MC9S12XS单片机大作业红外线报警器.doc

上海电力学院实验报告实验课程名称：嵌入式系统 实验项目名称：红外线报警器 班 级： 姓名： 学号： 成绩：_ 实验时间：_一、 实验目的1. 进一步熟悉codewarrior嵌入式开发系统的软硬件环境，c语言、调试方式；掌握其使用方法及调试方式，会建立并设计一个比较大、包含三个以上实验模块块的工程，并在机子上运行程序，显示试验结果。2. 回顾本学期学过的多个模块（定时器、串行口、数码管、液晶lcd显示、键盘中断等）及其作用，进一步巩固，熟悉本学期所学模块内容，能充分掌握嵌入式系统的基本操作。3. 理解红外线报警器的工作原理。通过红外线报警器的设计实验，学会将几个模块连接在一起完成一定的功能。4. 在本实验中用到pwm、定时器输入捕捉、led等模块： a) 理解用定时器实现计数定时基本工作原理以及实现方法，会根据计数器原理设计一个倒计时的计数器 。（定时器实现溢出中断接线图见图1）b) 理解led小灯的基本原理（见图2、图3和图4），理解led小灯的显示和编程方法。c) 理解pwm模块的接口及原理，利用pwm模块输出需要的脉冲波，理解占空比的含义。（如图）d) 理解定时器输入捕捉的原理及接口，学会使用定时器输入捕捉来判断沿跳变。图1：定时器实现溢出中断接线图vcc导线接插点 pta口（key1-8）pta0 pta1 pta2 pta3 pta4 pta5 pta6 pta7(a) 25%的占空比图1 pwm占空比示意图时钟pwm(b) 50%的占空比时钟pwm(c) 75%的占空比时钟pwm红外线模块介绍：红外线是著名科学家赫歇尔在一次科学实验中发现的，他发现在太阳的可见光线以外存在着一种神奇的光线，人的肉眼无法看见这种光线，但它的物理特性与可见光线极为相似，有着明显的热辐射。由于它位于可见光中红光的外侧，故而称之为红外线，红外线的波长范围很宽，介于0.751000微米之间，频率低于可见光。红外传感器模块(如图4-22所示)用来测量障碍物的距离，由红外发射管和红外接收管组成。其基本原理是：发射管发射红外光，当前方没有障碍物时，红外线就一直往前照射，一旦遇到障碍物后，红外光就会反射回来。红外线的反射光愈强，则说明障碍物的距离愈近。但当障碍物表面是黑色时，红外线容易被吸收，从而使反射光的强度减弱，这是它的不足之处。对于其他颜色的障碍物红外线都有很好的反射效果。接口说明：ir-接收信号引脚图4-22红外传感器模块实物图vcc-给传感器提供电源+5vgnd-给传感器提供电源的地isr-发射信号引脚注意：在实际做实验时，isr引脚接mcu的某个i/o口(有pwm功能的i/o口)，mcu在该引脚上产生40khz的方波。ir引脚接mcu的某个i/o口(有输入捕捉功能的i/o口)，当有反射的红外信号时，在该引脚上会产生下降沿。例如：用mc68hc908gp32作为主控mcu时，isr可以接ptd4/t1ch0，用t1ch0通道pwm输出38khz的方波；ir接ptd5/t1ch1，用定时器1通道1进行输入捕捉。接收管实质是一种光电二极管，将光信号转变为电信号的元件。它的特点是被特定频率的光照射后，其阻值变小，光电二极管中就会有电流，光强度越大，阻值会越小。+5vgndrvc检测点c光电二极管p图4-23 红外接收管原理图接收管原理图如图4-23所示。当没有光照射时，光电二极管p的阻值很大，vc0；当有光照射时，并随着光照强度的增大，vc也逐渐增大，vc最大值+5v。这样检测c点电压值就可以判断是否有障碍物，以及障碍物的大致距离。实验原理以及设计思路1. 现在日常生活中，人们越来越重视自身的安全情况，尤其是家庭的防盗，报警功能越来越被人们所重视，而红外线报警是一种比较普遍的报警器。2. 红外线报警器拥有四个端口：1）ir：接受端口 2）isr：发射信号端口 3）vcc：电源端口 4）gnd：接地端口3. 要完成本实验，首先需要了解红外线报警模块的工作原理。本实验要用到实验箱上的pwm模块来做为红外线的发射信号，（原来的想法是利用定时器来完成，但是后来发现如果用定时器来做脉冲信号，那么我所得到的脉冲信号的频率不够，红外线发射的频率需要在khz级别，而使用定时器得到的脉冲只有几十到几百hz，所以后来我选用了pwm模块作为脉冲信号的输出）。发射信号确定，接着就是完成接收功能，在接受功能这块，我犯了个极 大的错误这个错误让我一直无法完成我的接受功能，红外线模块的接收端，当接收端收到反射的红外线时，接收口就会产生一个下降沿信号，而我把下降沿信号当作是低电平来处理了，只是简单的在pota口来判断是否变为低电平，所以一直无法正确接受。当我意识到这个问题后，我及时的将接收功能使用定时器的输入捕捉来完成。以下为接口图，定时器输入捕捉功能为t口。图4-7 core3接口图4-8 core4接口定时器输入捕捉功能设置程序：定时器系统控制寄存器1：tscr1定时器系统控制寄存器2：tscr2输入捕捉输出比较选择寄存器：tios ：tios寄存器的8位，iosx=1，即为选中那一位，将那一位设置为输出比较通道：iosx=0，即为将那一位设置为输入捕捉通道。这里我将第0位设置为输入捕捉功能。信号输出选择pwm模块中的0通道，即为试验箱上的pwm1口，定时器输入捕捉口pt口为gpio通用口，pt0为31口即gpio47口。最后将红外模块的接收端ir接在pt0口上，信号输出端接在pwm1口上，vcc和gnd分别接在5v和gnd上。运行程序，当红外线被反射被接收端接受到时，就会进入中断，运行中断服务程序。二、 实验设备1. pc机（已安装codewarrior）2. s12嵌入式开发实验箱3. 红外线模块 三、 实验步骤1. 打开codewarrior软件，以pwm主程序为框架，根据设计思路在增加ic.c、ic.h、led.c、led.h、isr.c、isr.h等文件进行代码编辑。a) 在ic.c中，进行定时器输入捕捉初始化设置，在led.c文件中，编写小灯亮的程序，该程序用作捕捉到信号时中断调用的程序。2. 对实验箱进行接线。3. 编译程序，擦除，写入，运行，观察结果：当手挡住红外模块时，小灯会由暗变亮，或者直接使用鼠标上的红外线光照射模块的接收端，小灯也会由暗变亮。四、 实验关键代码程序描述：当红外线模块接收到信号时，接收端会产生一个下降沿信号，这个信号送入pt0口，由具有输入捕捉功能的pt口定时器来判断，当有下降沿信号进入时，程序就会产生中断，调用中断处理程序，亮起小灯。在本程序中，tcl4的值即为设置是下降沿捕捉还是上升沿捕捉，这里我设置的是沿跳变捕捉，即为上升和下降都捕捉。实验关键代码截图：【main.c】/-*/工 程 名:dg128脉宽调制(pwm) */硬件连接:ptp.0,即定时器1通道0(4脚)接指示灯或蜂鸣器 */程序描述:通过对pwm占空比的调节实现现指示灯的渐亮的功能当占空比为100时 */ 再从0逐渐增加 */目 的:学习freescale hc(s)12(x)列定时器脉宽调制功 */日 期:2007.01.11 */-嵌入式系统使用hcs12微控制器的设计与应用教学实例-*/头文件#include includes.h /总头文件int main(void) int8u period,duty; int8s inc; disable_interrupts; /关总中断 /1.芯片初始化 mcuinit(); /2.模块初始化 pwminit(0,1,0); /初始化pwm的0通道,正极性,左对齐 /3.内存初始化 period = 0x22; duty = 0x00; inc = -1; ddra=0xf0; porta=0xff; /主循环 while(1) if (duty=period | duty=0) inc = -(inc); duty += inc; pwmsetting(0,period,duty); pwme |= 0x01; /允许通道0 delay(5500); /延时 【pwm.c】/pwm.c脉宽调制-*/本文件包含: */ (1)pwminit:pwm初始化 */ (2)pwmsetting:设置pwm周期和占空比设置 */-*/头文件#include pwm.h /脉宽调制头文件/pwminit:pwm初始化-*/功 能:pwm初始化,a,b时钟频率均设为8mhz */参 数: */ channel-通道号,polarity-极性,align-对齐方式, */ polarity:0-负极性,1-正极性,align:0-左对齐,1-中心对齐 */返 回:无 */-*void pwminit(int8u channel,int8u polarity,int8u align) int8u i,j; /1 禁止通道channel j = 0x01; for (i=0; ichannel; i+) /禁止通道channel j = j1; pwme &= j; /2 pwm时钟源选择,选择x时钟作为channel的时钟源 j = 0x01; for (i=0; ichannel; i+) j = j1; pwmclk &= j; /3 设置a,b的时钟频率 switch (channel) /通道0,1,4,5使用a时钟,a时钟频率=19.6608mhz/128 case 0: case 1: case 4: case 5: pwmprclk |= 0x07; break; /通道2,3,6,7使用b时钟,b时钟频率=19.6608mhz/128 case 2: case 3: case 6: case 7: pwmprclk |= 0x70; break; default: break; /4 确定channel输出极性 j = 0x01; if (polarity = 1) /正极性 for (i=0; ichannel; i+) j = j1; pwmpol |= j; else /负极性 for (i=0; ichannel; i+) j = j1; pwmpol &= j; /5 确定channel输出方式 j = 0x01; if (align = 0) /左对齐 for (i=0; ichannel; i+) j = j1; pwmcae &= j; else /中心对齐 for (i=0; ichannel; i+) j = j1; pwmcae |= j; /6 清0通道channel计数器 pwmcnt0 = 0; /pwmsetting:pwm周期和占空比设置-*/功 能:根据参数设置f周期和占空比 */参 数: */ period=pwm周期所占用的时钟周期个数 */ duty=pwm占空比所占用的时钟周期个数 */ channel=所要设置的通道号(07) */返 回:无 */说 明:duty的值=period的值,并且两者的值都在0255之间 */-*void pwmsetting(int8u channel,int8u period,int8u duty) switch(channel) case 0: pwmcnt0 = 0x00; /清通道0计数器 pwmdty0 = duty; /设置周期寄存器 pwmper0 = period; /设置占空比寄存器 break; case 1: pwmcnt1 = 0x00; /清通道1计数器 pwmdty1 = duty; /设置周期寄存器 pwmper1 = period; /设置占空比寄存器 break; case 2: pwmcnt2 = 0x00; /清通道2计数器 pwmdty2 = duty; /设置周期寄存器 pwmper2 = period; /设置占空比寄存器 break; case 3: pwmcnt3 = 0x00; /清通道3计数器 pwmdty3 = duty; /设置周期寄存器 pwmper3 = period; /设置占空比寄存器 break; case 6: pwmcnt6 = 0x00; /清通道6计数器 pwmdty6 = duty; /设置周期寄存器 pwmper6 = period; /设置占空比寄存器 break; case 7: pwmcnt7 = 0x00; /清通道7计数器 pwmdty7 = duty; /设置周期寄存器 pwmper7 = period; /设置占空比寄存器 break; default: break; 【isr.c】 /isr.c中断处理函数-*/功 能: */ (1)定义中断处理函数 */-*/头文件#include isr.h /中断处理函数头文件#pragma code_seg _near_seg non_banked /isr_timerchan0:输入捕捉中断函数-*/功 能:当开关状态发生变化时，小灯的状态随之变化 */-*_interrupt 8 void isr_timerchan0(void) disable_interrupts; /关总中断 leddrive(); tflg1 |= (1c0f); /清除输入捕捉标志位 enable_interrupts; /开总中断 【ic.c】/ic.c输入捕捉-*/本文件包含: */ (1)icinit:输入捕捉系统配置初始化 */-*/头文件#include ic.h /输入捕捉头文件/icinit:初始化输入捕捉系统配置-*/功 能:初始化，设置通道0为沿跳变输入捕捉 */参 数:无 */返 回:无 */-*void icinit(void)tscr1 = 0; /禁止时钟tios = (10); /设置通道0为输入捕捉功能tctl4 = 0x03; /设置上升沿和下降沿输入捕捉tie = 0x01; /允许通道0中断tscr2 = 0x06; /不允许溢出中断，分频因子为64tscr1 |=(1ten); /时钟计数【led.c】/led.c小灯驱动-*/本文件包含: */ (1)ledinit:定义控制小灯的mcu的i/o引脚为输出 */ (2)leddrive:根据当前小灯状态驱动小灯亮、暗 */ 当前小灯亮，则驱动小灯变暗 */ 当前小灯暗，则驱动小灯变亮 */硬件连接: */ (1)本处的小灯是一个发光二极管,由mcu的i/o引脚控制 */ (2)控制引脚=高电平时,小灯暗;反之,小灯亮 */-*/头文件#include led.h /小灯驱动头文件/ledinit:定义控制小灯的mcu引脚为输出-*/功 能:定义控制小灯的mcu引脚为输出,并使小灯初始为暗 */参 数：无 */返 回：无 */-*void ledinit(void) /i/o初始化 light_d|=1light_pin; /令指示灯引脚为输出 light_p|=1light_pin; /初始时，指示灯暗/led_l_a:根据当前小灯