课程设计-反应速度测试仪(N)

河北工业大学《计算机硬件技术基础》

课 程 设 计 任 务 书

一、 题目：反应速度测试仪（REACTION TIME TRAINER）

二、目的与要求：

1.目的：

培养学生综合利用汇编语言进行程序设计的能力，主要是培养学生利用DP51-PROC综合实验仪的基本部件进行应用程序设计的技能。

2.基本要求：

能够完成反应速度(精度10ms)的测试工作，并将结果以闪烁形式显示在LED上。

（1）程序开始时亮灯进入准备状态，被测试者按一次按钮则灯灭，开始进行测试。

（2）2-8.3(2+(0～63)/10)秒后，一个灯亮起，受试者应该迅速按下指定按钮。

（3）灯亮时开始计时，被测试者按下按钮后停止计时并将灯熄灭。灯持续点亮的时间即为反应时间，然后按照反应速度让LED灯闪烁，闪的越快，说明反应时间越短。例如反应速度为0.25秒，则显示结果时每秒闪烁4次（占空比为1:1，即亮0.125秒，灭0.125秒，如此循环不止）。

（4）如果受试者超过1秒未按下按钮，停止计时，按最差成绩计算。

（5）显示结果时按一下按钮，则清除结果显示，进入准备状态，进行下一个测试。

（6）犯规处理：如果在灯亮前抢先按下按钮，则犯规，成绩作废，LED每秒闪烁一次，再次摁按钮后状态复位，准备下一个测试。

3.创新要求：

在基本要求达到后，进行创新设计。方向1：用LED灯显示成绩等级。方向2：用LCD屏或者LED数码管精确显示成绩。方向3：连续测试5次，显示平均成绩。方向4：加上音效提示，以不同频率的声音或者曲目表示结果等级及犯规提示。

LED灯显示成绩等级可以分为6等：



 [0.1-0.2)秒（够快），亮5个灯 ●●●●●●

 [0.2-0.3)秒（不错），亮4个灯 ●●●●●●

 [0.3-0.6)秒(一般般) ，亮3个灯 ●●●●●●

 [0.6-1)秒（反应迟钝），亮2个灯 ●●●●●●

 >=1秒，亮1个灯（获一灯大师称号）●●●●● ●

可以用P1口接排线，让右面6个灯显示结果。左面的灯是准备好/指示灯。 如果使用LED数码管LCD屏显示，可以直接显示测到的毫秒数。

音效提示可以用测到的毫秒数转换为频率进行输出。100ms->100Hz,etc.

以上各创新方向可以同时进行。

三、设计方法和基本原理：

1.问题描述：

在要求中已经说的很清楚了，不再赘述。

2.问题的解决方案：

（1） 根据精度10ms（百分之一秒）可以得到定时初值为9216，宜采用方式1。

（2） 因为按钮的功能比较多，可使用查询方式处理（当然中断方式也可以处理），

P3.2接一个按钮(方便以中断方式实现)，P1.1接个LED灯。

（3） 如果按方向1创新，则可用排线将P1口接到8个LED灯上。

（4） 如果按方向2创新，液晶屏或者LED阵列可以使用P1或者P3口输出。

四、主要技术问题的描述：

本题中的难点并不在于定时和显示，而在于随机数的产生和去除按键抖动。下面分别进行介绍。

1. 随机数的产生。

因为定时方式每秒有921600个脉冲(11.0592Hz晶振，12分频)，其低8位的值在按下的一瞬间就是一个随机数，直接取出来就可以使用。具体用法如下：

程序运行开始（即灯亮起进入测试准备时间）时，启动一个定时器，直到用户按下按钮才停止定时器，这段时间定时器的低8位二进制值作为随机数即可。将这个数除于4（右移两位），得到一个0到63的数，然后再加上20，得到一个20-83的数，再按每个数100ms时长，就能算出一个2-8.3秒的时间。示例代码如下：

...

MOV TMOD,#1

SETB TR0

JB P3.2,$

CLR TR0

MOV A,TL0

ANL A,#11111100B

RR A

RR A

ADD A,#20 ;这时候A中的值就介于20-83了

然后再搞一个100ms溢出一次的定时，让A中的值成为循环次数，循环完成后就得到了2-8.3秒的延时。灯亮起并开始计时，用户按下后停止计时，然后处理并显示结果。

2. 去除按键抖动（以P1.0为例，其它口处理方法一样）。

按钮有触点式和非触点式两种，单片机中应用的一般是由机械触

点组成的。如右图。当按钮未被按下时，P10输入为高电平，按钮闭

合后，P10输入为低电平。由于按钮是机械触点，当机械触点断开、

闭合时，会有抖动，P10输入端的波形如右下图所示。一般为毫秒级，

典型值为10ms左右，有的开关可

达20ms以上。

为使CPU能正确地读出P1口

的状态，对每一次按钮只作一次响

应，就必须考虑如何去除抖动，常

用的去抖动的办法有两种：硬件法

和软件法。因为硬件处理需要增加

额外电路，单片机中常用软件法。

软件法其实很简单，就是在单片机获得P10为低的信息后，不是立即认定按钮已被按下，而是延时10毫秒或更长一些时间后再次检测P10口，如果仍为低，说明按键的确按下了，这实际上是避开了按钮按下时的抖动时间。而在检测到按钮释放后（P10为高）再延时10-20个毫秒，消除后沿的抖动，然后再对键值处理。样例处理程序如下：

;假设P1.0接按钮，P1.1接灯

CLR P1.1 ;亮灯，准备好状态

JB P1.0,$ ;待启动按钮

ACALL DELAY20 ;消除抖动延时,10-20ms

JB 1.0,$ ;确认按下

JNB 1.0,$ ;等待抬起

ACALL DELAY20 ;消除抖动

JNB P1.0,$ ;确认抬起

SETB P1.1 ;灯灭