微處理器程序設(shè)計(jì)-以51單片機(jī)為例 課件 項(xiàng)目4 智慧校園一卡通應(yīng)用及維護(hù) 任務(wù)4.3

項(xiàng)目四智慧校園一卡通應(yīng)用及維護(hù)

馮蓉珍

《微處理器程序設(shè)計(jì)》任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)目標(biāo)

有一種醫(yī)療設(shè)備叫作手術(shù)顯微鏡，醫(yī)生通過(guò)手術(shù)顯微鏡對(duì)病人實(shí)施手術(shù)。

顯微鏡鏡頭部件中連接有直流電機(jī)，通過(guò)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)鏡頭焦距，以便醫(yī)生能清晰地看到手術(shù)視野。顯微鏡鏡鏡頭里的照明燈通過(guò)光纖聚光后照亮手術(shù)視野，醫(yī)生手術(shù)時(shí)雙手持有手術(shù)刀，無(wú)法用雙手對(duì)顯微鏡鏡頭進(jìn)行焦距和光源亮度的調(diào)節(jié)。通常會(huì)給手術(shù)顯微鏡配置一個(gè)腳踏控制器，腳踏控制器上有上、下、左、右四個(gè)按鍵，左、右按鍵控制顯微鏡直流電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，上、下按鍵調(diào)節(jié)燈光亮、暗。腳踏控制器和顯微鏡鏡身進(jìn)行串行通信。

通過(guò)本任務(wù)的設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)學(xué)生利用串行通信技術(shù)解決各個(gè)領(lǐng)域中智能設(shè)備數(shù)據(jù)通信的問(wèn)題，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)智能設(shè)備的應(yīng)用與維護(hù)。知識(shí)準(zhǔn)備

本項(xiàng)目中需要采集和甲機(jī)連接的四個(gè)按鍵的狀態(tài)，并通過(guò)串口發(fā)送給乙機(jī)。乙機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，控制和乙機(jī)相連的燈光亮度及鏡頭的聚焦點(diǎn)。

完成本項(xiàng)目需要具備前幾個(gè)項(xiàng)目涉及的串行通信和通過(guò)繼電器控制直流電機(jī)的知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，需要利用獨(dú)立式按鍵的狀態(tài)變化來(lái)判斷按鍵是否被按下。

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施

醫(yī)生踩下腳踏控制器上左側(cè)按鍵，電機(jī)反正；踩下右側(cè)按鍵，電機(jī)正轉(zhuǎn)；踩下上面的按鍵，燈光調(diào)亮；踩下下面的按鍵，燈光調(diào)暗。腳踏控制器中有一微處理器，連接上下左右四個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)，顯微鏡鏡頭里也有一個(gè)微處理器與電機(jī)和光源相連接。腳踏控制器中的微處理器和顯微鏡鏡頭里的微處理器通過(guò)串口進(jìn)行通信。1、硬件電路設(shè)計(jì)

在仿真電路圖中，甲機(jī)是在腳踏控制器中的微處理器，乙機(jī)是顯微鏡鏡頭里的微處理器。任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施

甲機(jī)的P1.0~P1.3連接四個(gè)按鍵。甲機(jī)的TXD和乙機(jī)的RXD連接，甲機(jī)的RXD和乙機(jī)的TXD連接。甲機(jī)電路圖如圖

圖4-16腳踏控制（甲機(jī)）電路圖

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施

乙機(jī)的串口和甲機(jī)連接，P1.0~P1.2連接3個(gè)LED燈，模擬顯微鏡鏡頭里的光源。電機(jī)兩極連接P3.6和P3.7。圖4-17乙機(jī)控制電路圖

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施2、軟件編程

甲機(jī)主函數(shù)對(duì)串口中斷進(jìn)行初始化設(shè)置，定時(shí)器1工作方式2，11.0592MHz晶振下，波特率翻倍，波特率設(shè)定為9600bps時(shí)，定時(shí)器1寄存器初始值為0xfa。串口通信方式1，10位數(shù)據(jù)異步通信，波特率可設(shè)置。啟動(dòng)定時(shí)器1，允許串行口中斷。初始化串口發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。TMOD=0X20;//00100000，定時(shí)器1工作方式2，TH1=0XFA; //波特率為9600，11.0592MHz晶振，波特率翻倍TL1=0XFA;PCON=0X80;//波特率翻倍SCON=0X50;//01010000 串口工作方式1,10位異步通信，波特率可變,允許串口接收數(shù)據(jù)TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)器1EA=1;//允許總中斷ES=1;//允許串行中斷send_data=0;//按鍵值初始化任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施主函數(shù)循環(huán)執(zhí)行以下語(yǔ)句。while(1){//1讀鍵盤值

readkey();//2發(fā)送按鍵值

if(send_en){

SBUF=send_data;

while(!TI);

TI=0; send_en=0;//發(fā)送完畢后不允許串口發(fā)送數(shù)據(jù)，直到下次有按鍵按下}任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施

首先讀取按鍵狀態(tài)并獲得對(duì)應(yīng)的按鍵值，然后將按鍵值通過(guò)串口發(fā)送給乙機(jī)。為了避免重復(fù)發(fā)送按鍵值，在讀取按鍵子函數(shù)中，有按鍵按下，給send_data變量賦予不同的鍵值，同時(shí)置為send_en為1，表示允許發(fā)送數(shù)據(jù)。在串口發(fā)送完數(shù)據(jù)后，send_en清0，表示不允許串口發(fā)送數(shù)據(jù)，只有到下一次有按鍵按下，才允許串口發(fā)送。

踩下左鍵不松開(kāi)時(shí)，發(fā)送1給乙機(jī)，表示電機(jī)應(yīng)該反轉(zhuǎn)；如果左鍵松開(kāi)時(shí)判斷右鍵是否被踩下，如果踩下了右鍵，則發(fā)送2給乙機(jī)，表示電機(jī)應(yīng)該正轉(zhuǎn)；否則表示左右鍵都沒(méi)踩下，發(fā)送5給乙機(jī)，表示電機(jī)應(yīng)該停止。如果踩下上面或下面的按鍵，踩一下，亮度檔位調(diào)整一檔。左右鍵是否踩下利用判斷是否為低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)，而上下鍵踩下的判斷則是利用電平跳變的方式，即剛才按鍵松開(kāi)現(xiàn)在按鍵踩下才認(rèn)為是一次按鍵。任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施代碼如下：//讀取按鍵狀態(tài)，獲得按鍵值voidreadkey(){//左右按鍵為按下時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)1或2，松開(kāi)后發(fā)送5if(key_left==0){//左鍵按下send_data=1; send_en=1;//允許串口發(fā)送數(shù)據(jù)}elseif(key_right==0){ //左鍵松開(kāi),如果右鍵踩下 send_data=2; send_en=1;//允許串口發(fā)送數(shù)據(jù)}

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施else{ //右鍵松開(kāi)send_data=5; send_en=1;//允許串口發(fā)送數(shù)據(jù)}if((key_up==0)&&(key_up_last)){send_data=3; send_en=1;//允許串口發(fā)送數(shù)據(jù)}key_up_last=key_up;if((key_down==0)&&(key_down_last)){send_data=4; send_en=1;//允許串口發(fā)送數(shù)據(jù)}key_down_last=key_down;}

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施乙機(jī)主函數(shù)初始化和甲機(jī)一致，并初始化接收數(shù)據(jù)為0，燈光檔位為0檔。receive_data=0;//接收數(shù)據(jù)初始化light_value=0;//燈光檔位初始化為0乙機(jī)接收甲機(jī)串口發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，利用串口中斷接收數(shù)據(jù)。串口中斷服務(wù)函數(shù)如下：voidmyrec()interrupt4using0{if(RI){

receive_data=SBUF; RI=0;}}

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施

主函數(shù)的while（1）循環(huán)中反復(fù)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)焦和調(diào)光。當(dāng)收到的是腳踏左鍵踩下的數(shù)據(jù)1，電機(jī)反轉(zhuǎn)；收到的腳踏右鍵踩下的數(shù)據(jù)2，電機(jī)正轉(zhuǎn)；收到腳踏上鍵踩下的數(shù)據(jù)3，調(diào)光檔位加1；收到腳踏下鍵踩下的數(shù)據(jù)4，調(diào)光檔位減1。代碼如下：

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施switch(receive_data){ case1://電機(jī)反轉(zhuǎn)ctr1=0;ctr2=1;break;

case2://電機(jī)正轉(zhuǎn)ctr1=1;ctr2=0;break;

case3://燈光調(diào)亮一檔light_value++;

if(light_value>3)//超過(guò)最高亮度，回到最低亮度

light_value=0;

receive_data=0;//收到數(shù)據(jù)被強(qiáng)制更新為0，否則調(diào)光檔位會(huì)不停加1

break;

case4:light_value--;

if(light_value<0) light_value=3;

receive_data=0;break;

default://電機(jī)停止ctr1=0; ctr2=0;break;}//switch

任務(wù)4.3企業(yè)案例

——手術(shù)顯微鏡焦距及光源系統(tǒng)智能控制任務(wù)實(shí)施調(diào)光部分代碼如下：//調(diào)光

switch(light_value){ case1://燈光1檔，亮一個(gè)燈led1=0;led2=1;led3=1;break;

case2://燈光2檔，亮二個(gè)燈led1=0;led2=0;led3=1;brea