基于74HC573为架构的LED数码管应用
　　单片机中常用的显示器有LED发光二极管显示器、LCD液晶显示器以及CRT阴极射线显示器等等，LED显示器的显示结构为段显示即7位段显示、8位段显示、米字型等产品，8位段显示比7位段显示多一位小数点显示位dp，例如：在单片机技术应用中常用的LED显示器如数码管，有一位数码管、两位数码、四位数码管。LCD显示器的显示结构为点阵显示即8&8、16&16、32&32等产品，点阵的位数越多则显示的效果越好。常用的LCD液晶显示器有LCD1602等等。
　　一、LED数码管的结构与工作原理
　　LED数码管的基本构成单位为半导体发光二极管，7段的LED数码管是将7个长条形的发光二极管排成&日&字，按照从最上边的横开始，顺时针排列用字母a~g表示，可以显示0~9十位数字，还可以显示简单的英文字母如l、o、a、g等等。8段的LED数码管就是在7段的基础上再在数码管的右下角加个点用字母dp表示，用来显示小数位。
　　根据8个发光二极管的不同连接形式，可以将LED数码管分成共阳极和共阴极两种，将8个发光二极管的阳极都连在一起的称之为共阳极LED数码管；将8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED数码管。为了使LED数码管的发光二极管发光显数字或字母，对于共阴极LED数码管就要在输入端输入高电平即输入为&1&，则发光二极管发光，在输入端输入低电平即输入为&0&，则发光二极管不发光，而对于共阳极的LED数码管正好相反。例如：以共阴极LED数码管为例，如果让LED数码管显示数字&5&时，即让b、c、f、g段的发光二极管发光，赋值为&1&，而其它段a、d、e、dp段的发光二极管不发光，赋值为&0&，按照dp、g、f、e、d、c、b、a顺序进行赋值结果为B，转换成十六进制数为0x5bH。
　　二、锁存器的原理与作用
　　锁存器都是透明的D型锁存器，当使能（G）为高时，Q输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上，输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。
　　如果使用LED数码管时不添加锁存器，特别是在动态显示的情况下，LED数码管的显示有可能发生不规则的跳动。此外，利用锁存器可以使CPU的时间占用率较低，占用单片机的输出端口较少，并且能够支持端口复用。所以为了保证LED数码管的显示信号效果，在使用LED数码管时，一般采用锁存器，常用的锁存器有74LS373、74HC573等等。
　　三、功能实现
　　利用美国ATMEL公司生产的AT89C52单片机、2个74HC573锁存器、3个两位数码管、复位电路、晶振电路构成。采用P0口分别与位选、段选锁存器的D口相连接，段选的Q端口分别与LED数码管的a~dp相连接，位选的Q端口分别与LED数码管的片选端口相连接。位选端与单片机P2.0相连接，段选端与单片机P2.1相连接。
　　（一）LED数码管的静态显示
　　LED数码管的静态显示是指在系统中多个LED数码管位选端独立，段选端连接在一起。在同一时间内，段选端的信号都是相同的，显示的符号也应该是相同的，但是位选端可以控制哪个LED数码管发光。例如：以共阴极LED数码管为例，位选、段选端为&1&时打开，为&0&时关闭，共阴极数码管为&1&时发光，为&0&时不发光。
　　&&　　　　　　　　//52系列单片机头文件
　　sbitduan=P2^1，wei=P2^0;　　//声明段选端、位选端锁存器的锁存端
　　voidmain（）
　　{wei=1;//打开位选端
　　P0=0xFE;//送入信号B，即使第一个LED数码管发光
　　wei=0;　　　　//关闭位选端
　　duan=1;//打开段选端
　　P0=0x5bH;//送入信号B，即让LED数码管显示数字&5&
　　duan=0;//关闭段选端}
　　（二）LED数码管的动态显示
　　LED数码管的动态显示又叫做LED数码管的动态扫描显示，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时显示，而实际上某一瞬时只有一个数码管在显示数据，且显示时间较短，一般都在1~10MS之间。LED数码管的动态显示，CPU要定时扫描刷新显示，一般适用于显示位数较多的场合，占用端口少，电路设计比较简单，但是编辑较复杂一些。
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P1^6，是在数码管一次排列好这一句话用89c51单片机写一个数码管显示HELLO的程序，是在一个七段数码管上依次出现几个字母HEF40106B是六施密特反相器、CD4094和HEF4094BP是8位移位寄存器，其中MC14513BCP的功能可以确定；9，其他器件的功能要看具体电路方案；41、MC14513BCP是BCD——七段译码/、74HC32N是四通道二输入或门。至于起什么作用、5；数码管显示驱动电路的连接方式会随设计者的思路而各不相同;驱动器，是用来把BCD码转换为对应七段数码管个段的驱动信号；3、6；2、C04011BCN是四通道二输入与非门；8，不会千篇一律。额定功耗是0、TC4069UBP是六反相器，和数码管的类型也有关联.3W；7、CD74HC123E是双路单稳态多谐触发器请问七段数码管后面的这些芯片都是怎么用的？如果是multisim7的话在最左边的Indicators里的HEX_DISPLAY中，10的话也一样，共阴共阳都有。个人觉得10里面的数码管比较好multisim中如何找到7段数码管共阴的就要com接低电平，如果亮你检测一下，随便找一个脚。，其他的a。共阳的要在com上接高电平。的接地，b，就是共阳极。接高电平。看情况加保护电阻，反之就是共阴极，或者直接接地，用个万用表 红表笔接com，b。。。，a。确定了之后再看具体接法LED七段显示器(数码管)都是一样的吗?在使用他们的公共端时如何接？因为不知道你是使用哪种方式驱动数码管这个有几种可能性；3，也不好给你具体分析.数码管本身存在硬件问题；2，改接在段选端？如果是接在位选段的：1，还是只用了一只电阻接在为选段呢.你数码管的限流电阻是使用八只电阻分别接在段选端，你逐一对照检查一下吧.重点检查程序，但要注意各位段选的延时时间要一致，换一个试一试led7段数码管运行时有一段特别亮是怎么回事?还是proteus里的仿真图啊。你说的情况是常亮的那位的共公端不受控了，说明共公端始终为低电平了，看一下控制数码管位的是什么集成电路。如果是共阴数码管？数码管显示电路，通常是采用动态扫描方式显示的你这是实物板子吗，说明共公端始终为高电平了。如果是共阳数码管LED七段数码管有一颗特别亮，不会熄灭怎么回事如果 有一段亮。1，那这就是共阳的，那黑笔搭的这脚 就是公共端。效果同1 ，那黑笔固定在亮的那引脚 ，同1 操作，则黑笔在所有管脚 上扫过，红笔扫，这管是共阴的，刚红黑表笔换一下.第1 法如果 不亮。2，看是不是每段都 亮。如果是，假设红笔搭一脚 上.红黑笔随便一根用万用表如何判断数码管哪个引脚是公共端输入DisPlay在里面找就可以了multisim中七段LED共阴极数码管在哪里啊？我怎么找不到呢？展开全部说到led数码管，相信很多人都不会特别的陌生，在现在的生活中，我们都可以看到led数码管的存在。深圳市芯斯美电子有限公司这一led数码管生产厂家位于深圳宝安恒明珠科技工业园，主要生产LED数码管、发光二极管、点阵模块等，LED数码管是其led数码管屏在我们的日常生活中经常看见，它主要用于广告招牌、酒吧、夜总会、楼宇亮化等场合。led数码管屏在我们的日常生活中经常看见，它主要用于广告招牌、酒吧、夜总会、楼宇亮化等场合。导语：在我们的生活中我们经常可以看到一些发光的广告招牌，或者发亮的高楼大厦，小伙伴们知道这些都是怎么做到的吗?城市的夜景漂亮与否，很大程度上是有灯光来决定的，led护栏管是一种城市夜景中常常会使用到的灯种。led护栏管是一种在城市中非常的常见的装饰设备，在城市夜景的大功臣，led护栏管的主要的组成是LED发光二极管，这个产品的寿命是很长的，而且led护栏管与普通材质的护栏管不同，它是通过可以发光的led二极管所组合完成的，一般情况下，多数城市会选择led护栏管以求亮化城市景观。在一些城市的夜晚，我们经常会看到一些建筑物的外围包围着一些led灯管，这些灯管就是贴片led护栏管。LED面板灯是一种节能的照明灯具，在各种场合做室内照明使用。为了使用的安全考虑，下面小编为大家介绍LED面板灯使用与保养注意事项。合作伙伴企业版售前咨询（08:30-17:30）业主服务号设计师服务号热门标签目录一. 实验意义.................................................................................................................................... 2 二. 硬件系统设计............................................................................................................................ 3 2.1 系统整体结构 ..................................................................................................................... 3 2.2 基础硬件模块介绍 ............................................................................................................ 3 2.2.1 空气质量传感器模块 .............................................................................................. 3 2.2.2 创新平台底板模块 ................................................................................................. 6 2.2.3 51 单片机核心模块 ................................................................................................. 8 2.2.4 LED 数码管模块 ..................................................................................................... 9 2.2.5 位独立按键模块（扩展模块） ........................................................................... 11 2.2.6 蜂鸣器模块（扩展模块） ................................................................................... 11 2.2.7 LCD1602 液晶模块（扩展模块） ....................................................................... 12 三. 软件系统设计.......................................................................................................................... 13 3.1 主程序............................................................................................................................... 13 3.1.1 主程序模块代码 .................................................................................................... 13 3.1.2 程序流程图 ........................................................................................................... 15 3.1.3 主程序程序流程说明 ........................................................................................... 16 3.3. 主要算法......................................................................................................................... 19 3.3.1 帧数据的校验算法原理 ....................................................................................... 19 3.4 主要函数.......................................................................................................................... 20 3.4.1 求和校验函数 ....................................................................................................... 20 3.4.2 串口初始化函数 ................................................................................................... 21 3.4.3 串口中断函数 ....................................................................................................... 21 四. 调试分析.................................................................................................................................. 22 4.1 硬件组装和程序的下载调试 .......................................................................................... 22 4.1.1 硬件组装和连接 .................................................................................................... 22 4.2 调试过程中出现的问题 .................................................................................................. 22 4.2.1 STC 单片机程序下载失败原因分析.................................................................... 22 4.2.2 LED 数码管显示模块问题分析 ........................................................................... 23 4.2.3 程序下载好之后，不能立即正常显示原因分析 ................................................ 24 4.3 调试过程的注意事项 ...................................................................................................... 24 五. 心得体会.................................................................................................................................. 241一. 实验意义雾霾是我们经常讨论的热门话题，灰蒙蒙的天，能见度很低、空气中呛人 的气味，相信大多数同学都遭受过这样的经历。雾霾笼罩下的城市 现在已经知道， 造成雾霾天气的主要“元凶”是 PM2.5， 即空气动力学当量直 径小于等于 2.5 微米的颗粒物。这种能够直接进入肺泡的小颗粒，对人体健康 危害最大。 当前，人们已经像关注天气一样，关注着空气质量。大多数情况，我们都 像查天气预报一样，通过监测站发布的数值，了解当前的 PM2.5 浓度。但实际 上，PM2.5 并不像温度一样均匀分布，你呼吸到的 PM2.5 浓度，可能与报道的 数值相差甚远。 通过该项目使我们可以采用电子积木搭接一个简单的空气质量检测仪。既 学习了知识，还能知道我们身边 PM2.5 的浓度,获得我们身边的真实数据。查 询到的焦作空气质量报告2空气质量检测仪设计空气质量指数（Air Quality Index，简称 AQI）是定量描述空气质量状况的指 数，其数值越大说明空气污染状况越严重，对人体健康的危害也就越大。参与空 气质量评价的主要污染物为细颗粒物（pm2.5） 、可吸入颗粒物（pm10） 、二氧化 硫（SO2） 、二氧化氮（NO2） 、臭氧（O3） 、一氧化碳（CO）等六项。 pm2.5 是指大气中直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物， 也称为可入肺颗粒物。 被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管 炎和心血管病等方面的疾病。二. 硬件系统设计2.1 系统整体结构本实验采用“电子积木+底板”的形式，通过电子积木拼接，实现项目功能。 主要积木包括： 51 单片机核心板、 4 位 LED 数码管模块、 空气质量传感器模块、 LCD1602 液晶模块。系统框图2.2 基础硬件模块介绍 2.2.1 空气质量传感器模块该模块选用 ZPH01 空气粉尘传感器， 能够同时实现对 VOC 与 PM2.5 的同时 检测。传感器中的 VOC 检测单元对甲醛、苯、二氧化碳、氨气、氢气、酒精、 香烟烟雾、香精等有机挥发气体具有极高的灵敏度。PM2.5 检测单元，采用粒子 计数原理，可灵敏检测直径 1μm 以上灰尘颗粒物。3空气质量传感器模块VOC 测量原理：采用专门的电化学传感器模块，实现 VOC 气体的检测。不同气体灵敏度对比 该传感器将测得的气体浓度直接转化为 A、B、C、D 四个等级。具体标定方 法如下，将洁净空气质量默认为 A 级，以酒精浓度作为参考，大于 50ppm 时， 设定为 D 级，中间均匀划定 3 个等级。 PM2.5 测量原理： 采用光散射法测量原理，实现空气粉尘的测量。使用该方法，在传感器内置 一个加热器，加热引起气流上升使外部空气进传感器内部。 采用一个 LED 作为发光源，另一个光电传感器，通过测量光强度，判断空 气粉尘的数量。可检测的粒子为 1μm 以上粒子，如香烟、房屋灰尘、霉菌、花 粉、孢子等。 微粒和分子在光的照射下会产生光的散射现象，和此同时，还吸收部分照射4光的能量。当一束平行单色光入射到被测颗粒场时，会受到颗粒周围散射和吸收 的影响， 光强将被衰减。 如此一来便可求得入射光通过待测浓度场的相对衰减率。 而相对衰减率的大小基本上能线性反应待测场灰尘的相对浓度。 光强的大小和经 光电转换的电信号强弱成正比，通过测得电信号就可以求得相对衰减率。光散射检测原理 测量结果输出为低脉冲率，根据下图对应关系，可转化为μ g/m3 单位。PM2.5 低脉冲率与灰尘颗粒物浓度对照图 测量结果输出帧格式 该传感器测量结果以 PWM 和 UART 串口两种方式输出，可通过 PIN1（控 制引脚）设置。该引脚悬空时为 PWM 模式；接地时，为串口模式。 在本项目中，采用了串口模式，基本设置如下： 波特率：9600 数据位：8 位 停止位：1 位 校验位：无 ? 通讯命令：模块每间隔 1s 发送一次浓度值，只发送不接收。命令帧格式如5下：硬件连接： 该传感器共有 5 个接口：本项目中，采用串口模式。因此，连接如下图所示：空气质量传感器 PIN1（控制脚） PIN2（输出脚 OUT2/RXD/PM25） PIN3（电源正 VCC） 连接端 接地 接单片机 P3.1（TXD） 接正 5V 电源 备注 设为串口模式 也可不接PIN4（输出脚 OUT1/TXD/VOC 等级） 接单片机 P3.0（RXD） PIN5（电源地） 接地2.2.2 创新平台底板模块该底板采用标准定位孔的设计， 并集成有 5V 直流电源接口及自锁电源开关、 3.3V 电源、8 路 LED 显示、外接接口拓展等。 在课程设计中，为各模块提供固定、供电和接口转换功能。底板的硬件资源： ? 5V 直流电源接口及自锁电源开关，带自恢复保险。 ? 大功率 3.3V 稳压芯片，可将外接 5V 电源转为 3.3V。 ? 双路音频接口转换，既可做为音频输入也可作为输出。6? 8 路 LED 指示灯，高电平驱动。 ? 双排 16PIN 接口拓展转换口。 ? 板子的四周分别提供了 16 组 5V 和 3.3V 的电源接口。 ? 板子中间提供了 17×23 个间隔为 10mm 的定位孔。 模块位置图：电子创新平台底板位置图 ? 电源端：+5V 电源接入端，+5V 和+3.3V 电源输出端（四角四组） 。 ? LED 控制端： 8 路 LED 控制端分别控制相对应的 8 个 LED （高电平有效,1 亮； 0 灭） 。 ? 音频输入端：麦克风输入插孔，耳机输入插孔。 ? 拓展端：拓展输入、输出接口，方便和外围设备的连接。 ? 模块定位孔：固定模块，方便试验。 原理及功能： （1）固定电子积木 该底板采用标准定位孔的设计，电子积木可固定在底板上，为设计项目提 供相对稳定的机械结构。电子积木之间的连线也可沿底板布线，通过线扎绑结在 定位孔上。 （2）提供供电 ? 底板四周分别提供了 16 组 5V 和 3.3V 的电源接口。电子积木可就近选择相 应的接口，通过杜邦线，提供供电。连接电源时，需注意区分正负。 ? 以下图为例，左侧 4 个插针为正，右侧为负。72.2.351 单片机核心模块? 51 单片机核心板即 CORE51-BOARD 模块。该模块为 51 单片机最小系统板，采 用标准定位孔的设计，支持 JTAG 和串口两种下载方式，四组 I/O 口全部引 出，可广泛用于单片机基础学习和电子创新等电子电路的微控制系统。 硬件资源： ? 直流电源 5V 插孔，方便模块接通电源单独使用。 ? 使用跳线帽，选择不同功能。 ? 串口和 JTAG 双下载通道，使用更方便。 ? 复位电路，方便单片机的复位。 模块位置图：51 核心板模块位置图端口说明： ? 下载端：与 51 下载器配合，可实现自动上电，无需复位一键下载。 ? 电源拓展接口：可做电源使用，为外围电路模块等供电。 ? 4 组 I/O 端口82.2.4 LED 数码管模块LED 动态显示是将所有的数码管的段选线并接在一起，用一个 I/O 接口控 制，公共端不是直接接地(共阴极)或电源(共阳极)，而是通过相应的 I/O 接口线 控制。核心思想是通过位码选择让 4 个数码管中的哪一个数码管亮，然后通过段 码决定该数码管显示的具体数据。在本实验主程序中体现如下： ? /***********数码管显示部分***********/ for(i=0;i&4;i++) { P2=wei[i]; P0=duan[xs[i]]; delay(2); } ? 工作过程为：第一步使右边第一个数码管的公共端 D0 为 1，其余的数码管的 公共端为 0，同时在 I/O(1)上发送右边第一个数码管的字段码，这时，只有 右边第一个数码管显示，其余不显示；第二步使右边第二个数码管的公共端 D1 为 1，其余的数码管的公共端为 0，同时在 I/O(1)上发送右边第二个数码 管的字段码，这时，只有右边第二个数码管显示，其余不显示，依此类推， 直到最后一个，这样 4 个数码管轮流显示相应的信息，一次循环完毕后，下 一次循环又这样轮流显示，从计算机的角度看是一个一个地显示，但由于人 的视觉暂留效应，只要循环的周期足够快，则看起来所有的数码管就都是一 起显示的了，这就是动态显示的原理。 ? 本实验中采用四位一体的七段 LED 数码管组成的动态扫描电路。用于 LED 动 态扫描电路的学习及在单片机等应用中作为显示模块使用。9硬件资源: ? 采用一个 4 位一体共阳极 LED 数码管作为显示器件 ? 8 个段选数据端，分别对应 4 个数码管的 A～dp，低电平有效。 ? 4 个位选数据端，分别对应 4 个数码管的公共端（即位控端） ，低电平有效。 模块位置图:4 位 LED 显示模块位置图 端口说明: ? 段选端：A~DP 分别对应数码管的 8 个段，低电平有效。 ? 位选端：A1~A4 分别对应数码管的 4 个公共端，低电平有效。?电源端：接电源，供电电压 5V。硬件连接: 在本项目中，该模块的电路连接如下所示104LED 数码管模块 段选端，A-DP 位选端，A1-A4 电源端连接端 接单片机 P0.0-P0.7 接单片机 P2.0-P2.3 接正 5V 电源正负备注2.2.5 位独立按键模块（扩展模块）本模块共 8 个独立按键，分别分为“上”、“下”、“左”、“右”键和 A、B、C、 D 四个功能键，每个按键对应一个输出端口。输出端默认高电平，当对应按键按 下时，输出低电平。硬件资源： ? 8KEY 按键模块工作电压可根据需要选用 5V 或 3.3V。 ? 输出端口正常状态下输出高电平，有键按下后，对应端口输出低电平。 ? 8 个按键是分别独立的按键，可根据需要任意组合使用。 模块位置图：8 独立按键模块位置图端口说明： ? 电源端：+5V 电源接入端。 ? 输出端：8 位并行数据接口。2.2.6 蜂鸣器模块（扩展模块）模块介绍： 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器， 采用直流电压供电。 广泛应用于计算机、 打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产11品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 工作原理： 本实验使用的蜂鸣器的响与不响取决于单片机 I/O 口的电平，当单片机输出位低 电平时蜂鸣器响，高电平时不响。 2.2.7 LCD1602 液晶模块（扩展模块） LCD1602 液晶模块，即 LCD1602-BOARD 板。该模块以工业液晶 LCD1602 为核心，采用标准定位孔的设计，在原有液晶的基础上增加了背光控制功能。该 模块能够同时显示 2 行 16 列共计 32 个字符，可广泛用于电子创新应用、智能电 子产品设计等的显示器件。硬件资源： ? 显示： ASCII 字符集，16 列× 2 行，32 个字符。 ? 背光：包含背光驱动，I/O 口可直接控制背光。 ? 接口：并行 模块位置图：LCD1602 液晶模块位置图端口说明： ? 电源端：+5V 电源接入端。 ? 数据端：D0-D7 共 8 位并行数据接口。 ? 控制端：RS，RW，EN 与液晶控制端对应。 ? 背光端：K，高电平有效，”1″开背光，”0″关背光。12三. 软件系统设计3.1 主程序 3.1.1 主程序模块代码void main(void) { uart_int(); while(1) { key_scan() ; if(buffnew==1) { buffnew=0; i=FucCheckSum(buff,9); if(i==buff[8]) { if(ct1&5) { ct1++; vsum=vsum+buff[7]; //psum=psum+buff[3]*100+buff[4]; psum=psum+buff[3]*100+buff[4]; } else { ct1=0; voc=vsum/5; pm25=psum/5; vsum=0; psum=0; pm25=pm25*2/10 系，转化为 ug/m3 单位 } } } else13//检测按键函数 //接收到新的 1 帧数据//校验成功//每测得 5 组数据，取平均值//根据低脉冲率与灰尘浓度的关{ jiemianhanshu(); } baojinghanshu(); } } //蜂鸣器报警函数 //界面显示函数143.1.2 程序流程图开始串口中断及定时器工作 方式设置参数声明及串口 初始化中断处理函数进行数据 接收并置位 buffnew，以 便单片机检测和接收while(1)循环未接收到buffnew==1？ 是否接收到新的一 帧数据接收到帧效验成功失败连续取5组数据，并 取平均值低脉冲率与灰尘浓度 的关系转化将数据转化为显 示格式数码管动态显示153.1.3 主程序程序流程说明1、初始化 开机后，首先完成串口初始化，开启串口中断。 2、 主循环 进入主循环，根据变量 buffnew，判断是否接收到新的一帧数据。 当接收到新的一帧数据： 1、对该帧数据进行校验，如果校验成功继续，如果失败则放弃本次操作。 2、 连续取 5 组数据， 分别是 “低脉冲率” 和 “VOC 浓度等级” ， 并求平均值。 3、根据低脉冲率与灰尘浓度的关系，转化为 μg/m3 单位。 如果未接收到新的一帧数据： 1、将数据转化为显示格式。 2、通过数码管动态扫描的方式，显示数据。3.2 扩展模块程序 3.2.1 按键模块的扩展通过按键可以控制数码管多界面切换和完成对 pm2.5 的报警提醒阀值的设置， 本 扩展模块分为以下两个界面。 界面一：实时显示 VOC 等级与 PM2.5 的值。 界面二：显示 pm2.5 的报警提醒阀值，通过按键可以对其进行加减操作，操作完 成后，按“确认”按键保存阀值并返回界面一。 代码如下： /*******************按键扫描函数*******************/ voidkey_scan() { if(key_LEFT==0) { delay1(5); if(key_LEFT==0) { qiehuan_flag=1; } } if(key_TOP==0) {16//进入调整阀值界面//加delay1(5); if(key_TOP==0) { while(!key_TOP); T=T+5; } } if(key_DOWN==0) { delay1(5); if(key_DOWN==0) { while(!key_DOWN); T=T-5; } } if(key_RIGH==0) { delay1(5); if(key_RIGH==0) { qiehuan_flag=0; flag=0; } } if(key_C==0) { delay1(5); if(key_C==0) { flag=1; } }17//减//返回显示界面//按键 C 关闭蜂鸣器报警功能if(key_D==0) { delay1(5); if(key_D==0) { flag=0; } } }//按键 D 打开正常报警功能3.2.2 蜂鸣器模块蜂鸣器主要有提醒和报警两个功能 提醒功能：针对 pm2.5,对于 pm2.5 超过设定阀值时，蜂鸣器开始响 500ms，不响 2500ms，从而起到提醒功能。 报警功能: 针对 VOC 等级，VOC 等级测可测可燃性气体，当可燃性气体到达 一定浓度时，非常危险，因此蜂鸣器响的急促一点（响 300ms,不响 300ms） ，从而起到报警的效果。 关键代码如下： /*******************蜂鸣器报警函数*************************/ voidbaojinghanshu() { static unsigned intnum=0,num1=0; if(flag==0) { if(xs[3]==0x0d) //voc 是 D 等级时报警码 { num1++; if(num1&300) { buzz=0; //蜂鸣器响 delay1(1); } if(num1&300) { buzz=1; //蜂鸣器不响 delay1(1); if(num1==600) num1=0; }18}else if(pm25&T) { num++; if(num&500) { buzz=0; delay1(1); } if(num&500) { buzz=1; delay1(1); if(num==3000) num=0; } }else { buzz=1; } }else { buzz=1; } if(flag==0) { led=0; }else { led=1; } }//PM2.5 的提醒功代//蜂鸣器响//蜂鸣器不响//蜂鸣器不响//蜂鸣器不响//led 灯亮，表示报警功能正常打开//led 灯灭，表示报警功能关闭3.3. 主要算法 3.3.1 帧数据的校验算法原理帧数据的校验原理： 该函数将数组的第一个元素至倒数第二个元素分别相加后求 和，再将其和取反+1，然后将结果送至主函数。在主函数里面，将结果与数组的 最后一位（即校验值）相比较，如果相等，则帧数据校验成功，否则丢弃该帧数19据。 ? 本实验中根据求和校验函数实现传感器输出串口数据帧的校验功能。如下： ? 求和校验函数： ********************************************************************/ unsigned char FucCheckSum(unsigned char *i,unsigned char ln) { unsigned char j,tempq=0; i+=1; for(j=0;j&(ln-2);j++) { tempq+=*i; i++; } tempq=(~tempq)+1; return(tempq); }低脉冲率与灰尘浓度的关系转换算法：? 根据传感器资料，数据帧的第 3 数是： “低脉冲率整数部分” ，第 4 位是“低 脉冲率小数部分” 。因此，低脉冲率可由：buff[3]*100+buff[4]，得到。 ? 根据低脉冲率与灰尘浓度对照表， 以线性关系和 20.00%与 400μg/m3 为参考， 将低脉冲率乘以 0.2，得到灰尘浓度。即通过：pm25*2/10，得到。3.4 主要函数 3.4.1 求和校验函数该函数实现传感器输出串口数据帧的校验功能。 * 函数名: ucharFucCheckSum(uchar *i,ucharln) * 功能描述:求和校验（取发送、接收协议的 1\2\3\4\5\6\7 的和取反+1） * 函数说明:将数组的元素 1-倒数第二个元素相加后取反+1 （元素个数须大于 2） ********************************************************************/ unsigned char FucCheckSum(unsigned char *i,unsigned char ln) { unsigned char j,tempq=0; i+=1; for(j=0;j&(ln-2);j++) { tempq+=*i; i++; } tempq=(~tempq)+1; return(tempq); }20主程序中有 i=FucCheckSum(buff,9); //取由接收到的数据计算出的校验值 if(i==buff[8]) //判断校验值是否相等 { ??? } 校验原理：数据在发送前通过对数据帧中的数据求和取反加一，得到一个校验 值（随数据传送到接收端） ，在接收端接收到数据后对数据进行同样的处理之 后，也得到一个值，通过与接收的检验值的比较，如果两者相等，则说明数据 传送无差错，反之，数据传送错误，就丢弃此次数据。3.4.2 串口初始化函数该函数实现单片机的串口初始化，将串口设定为波特率 9600，数据位 8，停止位 1，效验位无。 * 功能描述:串口初始化 * 函数说明: ********************************************************************/ voiduart_int(void) { SCON = 0x50; PCON = 0x00; TMOD|= 0x20; TH1 TL1 TR1 EA ES } = 0xFD; = 0xFD; = 1; = 1; = 1; 效验位无 //定时器工作方式 2 //baud*2 /* 波特率 9600、数据位 8、停止位 1。 //REN=1 允许串行接受状态，串口工作模式 13.4.3 串口中断函数该函数实现串口中断接收，并将接收的数据整理出完整的一帧，同时将接收标置 置位。 ********************************************************************/ * 功能描述:串口中断 * 函数说明:用于接收传感器的数据帧，每帧 9 个数据 ********************************************************************/ void Serial() interrupt 4 { RI=0;21i=SBUF; if(i==0xff) { ct=0; buff[ct]=i; } else if(i==0x18) { ct=1; buff[1]=i; } else { ct++; buff[ct]=i; if(ct==8) buffnew=1; } }//SUBF 接受/发送缓冲器 //判断数据头//接收满 9 个数据后，buffnew 置位四. 调试分析4.1 硬件组装和程序的下载调试 4.1.1 硬件组装和连接? 将单片机最小系统板、LED 数码显示模块、PM2.5 传感器模块合理的分配在 底板上，并用螺丝钉固定。 ? 将最小系统板和 LED 数码管的 VCC 和 GND 线分别链接在底板上的 VCC 和 GND 引脚上。 ? 将最小系统板上的 RXD 和 TXD 分别连接在传感器模块的第 4 和第 2 引脚接 口。 ? 将 LED 数码管的 A、B、C、D、E、F、G 段分别对应连接在单片机 P0.0 和 P0.7 引脚上，将 LED 数码管的 A1、A1、A3、A4 位选分别链接在单片机的 P2.0 和 P2.3 引脚上。 ? 将 PM2.5 检测模块的 VCC 和 GND 连接到底板上 ? 插上下载线，硬件连接完毕。4.2 调试过程中出现的问题 4.2.1STC 单片机程序下载失败原因分析在做实验的过程中， 有许多同学的实验板出现了向单片机里面下载程序失败22的现象，我在此将原因及解决办法总结如下： 由于 STC 单片机下载程序主要分三部分：单片机最小系统、下载电路、计算机 端，所以我们下载失败一般从这三个方面来解决问题。 ? 单片机损坏：比如有的单片机内由于 ISP 系统引导码出错，能运行之前 下载进的程序，但不能下载程序；或者单片机已损坏。 ? PL2303 的晶振不是 12M。 ? 接线错误：如：TXD、RXD 接反。 ? 下载软件的问题：最好使用 STC_ISP 最新版本，在 Win7 系统中有时可 能要以管理员身份运行。 ? COM 口设置错：一般下载时会提示打开串口失败。 ? 单片机的型号设置错：一般下载时会提示不是此型号的单片机。 ? 波特率太高：适当调低一点或许有用，高、低波特率都选 1200。 ? 操作步骤的问题：注意先点电脑上的下载按钮后给单片机上电。 特 别 的 ， 本 次 实 验 中 在 串 口 连 接 中 ， 空 气 质 量 传 感 器 的 PIN4 （ 输 出 脚 OUT1/TXD/VOC 等级）和单片机 P3.0（RXD）的连接，需下载程序后再连接。 因为 51 单片机只有一个 P3.0（RXD）串口通信的接收端，而下载程序就是通过 51 单片机的 P3.0（RXD）接收端口，所以不能同时连接共用，否则会导致程序 不能下载到 51 单片机中。在此也给出调试程序时，正确的下载程序顺序如下： 1.装载好要烧的单片机程序。 2.设置单片机型号，COM 口，波特率等参数。 3.点击 “下载”。 4.给单片机上电。 5.下载软件显示：正在下载.... 6.下载完成。4.2.2 LED 数码管显示模块问题分析由于本实验中能够同时检测 VOC 挥发性有机气体和 PM2.5 浓度。四位 LED 数码管第一位显示 VOC 气体浓度，后三位显示 PM2.5 浓度。VOC 气体根据浓 度，输出 A、B、C、D 共 4 个等级。PM2.5 输出量程为 0—1000μg/m3。这两个 检测指标都属于空气质量检测指标，但是并没有关联性，两者采用的是不同的函 数关系转换算法。所以实验过程中出现了显示的 A、B、C、D 4 个等级和 PM2.5 浓度之间并没有对应关系。 （A 等级也可能对应 PM2.5 显示值很大，C 等级反而 更小） ，这是正常现象。234.2.3 程序下载好之后，不能立即正常显示原因分析因为在空气质量传感器模块，对于 PM2.5 检测单元，采用了光散射法测量原 理，实现空气粉尘的测量。使用该方法，是在传感器内置一个加热器，加热引起 气流上升使外部空气进传感器内部。另一方面采用一个 LED 作为发光源，另一 个光电传感器，通过测量光强度，从而判断空气粉尘的数量。 因此，此模块正常工作需要一定的初试加热时间，一般的，模块初次上电使用， 需要预热 5 分钟以上， 所以有一些同学的实验板在调试过程中出现了程序下载好 之后，数码管出现了还是一直显示 000，不能立即正常显示的现象，其实这是由 于模块需要预加热而产生的正常现象。4.3 调试过程的注意事项? 传感器必须垂直安装，远离人工气流，如风扇。 ? 粉尘传感器利用红外线的 LED 和可见光截止的电传感器，在光学区域灯光 的辐射会影响粉尘传感器的输出准确度。 ? 模块初次上电使用，需要预热 5 分钟以上。五. 心得体会这次空气质量检测仪设计任务，因为采用的是电子积木搭接的方案，所以实 现起来比较简单，但是要想把其中的原理弄明白还是要耗费一点时间的，本次设 计任务的软件部分涉及到单片机串口通信程序、数据的帧校验原理程序、数码管 动态显示、延时函数等，硬件部分涉及到单片机模块、空气质量检测仪模块、数 码管模块、按键模块、蜂鸣器模块、LCD1602 液晶显示模块，而本次设计任务 的重点就在于基于单片机的软件系统设计部分的理解。 通过数据帧的求和校验函数，我明白了这样一种简单的数据校验方式，即数 据在发送前通过对数据帧中的数据求和取反加一，得到一个校验值（随数据传送 到接收端） ， 在接收端接收到数据后对数据进行同样的处理之后， 也得到一个值， 通过与接收的检验值的比较，如果两者相等，则说明数据传送无差错，反之，数 据传送错误，就丢弃此次数据。这与我们在《信息论》课程中的信道编码里的监 督码元以及在《计算机通信网》课程中的数据的 CRC 循环冗余校验，具有一致 的目的。 通过数码管的显示模块， 我进一步了解了数码管的段码和位码在数码管显示 时的段选和位选上的具体作用机制，0xfe（）这样一个位码，选择最低 位数码管显示，然后 0xc0（）这样一个段码，使该数码管显示数字 0。24通过串口中断处理函数， 我进一步复习了单片机的中断处理机制以及对串口 通信时的工作方式的设置。 通过主程序流程图的设计，我也对整个系统的处理机制有了更深的了解，同 时也再次熟悉了 Microsoft Office Visio 流程图绘制软件基本操作。 对于我来说，此次课程设计使我收获了很多。通过对同学们的各个模块的讲 解以及对程序代码的逐句分析，在帮助他人的时候，也让我更加深入对单片机的 理解，这不单单是知识的收获，更多的是分析问题、解决问题的方法和实践动手 能力的锻炼。通过这次设计，我还学习到要做一个东西，要注意模块化思想，先 逐一攻破每个模块，最后再将各模块整合到一起形成一个完整的东西，这对我们 以后的学习和工作都很有用处。25}