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智能教室签到器的设计智能教室签到器的设计摘要：自制光电传感器,以MCS-51系列单片机为核心,采用串口扩展输出,多层次查表编程。此到器的设计原理大致可归纳为:插卡 光电传感器 MCS-51单片机系统 串口显示(LED)。光电传感器把插卡的二进制编码变成开关量，送入单片机的I/O口。在单片机的外部存储器中事先存入全班同学的学号（或编号），当I/O口传来卡片编码时，单片机即在存储器中查找与该卡码相对应的学号，找到后经串口输出给显示器，并作状态纪录为1，而未经查询的学号，其状态纪录为0（初始值）。片中专门作了一个调出该状态纪录的程序段，只要按下相应的功能键，缺勤者的学号就“水落石出”，实现了“点名，只点未到者”的设计初衷。编程中也把无效卡、重复卡和操作出错（如插反了）等情况作了考虑，当出现这些情况时，主程序踏步，显示器会出现“E”、“-”符号并伴有蜂鸣告知。学生手持的卡片（签到卡）没有特殊要求，手头的废旧卡片（如电信卡）即可。废物利用，既不用学生花一分钱，又符合绿色环保的设计理念。并解决了光电转换、识别存储、调出显示等实用技术问题。关键词：光电传感器、自动签到器、 MCS-51单片机、74LS373芯片、AT89C51 、4LS164等。Label in the intelligence classroom arrives the design of machineAbstract:The self-made optoelectronics spreads a feeling machine and takes the serieses MCS-51s single slice of machine as core, the adoption string expands exportation, the multilayers check a watch plait distance.This design principle that arrives a machine mostly can induce for:put card the optoelectronics spreads a feeling machine MCS-51 single slice of machine system string shows(LED).The optoelectronics spreads a feeling machine put the binary system coding of card to become amount of switch, send into the I of single slice of machine|O.In advance deposit a registration number(or serial number) of classmate in the external saving machine of single slice of machine, be I|when the O spreads card coding single slice of machines checking to seek in the saving machine is opposite with the cards code should of registration number, outputs to the display through the string after finding out, and make appearance to record to 1, but havent yet the registration number of search, its appearance records to 0(initial value).Exclusively made a procedure segment that adjusts one appearances record in the slice, as long as you press homologous function key and lack frequently the registration number of forwater rockslide and carried out the design original intention of roll call, the one who order non-arrival.Weave a distance in also come amiss(if putting is anti-) invalid card, repeated card and operation when the circumstance made consideration and was to appear these circumstances, the main procedure marks time, the display will appear E, - the sign combine a companion to have Feng to blare to tell.The card(the label arrives card) that students hand holds has no special request, in hand discard old card(like telecommunication card) then.Recycle waste products, since need not student spends penny money, and then design principle according to green environmental protection.Also solving an optoelectronics conversion and identifying is saving and adjust to show etc. practical technique problem.Key words:The optoelectronics spreads feeling machine and MCS-51 single slice of machine, 74 LS373 chipses and AT89 C51 、4 LS164 and LED show etc.目 录1 传感器简介51.1 光电式传感器的工作原理51.2、光电式传感器的作用61.3、光电式传感器目前最好成绩62 MCS - 51 单片机简介62.1 MCS - 51 单片机串行接口简介62.2 MCS - 51 单片机串行接口的工作方式62.3 MCS - 51 单片机串行接口的电平转换73.系统主要器件介绍93.1 AT89C51的简介93.1.1 MCS - 51 单片机中的AT89C51原理图93.1.2 AT89C51 的特点93.1.3 通信协议与波特率103.1.4 AT89C51 串行口工作方式103.1.5 AT89C51 单片机及其串行接口简介133.1.6 AT89C51 单片机串行口的工作方式143.2 74LS373芯片的介绍153.2.1 74LS373引脚图内部结构原理图电路连接图153.3 6264芯片的简介173.3.1 62648k8 CMOS静态RAM 173.4 74ls164的介绍194.拼组器件简介204.1 光电传感器204.2 单片机和存储器214.3 串口输出显示器224.4 喇叭驱动控制模块224.5 软件设计234.6 编制程序254.6.1 AT89C51 单片机的串口初始化254.6.2 AT89C51 单片机串行通信的汇编语言程序代码如下：264.6.3 AT89C51 单片机发送子程序274.6.4 卡码与学号编制子程序294.7 LED显示304.7.1 LED点阵304.7.2 LED 显示的工作原理314.8 结束语31【参考文献】33谢 辞341 传感器简介我国国家标准( GB7665 - 87 ) 中说, 传感器(Transducer/ Sensor) 的定义是:“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。”我们的定义是:传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。这一定义包含了以下几方面的意思: 传感器是测量装置,能完成检测任务; 它的输出量是某一被测量,可能是物理量,也可能是化学量、生物量等;它的输出量是某种物理量,这种量要便于传输、转换、处理、显示等等,这种量可以是气、光、电量,但主要是电量; 输出输入有对应关系,且应有一定的精确程度。一般传感器只能测量一个量,多功能传感器能同时测量几个量,并分别转换成相应的电信号。研制不仅能测量某一点的物理量或化学量,而且能够测量二维图象的传感器,将物体、图形、文字等具有二维的图象转换成电信号。1.1 光电式传感器的工作原理传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。这种传感器把光信号转换成为电信号,它直接检测来自物体的辐射信息,也可以转换其他物理量成为光信号。其主要的原理是光电效应:当光照射到物质上的时候,物质上的电效应发生改变,这里的电效应包括电子发射、电导率和电位电流等。显然,能够容易产生这样效应的器件成为光电式传感器的主要部件,比如说光敏电阻。这样,我们知道了光电传感器的主要工作流程就是接受相应的光的照射,通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能,然后通过放大和去噪声的处理,就得到了所需要的输出的电信号。这里的输出电信号和原始的光信号有一定的关系,通常是接近线性的关系,这样计算原始的光信号就不是很复杂了。其他的物理传感器的原理都可以类比于光电式传感器。光电二极管(photodiode) 又称光敏二极管,它是利用光电效应制成的单PN 结光敏器件。其特点是在没有光照的情况下,反向电阻呈高阻态,一旦有光照射时反向漏电流迅速增大,反向电阻急剧降低。光电二极管可用于光电式传感器、光电输入机、光电转换自动控制器以及光电读出装置中。1.2、光电式传感器的作用人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了,为适应这种情况,就需要传感器。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。1.3、光电式传感器目前最好成绩光电式传感器非接触地探测物体,广泛用于许多自动化领域,如管理系统、机械制造、包装工业等。西门子是行业中的领头羊,从直径只有4mm、可探测距离50mm 的BERO 微型接近开关到传输距离达25m 耐用方形K80 传感器, 再到极精密的BERO 激光传感器,传输距离达50m。2 MCS - 51 单片机简介2.1 MCS - 51 单片机串行接口简介MCS - 51 单片机引脚中P310 (10 脚) 为RXD (串行输入口) ,P311 (11 脚) 为TXD (串行输出口) 。MCS - 51 单片机串行接口为全双工, 即它可以同时发送和接收。两个串行口寄存器通过特殊功能寄存器SBUF 来访问。即写入SBUF 装入发送寄存器、读SBUF 访问物理上分开的接收寄存器, 两个缓冲器共用一个地址99H。2.2 MCS - 51 单片机串行接口的工作方式MCS - 51 单片机串行接口有四种工作方式，通讯只使用方式1 ,2 ,3。方式0 主要用于扩展并行输入输出口。方式0 : 在方式0 状态下, 串行口为同步移位寄存器方式,其波特率是固定的,为fo sc / 12。数据由RXD 端输入, 同步移位脉冲由TXD 端输出,发送、接收的是8 位数据,低位在先。方式1 : 在方式1 状态下, 串行口为8 位异步通讯接口, 一帧信息为10 位, 1 位起始位(0) ,8 位数据位(低位在先) 和1 位停止位(1) ,波特率可变。方式2 和3 : 串行口在方式2、3 时,为9 位异步通讯接口, 发送、接收一帧信息由11 位组成, 即起始位1 位(0) , 数据位8 位(低位在先) , 1 位可编程数据位(第9 位数据位) 和1 位停止位(1) 。方式2 的波特率固定为fo sc / 64/2SMOD ,即fo sc / 32 或fo sc / 64。方式3 的波特率可变。2.3 MCS - 51 单片机串行接口的电平转换RS - 232C的标准规定:逻辑“0”为+ 5 + 15V 之间, 逻辑“1”为- 5 -15V 之间, 而MCS - 51 单片机串口电平为T TL 电平, 因此必须要通过电平转换才能符合串行通讯标准。图1 RS - 232C 电平转换芯片电平转换采用MC1488 和MC1489 , 图1为它们的管脚图。MC1488 输入电平为T TL电平,输出电平为RS - 232C 电平。MC1489 输入电平为RS - 232C 电平,输出电平 为T TL 电平。以上两个专用芯片除了电平转换外, 还实现了正、负逻辑电平的转换。图2 为MCS - 51 单片机串口的实际转换尖峰脉冲及各种噪声干扰,串口电路中加了二片TIL117 光电耦合器,增强数据传送的可靠性。电路连接图。考虑到现场干扰因素,为了抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰,串口电路中加了二片TIL117 光电耦合器,增强数据传送的可靠性。图2 MCS - 51 单片机串行接口转换电路MCS - 51 单片机系统波特率设为2400 ,串口工作方式1 ,汇编语言如下:MOV TMOD , # 20H ;定时器1 工作,方式2MOV TH1 , # 0F3H ;装8 位计数器常数MOV TL 1 , # 0F3H ;SEA TB TR1 ;允许定时器1 工作MOV SCON , # 50H ;串口按方式1 工作,允许串行接收MOV PCON , # 80H ;SMOD 置位3.系统主要器件介绍3.1 AT89C51的简介3.1.1 MCS - 51 单片机中的AT89C51原理图，及工作原理的介绍图3 AT89C51的引脚排列3.1.2 AT89C51 的特点AT89C51 是ATMEL 公司采用CMOS 工艺生产的低功耗、高性能8 位单片机，与MCS-51 单片机兼容，其功能特点为:(1) 4K 字节闪烁存储器(FLASH )，可进行1000 次写。(2)静态操作，外接OHZ-24MHZ晶振。(3)三层程序存储器琐。(4) 128 字节内部数据存储器(RAM )。（5）32 跟可编程输入/输出线。(6)两个6 位定时/计数器。(7)六个中断源。(8)一个可编程串口。(9)支持低功耗模式和掉电模式。图4 AT89C51 与数字电台的串行通信Atmel 公司的AT89C51 单片机，是一种低功耗、高性能的、片内含有4KB Flash ROM 的8 位CMOS 单片机，工作电压范围为2.76V（实际使用+5V 供电），8 位数据总线。它有一个可编程的全双工串行通信接口，能同时进行串行发送和接收。通过RXD 引脚（串行数据接收端）和TXD 引脚（串行数据发送端）与外界进行通信。3.1.3 通信协议与波特率数字电台与单片机、终端主控机的通信协议为：通信接口标准串行RS232 接口，9 线制半双工方式；通信帧格式1 位起始位，8 位数据位，1 位可编程数据位，1 位停止位；波特率1200baud。数字电台选用Motorola 公司的GM 系列车载电台，工作于VHF/UHF 频段，可进行无线数传（9 线制标准串行RS232 接口），也可进行话音通信；采用二进制移频键控（2FSK）调制解调方式，符合国际电报电话咨询委员会CCITT.23标准。在话带内进行数字传输时，推荐在不高于1200b/s 数据率时使用。实际使用时，电台工作于220240MHz 频率范围，采用半双工方式（执行收、发操作，但不能同时进行）即可满足系统要求。3.1.4 AT89C51 串行口工作方式AT89C51 串行口可设置四种工作方式，可有8 位、10 位和11 位帧格式。本系统中，AT89C51 串行口工作于方式3，即每帧11 位的异步通信格式：1 位起始位，8 位数据位（低位在前），1 位可编程数据位，1 位停止位。发送前，由软件设置第9 位数据（TB8）作奇偶校验位，将要发送的数据写入SBUF，启动发送过程。串行口能自动把TB8 取出，装入到第9 位数据的位置，再逐一发送出去。发送完毕，使TI=1。接收时，置SCON 中的REN 为1，允许接收。当检测到RXD（P3.0 端有“1”到“0”的跳变（起始位）时，开始接收9 位数据，送入移位寄存器（9 位）。当满足RI=0 且SM2=0 或接收到的9位数据为1 时，前8 位数据送入SBUF，第9 位数据送入SCON 中的RB8，置RI 为1；否则，这次接收无效，不置位RI。串口方式3 的波特率由定时器T1 的溢出率与SMOD 值同时决定：方式3 波特率=T1 溢出率/n当SMOD=0 时，n=32；SMOD=1 时，n=16。T1 溢出率取决于T1 的计数速率（计数速率=fosc/12）和TI 预置的初值。定时器T1 用作波特率发生器，工作于模式2（自动重装初值）。设TH1 和TL1 定时计数初值为X，则每过2 8-X 个机器周期，T1 就会发生一次溢出。初值X 确定如下：X=256-fosc(SMOD+1)/384BTL本系统中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。2.3 AT89C51 与数字电台的硬件连接系统采用异步串行通信方式传输测量数据。利用单片机串口与数字电台RS232 数据口相连。电台常态为收状态（PPT=0，收状态；PPT=1，发状态），单片机P3.5 脚输出高电平。单片机使用TTL 电平，电台使用RS232 电平，由MAX232 完成TTL 电平与RS232 电平之间的转换。3 片光电耦合器6N137 实现单片机与电台之间的电源隔离，增强系统抗干扰性能。单片机通过带控制端的三态缓冲门74HC125、非门74HC14 控制电台的收发转换，以及指令的接收和数据发送。接收时，P3.5=1，c2=1，74HC125B 截止；P3.5 经74HC14 反相、光电隔离，使电台PPT 脚为低电平，将其置为接收状态；同时c1=0，74HC125A 导通，接收的指令由电台的RXD 端输入，经MAX232 电平变换、光电隔离、74HC125A 缓冲门，送入单片机RXD 脚。发射时，P3.5=0，经74HC14 反相、光电隔离，使电台PPT 脚为高电平，将其置为发射状态； 同时c1=1，74HC125A 截止，c2=0，74HC125B 导通，数据由单片机TXD 脚输出，经74HC125B 缓冲门、光电隔离、MAX232 电平变换，通过电台TXD 端口将数据发送出去初始化程序：BTL EQU 2FH；波特率放在内部RAM 的2FH 单元MOV TMOD，#21H；T0 方式1，16 位计数器，T1 方式2，串口用SETB TR0 ；启动T0MOV BTL，#0F3H ；波特率设定为1200MOV SCON，#0C0H；串口方式3，9 位数据，禁止接收接收及验证程序：NUM EQU 2BH；同步符个数值存放在内部RAM 的2BH 单元TEMP EQU 2CHROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55HDB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H ；20 字节同步符MIM DB WSC：3 字节密码WSCSETB P3.5 ；置电台收状态SETB REN ；允许串口接收A1：MOV NUM，#0；记录连续到同步符55H 的个数A2：JB RI，A2；串口有数据转A3A3：CLR RI；清接收中断标志MOV A，SBUF；读串口数据CJNE A，#55H，A1；不是同步符转A1INC NUM；收到的同步符个数加1MOV A，NUM；取收到的同步符个数CJNE A，#5，A2；未收够连续5 个55H 转A2A4:MOV NUM，#0；密码验证，记录收到密码字节数A5：MOV DPTR，#MIM；密码字符首址MOV A，NUMMOVC A，A+DPTR；查表取密码MOV TEMP，A；保存密码JB RI，A6；串口收完一个字节转A6A6：CLR RI；清接收中断标志MOV A，SBUF；读串口数据CJNE A，TEMP，A4；与密码不符转A4INC NUM；收到的密码个数加1MOV A，NUM；取已收到的密码字节数CJNE A，#3，A5；密码未收3.1.5 AT89C51 单片机及其串行接口简介(1) 由于单片机的串行输入输出均为TTL 电平，而PC 上的RS-232 接口采用RS-232标准的EIA 电平， 即RS-232 的逻辑0 电平规定为+5+15V 之间，逻辑1 电平为-5-15V 之间，因此要实现PC 和单片机之间的串行通信，其接口电路必须经过电平转换。方法1： 用MC1488 和MC1489 电平转换芯片实现单片机和PC 之间的电平转换可以将AT89C51 的串行口经传统的RS232C 电平转换器MC1488 发送器和MC1489 接收器完成电平转换，MC1488 将TTL 电平转换为RS232C 电平，供电电压为12V；AT89C51 有一个全双工UART 的串行I/O 口，用于实现单片机与PC 之间的串行通信。MC1489 则是把RS-232C 标准电平转换为TTL 电平，供电电压为+5V。PC 输出的电平信号经过MC1489 电平转换器转换成TTL 电平信号， 送到AT89C51 单片机的RXD端。AT89C51 单片机串行发送引脚TXD 端输出的TTL 电平信号经过MC1488 电平转换器转换成PC 可接收的电平信号，接到PC 的RXD 端。这种电路结构简单，可靠性好。但是如果利用此电路，必需要提供额外的12V 和12V 电源。方法2：利用MAX232 芯片实现AT89C51 单片机与PC 的RS-232C 标准接口通信电路MAX232 芯片是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS-232 标准的芯片。由于电脑串口RS-232电平是-10v 和+10v， 而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL 电平0 和+5v, MAX232 就是用来进行电平转换的, 它能将TTL 电平转换成RS-232 电平与PC 进行通信。该器件包含2 个驱动器、2 个接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F 电平。从MAX232 芯片中两路发送接收中任选一路作为接口， 要注意其发送、接收的引脚要对应。如使T1IN 接单片机的发送端TXD，则PC 的RS-232 的接收端RXD 一定要对应接T1OUT 引脚。同时，R1OUT接单片机的RXD 引脚，PC 机的RS-232 的发送端TXD 对应接R1IN 引脚。因为MAX232 的驱动能力，所以不需要额外加驱动电路3。方法3：计算机与单片机之间的通信采用主从方式, PC通过RS-232 接口, 经RS232-RS485 电平转换器与单片机相连。由于RS485 具有传输距离长、抗干扰能力强和多点通信能力, 因此便于现场设备和上位机之间的远距离通信, 通信时上位机和下位机的波特率设置必须一致。目前市场销售的RS232/RS485 转换器都可以完成此项任务，可采用MOXA 公司的A53，以实现RS232 与RS485 信号双向转换的功能。同时也可以采用MAX485 芯片,它主要实现AT89C51 的异步串行接口与RS232C 标准串行通行电路之间的电平转换.3.1.6 AT89C51 单片机串行口的工作方式及其与无线数字电台接口的软硬件设计与实现方法。发送程序：CLR P3.5；置电台发状态MOV B，#23MOV DPTR，#ROM-CHB1：CLR AMOVC A，A+DPTR；查表发送同步符和密码共24 字节INC DPTRLCALL SEND-CH；调发送单字节子程序DJNZ B，B1CLR AMOV DPTR，#7000H；外部RAM 数据首址，发送外部RAM 中的数据到电台B2：CJNE R4，#0，B3CJNE R3，#0，B3；R4R3= 发送字节数B3：MOVX A，DPTR；取数据INC DPTRLCALL SEND-CHCJNE R3，#0，B4CJNE R4，#0，B5B4：DEC R3LJMP B2DEC R3DEC R4LJMP B2SEND-CH：SETB TB8MOV SBUF，ADB 0，0，0，0，0，0，0，0JNB TI，$ ；延时4sCLR TIRET3.2 74LS373芯片的介绍3.2.1 74LS373引脚图内部结构原理图电路连接图单片机系统中常用的地址锁存器芯片74LS373以及coms的74hc373。是带三态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要一块74ls373芯片其引脚图与结构原理图、电路连接图如下：635其中a.1D8D为数据输入端b.1Q8Q为数据输出端c.E为输出控制端, 当E为低电平, 允许1Q8Q输出到OUT18上, 当E为高电平时, 输出线OUT18为浮空状态。d.G为数据愉入控制线, 当G为高电平时, 输出端1Q8Q的状态和输入端的状态相同, 当G为低电平时下降沿, 输入端1D8D的数据锁入到1Q8Q的位锁存器中。E G D QL H H H L H L L L L X Q 上表是74LS373的真值表，表中：L低电平；H高电平；X不定态；Q0建立稳态前Q的电平；G输入端，与8031ALE连高电平：畅通无阻低电平：关门锁存。图中OE使能端，接地。当G=“1”时，74LS373输出端1Q8Q与输入端1D8D相同；当G为下降沿时，将输入数据锁存。3.3 6264芯片的简介3.3.1 62648k8 CMOS静态RAM输入输出与TTL兼容，I/O端公共，三态输出，引脚大部分与6116兼容，与2764引脚兼容，两个正负逻辑选择端，单+5V电源，同类型号有：CDM6264、CXK5864、CXK5865、IDT7164、LC5565、KM8464、MN4464、MSM5165、MB81C78、uPD4364、uPD4464等。6264是8K*8位静态随机存储器芯片,采用CMOS工艺制造,单一+5V供电,额定功耗200mW,典型存取时间200ns,28线双列直插式封装。图7 6264的引脚分布 6264各引脚含义如下:A0-A12为地址线;CE是片选线;OE是读允许线;WE是写允许线.6264的操作方式如下:CE1CE2OEWE方式D0D7H*未选中高阻*L*未选中高阻LHHH输出禁止高阻LHLH读D outLHHL写D inLHLL写D in3.4 74ls164的介绍MCS-51单片机应用系统中, 如果串行口声作通讯时, 可用来扩展并行I/O口(设定串行口工作在移位寄存器、方式0状态下)。用于键盘和显示器接口时, 使用串行输入、并行输出移位寄存器74LS164, 每接一片74LS164可扩展一个8位并行输出口, 用以连接LED段选口作静态显示或键盘中的列线使用, 这种扩展方法在一般的单片机应用系统中经常见到。但是, 当串行口另作它用或不具备有串行口的单片机如(MCS-48系列)就不能用这种方法。下面我们介绍一种普通I/0口扩展74LS164的方法, 此种方法已成功地应用于我们研制的“ 标准热电偶毫伏信号发生器” 的显示电路中。普通I/O口扩展方法我们以口为例, 电路原理如图所示。其图8 扩展电路数据传送方式为:对位数据先将其最高位输至P1.7端, 使P1.6端发生从0到1的跳变然后再将次高位输至P1.7端, 使P1.6端发生从0到1的跳变;共循环8次, 即可将数据传送至74LS164中。再由74LS164传送给LED显示。设要将40H中的数据传送至74LS164中。使用41H、42H作中间暂存单元，则数据传送程序如下： MOV A , #08H ; MOV R0 , A MOV A , P1 ; ANL A , #3RH MOV 42H, A MOV A , 4OH ;LOOP:MOV 41H , A ANL A ,#80H ORL A ,42H MOV P1 , A ; ORL A , 42H MOV P1 , A ; ORL A , #40H MOV P1 , A ; MOV A , 41H RL A ; DEC RO CJNE RO, #00H ;LOOP RET4.拼组器件简介4.1 光电传感器光电传感器由若干高亮发光二极管、普通光敏二极管和电阻构成，其光电转换电路如图9所示。图9 光电传感器LED采用共阴极，位选码由82C79的OUTA口提供，段选码由OUTB口提供。LED驱动采用集成块74LS244和74HC138。4.2 单片机和存储器 数据处理和存储系统由AT89C51单片机、74LS373锁存器和6264数据存储器组成。电路原理见图6.光电传感器信号的前八线送单片机的P1口8位，作为二进制图6八位卡码；第九线送P3.4,用来辨认所读卡片是否有效；第十线送P3.2,选择由传感器输入信号/从存储器调出数据功能；S3状态送P3.3,确定本装置签到器/计时器用途；SP为系统蜂鸣器。4.3 串口输出显示器 学号按四位数字显示，故需四个LED显示块，为简化电路制作，采用8位串入并出移位寄存器74LS164扩展的四个级联8位并行输出口，如图7所示。芯片上A、B为串行数据输入端（RXD）；Q0Q7为并行数据输入端；CLK为同步时钟输入端（TXD）;MR为清除端；220电阻为对应LED的限流电阻。图74.4 喇叭驱动控制模块R5为滑动变阻器，用来调节喇叭的音量。信号经LM324放大后，由电阻R6和电容C2、C3组成的滤波器滤波后得到的信号送入到喇叭中。K1存歌曲K51/4拍K9音符5K13音符1K2开始唱弹的音乐K62/4拍K10音符6K14音符2K3开始唱歌曲K73/1拍K11音符7K15音符3K4调节音节K84/4拍K12音符0K16音符4附表4.5 软件设计本设计包括主程序流程图（如图10）、键盘中断服务程序流程图（如图11）和定时器T0中断服务程序（如图12）图10EA=0键盘扫描返回键值由键值确定键EA=1图11TR0=0in+m=节拍？唱我的祖国唱自己存放的音乐TR0=1m=节拍？flag=0?图12发光二极管与光敏二极管成对相向横装在有机玻璃插槽孔中（见图5），图5学生手持签到卡上的预置孔与此插槽孔位置对应，用卡片上预置孔的组合形态构成二进制数字编码（卡码）。电路中反相连接的光敏二极管与排阻构成多路分压器，分压点与单片机P1口八线和P3口两线相连。经测试，在普通室内灯光环境下，对应无光照和有光照两种情况，分压点处的电压变化分别在0.2V以下和4.6V以上，满足单片机I/O口的高低电平需要。4.6 编制程序系统在程序控制下运行，其主要工作流程图如图8所示。图84.6.1 AT89C51 单片机的串口初始化AT89C51 单片机串口初始化程序设计如下：MOVSCON ，# D0H ；串口工作在方式3 下，允许接收MOVPCON ，# 00H ; 令SMOD = 0MOVTMOD ，# 20H ; 定时器工作在方式2 下MOVTH1 ，#0FDH ；设置波特率为12500bpsMOVTL1 ，#0FDH ;SETB TR1;启动定时器1CLR T1；清T 1CLR R1；清 R1AGIN ：MOV A，# OFFH ; LCALLOUT ; 发送握手信号LCALL IN; 接收应答信号CJNE A，# 00H，AGIN.4.6.2 AT89C51 单片机串行通信的汇编语言程序代码如下：ORG 00HSTART: MOV SP,#60HMOV SCON,#01010000B ;设定串行方式;8 位异步，允许接收MOV P1,00HMOV TMOD,#20H ; 设定计数器1 为模式2ORL PCON,#10000000B ;波特率加倍MOV TH1,#0F3H ;设定波特率为MOV TL1,#0F3HSETB TR1 ;计数器开始计数AGAIN: JNB RI,$ ;等待接收完成CLR RIMOV A,SBUF ;接收数据送缓存PUSH ACCCJNE A,#30H,SET1 ;将数据09 的ASCII码转换为数字09，其余字?SJMP SET3SET1: JC SET3CJNE A,#39H,SET2SJMP SET3SET2: JNC SET4CLR CSET3: SUBB A,#30HSET4: MOV P1,APOP ACCMOV SBUF,A ;发送接收到的数据JNB TI,$ ;等待发送完成CLR TISJMP AGAINEND4.6.3 AT89C51 单片机发送子程序 TRSUB:CLR T1M O V A， R 0 ；取数据AM O V C，P ；奇偶校验位M O V S U B F ，A ；启动发送WAIT:JBC T1 ，C O N T ；判断发送中断标志SJMP WAIT；CONT：INC R0；DJNZ R7，LOOPR E T (4) AT89C51 单片机接收子程序 W A I T：JBC RI RESUB；等待接收数据SJMP WAITRESUB：CLR RIM O V A，S U B F ；C J N Z R 7 ，# 1 1 H ；检查数据是否接收完毕JC OVERJ B R B 8 ，PCH 1；判断奇偶效验是否出错J B P ，P E RSJMP PCH2PCH 1:JNB P，PERP C H 2 : M O V R Q ，A ；取数据、R Q 启动接收INC R0D J N Z R 7 ，W A I T ；判断数据块是否接收完OVER:MOV R1，0R E TP E R ：SETB PSW.5 ；奇偶效验出错R E T 4.6.4 卡码与学号编制子程序NUMB1: MOV A,30H ;取来输入的卡码MOV B,#04HMUL AB ;卡码放大四倍MOV 33H,AMOV A,B ;拿出高八位CJNE A,#03H,BLOCK2 ;选择与00000011B对应的学号表MOV DPTR,#TAB3SJMP CHANGBLOCK2: CJNE A,#02H,BLOCK1 ;选择与00000010B对应的学号表MOV DPTR,#TAB2SJMP CHANGBLOCK1: CJNE A,#01H,BLOCK0 ;选择与00000001B对应的学号表MOV DPTR,#TAB1SJMP CHANGBLOCK0: MOV DPTR,#TAB0 ;选择与00000000B对应的学号表CHANG : MOV R0,#38HMOV R7,#04HMOV A,33HCHANG1: PUSH AMOVC A,A+DPTR ;在相应的学号表查取一位MOV R0,A ;送显示单元POP AINC AINC R0DJNZ R7,CHANG1 ;四位不满，再来RET ;4.7 LED显示4.7.1 LED点阵LED点阵显示屏是通过PC机将要显示的汉字字模提取出来，并发送给单片机，然后显示在点阵屏上，主要适用于室内外汉字显示。LED 点阵显示屏按照显示的内容可以分为图文显示屏、图像显示屏和视频显示屏。与图像显示屏相比，图文显示屏的特点就在于无论是单色还是彩色显示屏都没有颜色上的灰度差别，因此图文显示屏也就体现不出色彩的丰富性，而视频显示屏不仅能够显示运动、清晰和全彩色的图像，还能够播放电视和计算机信号。虽然这三者有一些区别，但它们最基础的显示控制原理都是相似的。在按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。对于只控制通断的图文显示屏来说，每个LED发光器件占据数据中的1位（1bit），在需要该LED器件发光的数据中相应的位填1，否则填0。当然，根据控制电路的安排，相反的定义同样时可行的。这样依照