下的键只有松开后，下一次按下时才算为一次新的按键根据按键的值分别改变变量（state_val）的值或者在设置状态时的倒计时初始值完整的主程序图如图3-3所示 图3-3 主程序的流程图 在定时器的参数中，选择定时器T1的8位自动装载模式，每250us产生一次溢出中断，中断服务程序如图3-4所示 图3-4中断服务程序流程图（4）软硬件调试方案 软件调试方案：伟福软件中，在“文件\新建文件”中，新建C语言源程序文件，编写相应的程序。
在“文件\新建项目”的菜单中，新建项目并将C语言源程序文件包括在项目文件中 在 “项目\编译”菜单中将C源文件编译，检查语法错误及逻辑错误在编译成功后，产生以 “*.hex”和“*.bin” 后缀的目标文件硬件调试方案：在设计平台中，将单片机的P3.0-P3.3分别与独立式键盘的相应位通过插线连接起来在伟福中将程序文件编译成目标文件后，运行MCU下载程序，选择相应的flash 数据文件，点击“编程”按钮，将程序文件下载到单片机的Flash中然后，上电重新启动单片机，检查所编写的程序是否达到题目的要求，是否全面完整地完成试题的内容3.1.3 程序设计（仅供参考的C语言源程序）//晶振：11.0592M T1-250微秒 按键P10 P11 P12 P13/*变量的定义: show_val: 显示的值0-59 init_val: 初始值 state_val: 状态值 0-计数状态;1-设置状态;2-闪烁状态 shan_val: key_val1: 四个按键的值 255-无键;1-设置键 2-增一键 3-减一键 4-确定键 T1_cnt: 定时器计数溢出数 cnt_val: 倒计时的数值 led_seg_code：数码管7段码*/#include "reg51.h" //包含文件sbit P1_0=P1^0; //设置键sbit P1_1=P1^1; //增一键sbit P1_2=P1^2; //减一键sbit P1_3=P1^3; //确定键unsigned char data shan_val; //闪烁时LED的开/关状态unsigned char data cnt_val; //保存倒计数的当前值unsigned int data T1_cnt; //保存定时器溢出次数unsigned char data key_val_new,key_val_old;//存放当前扫描的键和前一次按下的键值unsigned char data state_val; //状态值unsigned char data show_val; //存放需要在数码管显示的数字unsigned char data init_val; //暂存倒计数的初始值char code led_seg_code[10]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//----------延时--------------void delay(unsigned int i) //大约延时i*2个微秒{ while(--i);}//-----------按键扫描-------------unsigned char scan_key(){ unsigned char i; i=P1&0x0f; delay(100); //延时，去抖动 if (i==(P1&0x0f)) { if (P1_0==0) { i=1; } else { if (P1_1==0) { i=2;} else { if (P1_2==0) { i=3;} else { if (P1_3==0) { i=4;} } } } } else { i=255; } return i;}//---------数码管显示---------------void led_show(unsigned int v){ unsigned char i; if (state_val!=2) //动态扫描 {i=v%10; //取要显示的数的个位 P0=led_seg_code[i]; //转换为7段码 P2=0xfe; //显示个位 delay(15); //延时 i=v%100/10; //取十位 P0=led_seg_code[i]; //转换为7段码 P2=0xfd; //显示十位 delay(5); //延时 } else { P0=led_seg_code[0]; //处于闪烁状态 if (shan_val) { P2=0xff; } //将数码管的关闭 else { P2=0xfc; } //将数码管的打开 }}//----------定时器T1中断服务程序---------------void timer1() interrupt 3 //T1中断，250us中断一次{ T1_cnt++; switch (state_val) { case 0: if(T1_cnt>3999) //如果计数>3999, 计时1s { T1_cnt=0; if(cnt_val!=0) { cnt_val--;} else {state_val=2;} //定时计数到0时，切换状态 show_val=cnt_val; } break; case 2: if(T1_cnt>1999) //如果计数>1999, 计时0.5s { T1_cnt=0; shan_val=!shan_val; } //闪烁状态 break; }}//---------主程序----------------main(){init_val=59; //初始化各变量 cnt_val=init_val; show_val=cnt_val; state_val=0; key_val_old=255; T1_cnt=0; shan_val=0; //初始化51的寄存器TMOD=0x20; //用T1计时 8位自动装载定时模式 TH1=0x19; //250微秒溢出一次; 250=(256-x)*12/11.0592 -> x= 230.4 TL1=0x19; EA=1; //打开总中断允许 ET1=1; //开中断允许 TR1=1; //开定时器T1while(1){ key_val_new=scan_key(); // 255表示无键按下 if (key_val_new!=key_val_old){ // 只有当前扫描的键值与上次扫描的不同，才判断是有键按下 key_val_old=key_val_new; switch (key_val_new) { case 1: //设置键 state_val=1; //处于设置状态 TR1=1; //停止计时 show_val=init_val; //显示原来的倒计数初始值 break; case 2: if(state_val==1) //只有在设置状态，增1键才有用 { if (init_val>0) //更改原来的倒计数初始值 {init_val--; } else {init_val=59;} show_val=init_val;//显示更改后的倒计数初始值 } break; case 3: if(state_val==1) //只有在设置状态，减1键才有用 { if (init_val<59) //更改原来的倒计数初始值 {init_val++; } else {init_val=0;} show_val=init_val; //显示更改后的计数初始值 } break; case 4: if(state_val!=0) //如果已处于计数模式，确认键不起作用 { cnt_val=init_val; //将初始值赋给计数变量 show_val=cnt_val; //将计数变量的数字显示 TR1=1; //启动定时器T1 state_val=0; //将状态切换为计数模式 } break; } } led_show(show_val); //动态扫描}}3.2 交通灯设计一个基于单片机的交通灯信号控制器。
已知东、西、南、北四个方向各有红黄绿色三个灯，在东西方向有两个数码管，在南北方向也有两个数码管要求交通灯按照表1进行显示和定时切换，并要求在数码管上分别倒计时显示东西、南北方向各状态的剩余时间表1 交通灯的状态切换表南北方向东西方向序号状态序号状态1绿灯亮25秒，红、黄灯灭1红灯亮30秒，绿、黄灯灭2黄灯亮5秒，红、绿灯灭3红灯亮30秒，绿、黄灯灭2绿灯亮25秒，红、黄灯灭3黄灯亮25秒，红、绿灯灭回到状态1回到状态13.2.1模块1:系统设计（1）任务分析与整体设计思路试题要求实现的功能主要包括计时功能、动态扫描以及状态的切换等几部分计时功能：要实现计时功能则需要使用定时器来计时，通过设置定时器的初始值来控制溢出中断的时间间隔，再利用一个变量记录定时器溢出的次数，达到定时1秒中的功能当计时每到1秒钟后，东西、南北信号灯各状态的暂存剩余时间的变量减1当暂存剩余时间的变量减到0时，切换到下一个状态，同时将下一个状态的初始的倒计时值装载到计时变量中开始下一个状态，如此循环重复执行动态扫描：需要使用4个数码管分别显示东西、南北的倒计时数字，将暂存各状态剩余时间的数字从变量中提取出“十位”和“个位”，用动态扫描的方式在数码管中显示。
整个程序依据定时器的溢出数来计时，每计时1S则相应状态的剩余时间减1，一直减到0时触发下一个状态的开始 （2）单片机型号及所需外围器件型号，单片机硬件电路原理图 图3-5 交通灯硬件电路原理图选用MCS51系列AT89S51单片机作为微控制器，选择两个四联的共阴极数码管组成8位显示模块，由于AT89S51单片机驱动能力有限，采用两片74HC244实现总线的驱动，一个74HC244完成共阴极数码管位控线的控制和驱动，另一个74HC244完成数码管的7段码输出，在7段码输出口上各串联一个100欧姆的电阻对7段数码管限流用P3口的P3.0-P3.5完成发光二极管的控制，实现交通灯信号的显示，每个发光二极管串联500欧姆电阻起限流作用硬件电路原理图如图3-5所示3）程序设计思路，单片机资源分配以及程序流程①单片机资源分配单片机P3口的P3.0-P3.1引脚用作输出，控制发光二极管的显示在计时模块中，需要定义两个数组变量（init_sn[3]，init_ew[3])来存储东西、南北两个方向在不同状态中倒计时的初始值，题目中每个方向的交通灯共有3种显示状态，因此数组元素个数为3。
还需要定义两个变量( cnt_ sn, cnt_ ew)暂存东西、南北两个方向的倒计时剩余时间 在状态的切换中，为了明确当前处于哪种状态，东西、南北方向各设置一个状态变量(state_val_sn, state_val_ew),当倒计时的剩余时间到零时，状态变量增1，表示启动下一个状态，当该变量增到3时变为0，回到序号为1的状态 ②程序设计思路在设计中，由于没有键盘功能，因此只涉及定时计数和动态扫描功能主程序将变量初始化之后，设置单片机定时器和中断特殊功能寄存器的初始值，将定时器T1的工作方式设置为8位自动装载模式，定时器每隔250us产生一次溢出在初始化变量与寄存器后，主程序进入一个循环结构，在循环中只做动态扫描的工作，根据东西、南北两向的剩余时时间进行动态扫描显示 计时以及状态的切换通过定时器的中断服务程序来实现，在中断服务程序中，每计时到一秒时，则各方向当前状态的剩余时间减1，一直减到0时触发下一个状态的开始，改变交通灯的指示 ③程序流程 图3-7 交通灯主程序流程图 图3-8 中断服务程序流程图（4）软硬件调试方案 软件调试方案：伟福软件中，在“文件\新建文件”中，新建C语言源程序文件，编写相应的程序。
在“文件\新建项目”的菜单中，新建项目并将C语言源程序文件包括在项目文件中 在 “项目\编译”菜单中将C源文件编译，检查语法错误及逻辑错误在编译成功后，产生以 “*.hex”和“*.bin” 后缀的目标文件硬件调试方案：在设计平台中，将单片机的P3.0-P3.5分别与独立式键盘的相应位通过插线连接起来在伟福中将程序文件编译成目标文件后，运行“MCU下载程序”，选择相应的flash 数据文件，点击“编程”按钮，将程序文件下载到单片机的Flash中然后，上电重新启动单片机，检查所编写的程序是否达到题目的要求，是否全面完整地完成试题的内容3.2.2 程序设计（仅供参考的C语言源程序）//晶振：11.0592M T1-250微秒溢出一次/*变量的定义: show_val_sn,show_val_ew: 显示的值0-59 state_val_sn,state_val_ew: 状态值 南北方向0-绿灯亮;1-黄灯亮;2-红灯亮 T1_cnt: 定时器计数溢出数 cnt_sn,cnt_ew: 倒计时的数值 init_sn[3],init_ew[3] 倒计时 led_seg_code：数码管7段码*/#include "reg51.h"sbit SN_green=P3^2 ;//南北方向绿灯sbit SN_yellow=P3^1 ;//南北方向黄灯sbit SN_red=P3^0 ;//南北方向红灯sbit EW_green=P3^5 ;//东西方向绿灯sbit EW_yellow=P3^4 ;//东西方向黄灯sbit EW_red=P3^3 ;//东西方向红灯unsigned char data cnt_sn,cnt_ew;unsigned int data T1_cnt;unsigned char data state_val_sn,state_val_ew;char code led_seg_code[10]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};char code init_sn[3]={24,4,29};char code init_ew[3]={29,24,4};//------------------------void delay(unsigned int i)//延时{ while(--i); }//------------------------void led_show(unsigned int u,unsigned int v){ unsigned char i; i=u%10; //暂存个位 P0=led_seg_code[i]; P2=0xbf; delay(100); //延时 i=u%100/10; //暂存十位 P0=led_seg_code[i]; P2=0x7f; delay(100); //延时 i=v%10; //暂存个位 P0=led_seg_code[i]; P2=0xfe; delay(100); //延时 i=v%100/10; //暂存十位 P0=led_seg_code[i]; P2=0xfd; delay(100); //延时}//-------------------------void timer1() interrupt 3 //T1中断{ T1_cnt++; if(T1_cnt>3999) //如果计数>3999, 计时1s { T1_cnt=0; if (cnt_sn!=0) //南北方向计时 { cnt_sn--; } else { state_val_sn++; if (state_val_sn>2) state_val_sn=0; cnt_sn=init_sn[state_val_sn]; switch (state_val_sn) //根据状态值，刷新各信号灯的状态 { case 0: SN_green=0 ;//南北方向绿灯 SN_yellow=1 ;//南北方向黄灯 SN_red=1 ;//南北方向红灯 break; case 1: SN_green=1 ;//南北方向绿灯 SN_yellow=0 ;//南北方向黄灯 SN_red=1 ;//南北方向红灯 break; case 2:SN_green=1 ;//南北方向绿灯 SN_yellow=1 ;//南北方向黄灯 SN_red=0 ;//南北方向红灯 break; } } if (cnt_ew!=0) //东西方向计时 { cnt_ew--; } else { state_val_ew++; if (state_val_ew>2) state_val_ew=0; cnt_ew=init_ew[state_val_ew]; switch (state_val_ew) //根据状态值，刷新各信号灯的状态 { case 0: EW_green=1 ;//东西方向绿灯 EW_yellow=1;//东西方向黄灯 EW_red=0 ;//东西方向红灯 break; case 1: EW_green=0 ;//东西方向绿灯 EW_yellow=1 ;//东西方向黄灯 EW_red=1 ;//东西方向红灯 break; case 2: EW_green=1 ;//东西方向绿灯 EW_yellow=0 ;//东西方向黄灯 EW_red=1 ;//东西方向红灯 break; } } }}//-------------------------main(){//初始化各变量 cnt_sn=init_sn[0]; cnt_ew=init_ew[0]; T1_cnt=0; state_val_sn=0; //启动后，默认工作在序号为1的状态 state_val_ew=0;//初始化各灯的状态 SN_green=0 ;//南北方向绿灯亮 SN_yellow=1 ;//南北方向黄灯灭 SN_red=1 ;//南北方向红灯灭 EW_green=1 ;//东西方向绿灯灭 EW_yellow=1;//东西方向黄灯灭 EW_red=0 ;//东西方向红灯亮//初始化51的寄存器 TMOD=0x20;//用T1计时 8位自动装载定时模式 TH1=0x19;//0x4b; //500微秒溢出一次; 250=(256-x)*12/11.0592 -> x= 230.4 TL1=0x19; EA=1; //开中断 ET1=1; TR1=1; //开定时器T1while(1){ led_show(cnt_sn,cnt_ew);}}//主程序结束3.3.3 密码锁单片机控制的密码锁设计。
AT89S52单片机P1引脚外接独立式按键S1-S8，分别代表数字键0-5、确定键、取消键单片机从P3.0-P3.3输出4个信号，分别为1个电磁开锁驱动信号和密码错误指示、报警输出、已开锁指示信号，分别用发光二极管L1-L4指示P3.4接一有源蜂鸣器，用于实现提示音基本要求：（1）初始密码为123450，输完后按确定键开锁，取消键清除所有输入，每次按键有短“滴”声按键提示音2）密码输入正确后，输出一个电磁锁开锁信号与已开锁信号，并发出两声短“滴”声提示4秒后开锁信号与已开锁指示清零3）密码输入错误时，发出一声长“滴”声错误指示提示音，并密码错误指示灯亮，三次密码错误时，发出长鸣声报警，并密码错误指示灯亮，报警指示灯亮，此后15秒内无法再次输入密码，15秒过后，清除所有报警和指示4）5秒内无任何操作后，清除所有输入内容，等待下次输入3.3.1模块1 系统设计（1）分析任务要求写出系统整体设计思路根据题目的要求，需要考虑如下几个任务：按键的输入，密码的判断，密码输入正确或错误的计时、输出信号的控制等 键盘的输入：由于需要输入6个数字作为密码，先要判断按键时数字键还是功能键，若判断为数字键按下，则需要将每次键盘的输入内容依次暂存在一个数组中。
在每次按键输入时，需要启动定时器实现待机计时（5秒）若5秒内没有输入内容则清除已输入的内容密码的判断和计时：在按下确认键之后，要将输入的内容与初始密码核对，如果密码正确，输出相应的指示，同时还要启动定时器实现4s的计时如果密码错误，错误计数变量增1，同时输出密码指示信号，若错误次数超过3s，则输出报警等信号，同时启动定时器实现15秒的计时 输出信号的控制主要根据按键输入与密码的核对情况来决定 整体程序设计思想：程序分为主程序和中断服务程序两个主要部分，主程序完成变量和单片机特殊功能寄存器的初始化后，进入一个循环结构在循环中，首先判断有无按键按下，若有按键则判断是否数字键还是功能键，根据按键的情况执行相应的功能然后根据密码是否正确的判断情况，执行相应的操作循环中最后将需要显示的内容通过动态扫描在数码管上显示 中断服务程序只要实现三个状态的计时，待机时需要计时5秒，密码正确需要计时5s，密码3次输入错误需要计时15秒当前处于何种计时，由主程序根据密码判断结果来决定2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、蜂鸣器的输出驱动、独立式键盘以及发光二极管的输出等。
数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用蜂鸣器的驱动采用PNP三极管8550来驱动，低电平有效独立式按键使用上提拉电路连接，在没有键按下时，输出高电平发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光硬件电路原理图如图3-9所示 图3-9 密码锁电路原理图（3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图 软件任务要求主要包括按键扫描、密码判断、动态扫描输入的内容、计时、指示信号输出以及蜂鸣器提示音的输出等主程序主要完成变量与寄存器的初始化、按键的扫描与判断、密码的判断以及数码管动态扫描显示等主程序流程图如图3-10所示 图3-10 密码锁的主程序流程图中断服务程序主要完成三种定时的计时工作，包括①按键之后启动的待机计时，当待机超过5s则清除已输入的内容②密码输入正确之后的计时，4s之后清除开锁驱动信号与已开锁指示信号 ③密码输入错误3次的计时，计时15s,在则15s内无法再次输入密码，15秒过后清除所有报警与指示。
中断服务程序流程图如图3-11所示 图3-11 密码锁中断服务程序流程图 单片机资源的分配与变量的定义： 密码的输入与判断需要定义4个变量原始密码存储在数组init_val[6]中键盘输入的密码存储在数据show_val[6]中，变量 key_index的值表示当前按键是六位密码中的哪一位，每输入一个密码数字该变量增一密码输入错误的次数暂存在变量error_num中 计时功能需要5个变量模式变量cnt_state存储计时属于什么状态，0表示待机计时，1表示密码正确的计时，2表示密码错误3次的计时三个变量（cnt_val_15s,cnt_val_5s, cnt_val_4s）分别实现待机、密码正确和密码错误3次后的计时工作定时器T1每250ms产生一次中断，变量T1_cnt记录定时器溢出中断的次数，当记录到4000时表示计时1秒4）设计系统软件调试方案、硬件调试方案及软硬件联合调试方案 软件调试方案：伟福软件中，在“文件\新建文件”中，新建C语言源程序文件，编写相应的程序在“文件\新建项目”的菜单中，新建项目并将C语言源程序文件包括在项目文件中。
在 “项目\编译”菜单中将C源文件编译，检查语法错误及逻辑错误在编译成功后，产生以 “*.hex”和“*.bin” 后缀的目标文件硬件调试方案：在设计平台中，将单片机的P1.0-P1.7分别与8个独立式键盘通过插线连接起来，将P3.0-P3.3分别与4个发光二极管连接起来，P3.4与蜂鸣器的输入连接起来在伟福中将程序文件编译成目标文件后，将下载线安装在实验平台的下载线接口上，运行“MCU下载程序”，选择相应的flash 数据文件，点击“编程”按钮，将程序文件下载到单片机的Flash中然后，上电重新启动单片机，检查所编写的程序是否达到题目的要求，是否全面完整地完成试题的内容3.3.2 程序设计//晶振11.0592MHz，T1每250微秒中断，按键P1.0-P1.7，发光二极管接P3.0-P3.3，p3.4/*变量的定义: show_val[6]: 显示的值 init_val[6]: 密码初始值 key_val: 返回按键的值 255-表示无按键按下 key_index: 当前按键是哪一位密码 T1_cnt: 定时器计数溢出数 cnt_val_15s: 报警计时的数值 cnt_val_5s: 待机时间计时 cnt_val_4s: 输入正确，等待4秒清除开锁信号 cnt_state: 计时状态 error_num: 错误次数 led_seg_code：数码管7段码*/#include "reg51.h"/*说明key0=P1^0; key1=P1^1;key2=P1^2; key3=P1^3;key4=P1^4;key5=P1^5;enter=P1^6;esc=P1^7;*/sbit relay_open=P3^0; //电磁锁开锁驱动sbit pw_error=P3^1; //密码错误信号sbit alarm_out=P3^2; //报警输出sbit open_lock=P3^3; //已开锁指示信号sbit audio_out=P3^4; //有源蜂鸣器unsigned char data cnt_val_15s,cnt_val_5s,cnt_val_4s,cnt_state;unsigned int data T1_cnt;unsigned char data key_val,key_index,key_val_old;unsigned char data state_val,error_num;unsigned char data show_val[6];char code init_val[6]={1,2,3,4,5,0};char code led_seg_code[11]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};//led_seg_code[0-9]代表0-9 led_seg_code[10]=0x00数码管不显示任何内容//--------延时程序----------------void delay(unsigned int i)//延时{ while(--i); }//--------清除输入内容----------void init_variant(){unsigned char i; for(i=0;i<6;i++) show_val[i]=10; //led_seg_code[10]=0x00表示数码管不显示任何内容 key_index=0; //没有任何输入或清除所有输入时，保存当前键的位置}//---------按键扫描---------------unsigned char scan_key(){ unsigned char i,k; i=P1; if (i==0xff && cnt_state!=2) { k=255; } //无键按下 else //有键按下 { delay(500); //延时去抖动 if(i!=P1) {k=255;} else { TR1=1; //有键按下则开定时器，启动待机计时 cnt_val_5s=0; switch (i) { case 0xfe: k=0; break; case 0xfd: k=1; break; case 0xfb: k=2; break; case 0xf7: k=3; break; case 0xef: k=4; break; case 0xdf: k=5; break; case 0xbf: k=6; break; case 0x7f: k=7; break; } } } return k;}//---------数码管显示---------------void led_show(){P0=led_seg_code[show_val[0]]; P2=0xdf; delay(500); P0=led_seg_code[show_val[1]]; P2=0xef; delay(500); P0=led_seg_code[show_val[2]]; P2=0xf7; delay(500); P0=led_seg_code[show_val[3]]; P2=0xfb; delay(500); P0=led_seg_code[show_val[4]]; P2=0xfd; delay(500); P0=led_seg_code[show_val[5]]; P2=0xfe; delay(500);}//--------定时器T1中断服务程序-----------------void timer1() interrupt 3 //T1中断{ T1_cnt++; if(T1_cnt>3999) //如果计数>3999, 计时1s { T1_cnt=0; switch (cnt_state) { case 0: //待机，需要计时5s if(cnt_val_5s<5) { cnt_val_5s++;} else { cnt_val_5s=0; init_variant();//待机计时到5秒时，清除输入的内容 TR1=0; //停止计时 } break; case 1://密码输入正确，需要计时4s if(cnt_val_4s<4) { cnt_val_4s++;} else { cnt_val_4s=0; init_variant();//密码输入正确，计时到4秒时，清除输入的内容 open_lock=1; //已开锁信号清零 relay_open=1; //开锁信号清零 cnt_state=0; TR1=0; //停止计时 } break; case 2: //密码输入错误3次，计时15s if(cnt_val_15s<15) { cnt_val_15s++;} else { cnt_val_15s=0; init_variant();//三次密码错误时，计时15秒，清除输入的内容 open_lock=1; // 清除所有指示和报警 relay_open=1; alarm_out=1; pw_error=1; cnt_state=0; TR1=0; //停止计时 } break; } }}//--------判断键盘输入内容与密码是否一致------unsigned char check_input_pw(){ unsigned char i,k; k=1; for(i=0;i<6;i++) { k=k && (show_val[i]==init_val[i]); } return k;}//---------主程序----------------main(){ //初始化各变量audio_out=1; P3=0xff; cnt_val_15s=0; cnt_val_5s=0; cnt_val_4s=0; cnt_state=0; //0-待机计时5s状态;1-密码正确，计时4s状态 ;2-三次密码错误，处于计时15秒状态。
T1_cnt=0; error_num=0; key_val_old=255; init_variant(); //初始化51的寄存器 TMOD=0x20; //用T1计时 8位自动装载定时模式 TH1=0x19; //500微秒溢出一次; 250=(256-x)*12/11.0592 -> x=19 TL1=0x19; EA=1; //开中断 ET1=1; TR1=0; //开定时器T1 while(1) { key_val=scan_key(); //按键输入，有键按下key_val为0-7，无键按下key_val为255 if (key_val!=key_val_old) { key_val_old=key_val; if (key_val!=255&& cnt_state!=2) { audio_out=0; delay(100); //延时去抖动 audio_out=1; switch (key_val) { case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: if(key_index<6) //密码为6位，超过6位视为输入无效 { show_val[key_index]=key_val; key_index++; } break; case 6: //确认键 if(check_input_pw()) {//密码正确 error_num=0; //密码输入错误次数清零 //--------- pw_error=1; //密码错误指示灯灭 relay_open=0; //开锁驱动信号灯亮 open_lock=0; //已开锁信号灯亮 //--------- delay(50000); //两声短“滴”声 audio_out=0;。