1、. z.*學(xué)院*屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)的智能型金屬探測器的設(shè)計(jì)學(xué) 院部：專 業(yè)：學(xué) 生 姓 名：班 級(jí)：*指導(dǎo)教師：職稱最終評定成績*年*月摘 要金屬探測器是專門用來探測金屬的儀器。廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、安檢、娛樂等領(lǐng)域。這里我們設(shè)計(jì)的是一個(gè)基于單片機(jī)的手持金屬探測器。它可以檢測到人隨身攜帶的金屬物品，如小刀、鋼筆甚至可以檢測到香煙盒(部有鋁薄膜)?？呻S身攜帶，使用方便。金屬探測是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，將一金屬置于變化的磁場當(dāng)中時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理就會(huì)在金屬部產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的磁場反過來又影響原磁場，這種變化可以轉(zhuǎn)換為電壓幅值的變化，供相關(guān)電路進(jìn)展檢測。它也可以表現(xiàn)為振蕩電路頻率的變化，用

2、檢測頻率的方法進(jìn)展檢測，這里使用的是后者，振蕩局部由電容三點(diǎn)式振蕩電路組成，產(chǎn)生的正弦波進(jìn)展放大和脈沖轉(zhuǎn)換電路，再送入單片機(jī)，由單片機(jī)探測它頻率的變化。當(dāng)遇見金屬時(shí)由于電磁感應(yīng)原理原先建立起來的振蕩將受到影響，頻率將發(fā)生變化，單片機(jī)探測到這種變化后進(jìn)展報(bào)警。本次金屬探測器的設(shè)計(jì)還給它添加了接口可以和外圍的系統(tǒng)進(jìn)展通訊，這里實(shí)現(xiàn)了與液晶顯示，鍵盤和AT89S52組成的外圍數(shù)據(jù)處理與顯示模塊的通信，對前端探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)展再處理和分析，并將結(jié)果顯示在液晶屏幕上，并可以通過鍵盤對前端的探測進(jìn)度進(jìn)展設(shè)置。關(guān)鍵字：金屬探測；電磁感應(yīng)原理；單片機(jī)；渦流；振蕩電路ABSTRACTMetal detector

3、is an instrument which use for detecting metal specially. it has been e*tensively used in produce ,Safety inspection, entertainment and so on.Here we designed a handheld metal detectors which based on the MCU. It can detect people carrying metal items such as knives,pens and even bo*es of cigarettes

4、 (within the aluminum film). Portable, easy to use.It is made according to principle of electromagnetism induction. when we put an metal object around magnetic field with changing series. there will produce vorte* inner metal object. The vorte* will create magnetic field too. The new magnetic field

5、will affect the old. The change can be convert into voltage signal for detecting by relative electrocircuit . It can also convert into frequency signal and be detected by frequency detector. Here we use the second method. The oscillation circuit part is posed by Capacitance three-point oscillation c

6、ircuit. The signal created by the part is magnified first and then convert into impulse signal. Then it can be processed by SCM. SCM detect its frequency ,pare with the base frequency and then determine whether to worn. We add an interface to the detector. So it can municate with other SCM system wh

7、ich content a lcd,a keyboard,a SCM. The SCM system can process the data more precisely and then display the result through lcd.the keyboard is used for user who want to set the detecting precision.Keywords粗體:metaldetector;the principle of electromagnetism induction;SCM;vorte*;oscillation circuit粗體-.

8、 z.目 錄目錄中出現(xiàn)的標(biāo)題在正文中都用粗體字。目錄中出現(xiàn)的標(biāo)題在正文中都用粗體字。TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc2070 1 引 言 PAGEREF _Toc2070 6 HYPERLINK l _Toc3926 2 綜 述 PAGEREF _Toc3926 8 HYPERLINK l _Toc18304 3 方案論證 PAGEREF _Toc18304 10 HYPERLINK l _Toc27248 3.1 基于單片機(jī)的金屬探測器的設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc27248 10 HYPERLINK l _Toc16329 3.2 MD898K金屬探測器

9、PAGEREF _Toc16329 11 HYPERLINK l _Toc25590 4 總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc25590 11 HYPERLINK l _Toc11956 4.1 硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc11956 12 HYPERLINK l _Toc31956 4.1.1 線圈振蕩電路 PAGEREF _Toc31956 14 HYPERLINK l _Toc19159 4.1.2 數(shù)據(jù)采集電路 PAGEREF _Toc19159 15 HYPERLINK l _Toc11608 4.1.3系統(tǒng)控制單元(AT89S52簡介) PAGEREF _Toc11608

10、20 HYPERLINK l _Toc32548 4.2軟件構(gòu)造設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc32548 30 HYPERLINK l _Toc16643 4.2.1 前端程序構(gòu)造設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc16643 30 HYPERLINK l _Toc11277 4.2.2 外圍數(shù)據(jù)處理與顯示程序構(gòu)造設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc11277 31 HYPERLINK l _Toc5546 4.3單元電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5546 31 HYPERLINK l _Toc25238 4.3.1 振蕩電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc25238 32 HYPERLINK l _T

11、oc187 4.3.2 放大電路和脈沖變換電路 PAGEREF _Toc187 34 HYPERLINK l _Toc28932 4.3.3單片機(jī)系統(tǒng) PAGEREF _Toc28932 35 HYPERLINK l _Toc29612 4.3.4 外圍設(shè)置與顯示系統(tǒng) PAGEREF _Toc29612 36 HYPERLINK l _Toc5657 4.4軟件模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5657 38 HYPERLINK l _Toc218 前端軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc218 38 HYPERLINK l _Toc5868 4.4.2 外圍數(shù)據(jù)處理與顯示模塊設(shè)計(jì) PAGERE

12、F _Toc5868 42 HYPERLINK l _Toc11364 總 結(jié) PAGEREF _Toc11364 44 HYPERLINK l _Toc5354 致 PAGEREF _Toc5354 45 HYPERLINK l _Toc4284 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc4284 46 HYPERLINK l _Toc11399 附錄 PAGEREF _Toc11399 49 HYPERLINK l _Toc23826 附錄一 系統(tǒng)實(shí)物圖 PAGEREF _Toc23826 49 HYPERLINK l _Toc27288 附錄二前端金屬探測局部源程序 PAGEREF _Toc27

13、288 50 HYPERLINK l _Toc9155 附錄三 外圍金屬探測精度設(shè)置源程序 PAGEREF _Toc9155 62 HYPERLINK l _Toc21880 附錄四 防抖動(dòng)鍵盤處理源程序 PAGEREF _Toc21880 64-. z.1 引 言金屬探測器是一中專門用來探測金屬的儀器，除了探測有金屬外殼或金屬部件的地雷以外，還可以用來探測隱蔽在墻壁部的電線、埋在地下的水管電纜，甚至能夠地下探寶，發(fā)現(xiàn)埋藏在地下的金屬物體。目前還廣泛用于各種大型會(huì)議中心、匯展場管、體育場管公檢法、監(jiān)獄系統(tǒng)及娛樂場所的平安檢查和工廠企業(yè)的防偷檢查，甚至用于對高考禁帶物品的檢查。金屬探測器按其功能

14、和市場應(yīng)用的不同可分為以下幾種：通道式金屬探測器(簡稱安檢門)、手持式金屬探測器、便攜式金屬探測器、臺(tái)式金屬探測器、工業(yè)用金屬探測器和水下金屬探測器4。世界上第一臺(tái)金屬探測器誕生與1960年，步入工業(yè)時(shí)代的最初的金屬探測器主要用于工礦業(yè)，是檢查礦產(chǎn)純度和提高效益的得力助手，隨著社會(huì)的開展，犯罪案件的上升，1970年金屬探測器被引入一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域平安檢查，也就是今天所使用的金屬探測門的雛形，它的出現(xiàn)意味著人類對平安認(rèn)識(shí)已步入一個(gè)新紀(jì)元。20世紀(jì)70年代隨著航空工業(yè)的迅速開展，劫機(jī)和危險(xiǎn)事件的發(fā)生使航空和機(jī)場平安逐漸受到重視，于是在機(jī)場眾多設(shè)備中，金屬探測門排查違禁物品的重要角色。同樣再0世紀(jì)7

15、0年代，由于金屬探測門在機(jī)場安檢中嶄露頭角，大型運(yùn)動(dòng)會(huì)、展覽會(huì)及政府平安保衛(wèi)工作中開場啟用金屬探測門。20世紀(jì)80年代，監(jiān)獄暴力案件呈直線上升趨勢，如何及早預(yù)防并阻止暴力案件發(fā)生成了監(jiān)獄管理工作中的重中之重，在依靠警員對囚犯加強(qiáng)管理的同時(shí)，金屬探測門再次成為了美國、英國、比利時(shí)等興旺國家監(jiān)獄管理機(jī)構(gòu)必備的安檢設(shè)備；與此同時(shí)西方興起的探寶熱，也使金屬探測器取得了長足的開展。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，迅速升溫的電子制造業(yè)成了這個(gè)時(shí)代的寵兒，大型的電子公司為了減少產(chǎn)品的流失、完畢員工與公司之間的為難局面，陸續(xù)采用了金屬探測門和手持金屬探測器，作為管理員工行為、減少產(chǎn)品流失的利刃，于是金屬探測器又有了它的

16、新作用產(chǎn)品防盜。9.11事件發(fā)生后反恐成為國際社會(huì)的一個(gè)重要的議題。爆炸案、恐懼活動(dòng)的猖獗使恐懼分子成了各全部門重點(diǎn)打擊的對象。此時(shí)國際社會(huì)平安防的認(rèn)識(shí)也提高到了一個(gè)新的高度，受9.11事件的影響各行各業(yè)加強(qiáng)了保安工作的部署，金屬探測器也成功滲透到公共娛樂場所等行業(yè)。然而此時(shí)簡單的通道式金屬探測門已不能完全滿足安檢要求，安檢人員需要的是一種能準(zhǔn)確判定物品藏匿位置的安檢產(chǎn)品。于是多區(qū)位金屬探測技術(shù)孕育而生，它的誕生是金屬探測器歷史上又一次變革，原來單一的磁場分布變成了現(xiàn)在互相疊加而又相對獨(dú)立的多個(gè)磁場，在根據(jù)人體工程學(xué)把人體分為多個(gè)區(qū)段使之與人體相對應(yīng)，相應(yīng)的區(qū)段在金屬探測門上形成相對的區(qū)域，這

17、樣金屬探測門便擁有了報(bào)警定位功能。又根據(jù)國務(wù)院發(fā)布，監(jiān)考人員在高考考又根據(jù)國務(wù)院發(fā)布，監(jiān)考人員在高考考場里使用金屬探測器符合相關(guān)規(guī)定，它將作為一項(xiàng)常規(guī)措施載入我國考試監(jiān)考制度中4。金屬探測器的工作原理簡單的講就是利用電磁感應(yīng)原理，讓交流電通過電感線圈，產(chǎn)生迅速變化的磁場，該磁場能在被檢測的金屬物體部產(chǎn)生感生渦流3。渦流反過來有影響原來的磁場，引發(fā)探測器發(fā)聲。金屬探測器自誕生至今40多年過去了，金屬探測器經(jīng)歷了幾代金屬探測的變革，從最初的信號(hào)模擬技術(shù)到連續(xù)波技術(shù)，再到今天的數(shù)字脈沖技術(shù)，金屬探測器簡單的磁場切割原理被引入多種技術(shù)成果中。無論是靈敏度、分辨率、探測精度還是在工作性能上都得到了質(zhì)的飛

18、躍，應(yīng)用領(lǐng)域也隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高延伸到多個(gè)行業(yè)。2 綜 述金屬探測器是基于電磁感應(yīng)原理工作的，依工作方式主要有脈沖感應(yīng)型、VLF(very low frequency)連續(xù)波型和LC振蕩型三類。其中LC振蕩型主要應(yīng)用在小目標(biāo)近距探測方面，已較少使用，目前廣泛應(yīng)用的金屬探測器主要是脈沖感應(yīng)型和VLF連續(xù)波型。脈沖感應(yīng)型和連續(xù)波型金屬探測器都是通過探測被測金屬感應(yīng)電流產(chǎn)生的二次磁場確定被測金屬的有無及種類。脈沖感應(yīng)型金屬探測器檢測波形為隨時(shí)間指數(shù)衰減的波形。由于脈沖感應(yīng)型檢測波形的特殊性，在很大程度上限制了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在脈沖感應(yīng)型金屬探測器中的應(yīng)用。VLF連續(xù)波型檢測波形為有特定相位滯后的正弦

19、波，當(dāng)前有很多數(shù)字信號(hào)處理算法適用于VLF連續(xù)波型，連續(xù)波型金屬探測器具有廣闊的開展前景。VLF連續(xù)波型金屬探測器中，接收線圈上的感生電壓主要受介質(zhì)的磁導(dǎo)率影響。鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率很高，即1，如鑄鐵為200400。非鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率近似等于真空中的磁導(dǎo)率，局部非鐵磁性物質(zhì)1，如銅、銀的相對磁導(dǎo)率分別為0.99990、0.999974。局部非鐵磁性物質(zhì)1，如鉑的相對磁導(dǎo)率為1.00026。當(dāng)鐵磁性物質(zhì)接近線圈時(shí)，線圈間介質(zhì)磁導(dǎo)率偏大，接收線圈上的感生電壓顯著增大。當(dāng)1的非鐵磁性物質(zhì)(如銅、銀)接近線圈時(shí)，線圈間介質(zhì)磁導(dǎo)率減小，接收線圈上的感生電壓值減小。當(dāng)1的非鐵磁性物質(zhì)(如鉑)接近線圈時(shí)，線

20、圈間介質(zhì)磁導(dǎo)率增加，接收線圈上的感生電壓的的電壓幅值微弱增加4。在技術(shù)進(jìn)步的前提下，今日的金屬探測器有能力作比以前更多、更為復(fù)雜的工作。整體來講，當(dāng)今的金屬探測器已經(jīng)出現(xiàn)了兩種最具特色的技術(shù)功能。其中之一是金屬探測器的網(wǎng)絡(luò)化功能。具備了這種技術(shù)，人們可以在任何一個(gè)地方撥打該金屬探測器，對儀器進(jìn)展維修，分析所通過的人流量，并可根據(jù)治安的好壞或威脅的大小，調(diào)整金屬探測器的工作靈敏度。所有這一切都可以遠(yuǎn)距離進(jìn)展操作。金屬探測器的另一個(gè)技術(shù)進(jìn)步就是分段限時(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，世界幾大著名的金屬探測器生產(chǎn)廠商，如EIPaso、CeiaUSA、Ranger&Metore*等，均投入了相當(dāng)?shù)馁Y金從事這項(xiàng)研究、開發(fā)工

21、作。它利用探測器的側(cè)面或另一儀表盤上的燈光來指示或顯示出人體中金屬物品的近似位置，可以用在諸如法庭以及其他不允許發(fā)出聲音的地方，雖然關(guān)閉了探測器的音量，但它仍能顯示并提醒操作人員何時(shí)何處有金屬物品存在。金屬探測器可以與其他的出入控制裝置，如入口讀卡機(jī)等整合在一起。銀行業(yè)是該出入整合設(shè)備的最大客戶。美國CeiaUSA公司董事長ScootDennision不久前曾經(jīng)說過，他們公司已經(jīng)開場著手為美國的幾大銀行安裝整合式金屬探測器。他們使用的是一種雙門系統(tǒng)，它具備這樣的功能：在第二道門翻開之前，銀行或其他機(jī)構(gòu)借助于該系統(tǒng)就能夠斷定正在進(jìn)入的人員是否攜帶有槍支等物品。在該系統(tǒng)中，金屬探測器與CCTV、對

22、講系統(tǒng)、出入控制以及其他平安防手段整合在一起。但是該金屬探測器，也可以在獨(dú)立的根底上與出入控制整合在一起。CeiaUSA公司業(yè)已開發(fā)出了一種新技術(shù)，能夠在人員通過金屬探測器的時(shí)候自動(dòng)刷卡，不但能探測人員是否攜帶有武器，而且還能進(jìn)展讀寫校驗(yàn)以確定人員是否能合法進(jìn)入該場所。這種名叫MET卡的產(chǎn)品已于去年9月在美國上市，它借助于近發(fā)無線電技術(shù)，可使工作人員騰出雙手，免去了手持勞作之苦。在讀卡的根底上，該系統(tǒng)可根據(jù)工作性質(zhì)、對象調(diào)節(jié)平安報(bào)警信號(hào)的閥值。如果你是一個(gè)警察，依法可以持有槍支，則該系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)降低報(bào)警的靈敏度；而對下一個(gè)通過探測器的一般人來說，金屬探測器將自動(dòng)提高或調(diào)整報(bào)警的靈敏度。MET卡

23、也可以安裝在門框中充當(dāng)跟蹤設(shè)備，用以防止貴重物品的喪失和被盜。前面所講的是金屬探測器的最新情況，金屬探測契經(jīng)過40多年的開展其技術(shù)上已經(jīng)發(fā)生了幾次飛躍，人類已經(jīng)步入到數(shù)字化時(shí)代，金屬探測器也順應(yīng)這一時(shí)代的現(xiàn)狀，無論是金屬探測器的網(wǎng)絡(luò)化還是出入整合技術(shù)，都需要強(qiáng)大的數(shù)字電路對信息進(jìn)展分析處理，在進(jìn)展傳送控制。因此在這種前提下進(jìn)展數(shù)字金屬探測器的設(shè)計(jì)是順應(yīng)時(shí)代開展和需求的，本次金屬探測器是一種基于單片機(jī)的數(shù)字金屬探測器，其對金屬的判斷報(bào)警都是在數(shù)字單片機(jī)完成的，可拓展性強(qiáng)，在對其參加外圍功能電路后也能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和和出入整合。3 方案論證金屬探測器的設(shè)計(jì)方案根據(jù)它的應(yīng)用的不同而不同，這里引入兩種與本

24、次設(shè)計(jì)應(yīng)用相進(jìn)的金屬探測設(shè)計(jì)方案，拿它們與我們的設(shè)計(jì)方案進(jìn)展比照，以突顯出彼此的優(yōu)缺。3.1 基于單片機(jī)的金屬探測器的設(shè)計(jì)方案正如綜述里所說的數(shù)字金屬探測器的設(shè)計(jì)是順應(yīng)時(shí)代開展，本次設(shè)計(jì)所要完成的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于單片機(jī)的手持金屬探測器。其模型如圖3-1所示?？梢钥闯鏊伤木植拷M成：高頻振蕩、信號(hào)放大、脈沖轉(zhuǎn)換和信號(hào)的處理與報(bào)警，下面簡單論述以下各個(gè)模塊的功能。1)高頻振蕩這一局部是金屬探測的根底，金屬探測器的原理是：當(dāng)金屬物體置于變化的磁場當(dāng)中時(shí)，金屬部就會(huì)產(chǎn)生渦流，而渦流所產(chǎn)生的磁場又會(huì)影響原磁場。高頻振蕩局部的任務(wù)首先就是產(chǎn)生變化的磁場，它往往由一LC振蕩電路組成。其次，在遇見金屬后由于

25、金屬部渦流的存在，它的磁場會(huì)影響原有磁場，使原有振蕩電路的振幅和周期都發(fā)生改變。這種改變經(jīng)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，單片機(jī)中有相應(yīng)的程序?qū)ζ溥M(jìn)展分析判斷。2)放大電路振蕩電路所產(chǎn)生的正弦波信號(hào)的幅值是比擬小的，因此需要放大才能進(jìn)展再處理。3)脈沖轉(zhuǎn)換電路這是本套設(shè)計(jì)方案所獨(dú)有的，它是實(shí)現(xiàn)本次金屬探測數(shù)字化的橋梁，單片機(jī)只能處理數(shù)字脈沖型號(hào)，因此振蕩電路所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)放大不能直接送入單片機(jī)，這一局部只需要一個(gè)TTL門電路對放大電路輸出的波形進(jìn)展轉(zhuǎn)換就行，簡單但很重要。4)信號(hào)處理與報(bào)警這一局部是整個(gè)電路的大腦，所有的電路都是為它效勞，這一局部也是整個(gè)探測器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化或其他功能的橋梁。作為整個(gè)電路的大腦，

26、它對整個(gè)電路所產(chǎn)生的信號(hào)做最終的處理，并根據(jù)處理的結(jié)果斷定是否存在金屬，是否要發(fā)出警報(bào)。這一局部處理能力的強(qiáng)弱影響這整個(gè)系統(tǒng)的性能。作為與外部進(jìn)展溝通的橋梁，它可以將金屬探測的信息發(fā)送給外圍模塊供他們進(jìn)展進(jìn)一步的處理，它同時(shí)也接收外圍模塊傳送過來的控制信號(hào)，如對金屬探測的精度或其他方面進(jìn)展設(shè)置。3.2 MD898K金屬探測器圖3-2為MD898K金屬探測器的原理框圖，看上去在構(gòu)造上和本次設(shè)計(jì)的金屬探測器很相近，實(shí)際上它們存在本質(zhì)的差異。首先，兩者在設(shè)計(jì)思想上完全不同，MD898K金屬探測器是模擬信號(hào)處理的模擬金屬探測器，而此次要實(shí)現(xiàn)的金屬探測器信號(hào)的處理和報(bào)警都在數(shù)字單片機(jī)完成。其次，在可拓展

27、性方面MD898K沒有可拓展性而言，因?yàn)槊恳痪植康膯卧娐穱?yán)密的聯(lián)系在一起，即使可以擴(kuò)展也要對整個(gè)電路進(jìn)展從新設(shè)計(jì)，而且設(shè)計(jì)的難度相對很大，而本次設(shè)計(jì)，將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供數(shù)字單片機(jī)進(jìn)展分析，單片機(jī)提供了很多I/O口可以很方便的和其他單片機(jī)進(jìn)展通訊，參加串口通信模塊后還可以直接和PC機(jī)進(jìn)展通訊，借助于PC機(jī)強(qiáng)大存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源對數(shù)據(jù)進(jìn)展再分析在處理，就可以完善金屬探測的性能，并且借助于PC機(jī)的強(qiáng)大功能可以使探測的精度得到新的改善。圖3.1 手持?jǐn)?shù)字金屬探測器原理框圖圖3.2MD898K金屬探測器原理框圖4 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)將影響整個(gè)工程的實(shí)現(xiàn)，對整個(gè)工程的開發(fā)起著指導(dǎo)性的作用，因此總體設(shè)計(jì)

28、的好壞影響深遠(yuǎn)，這里的軟硬件方案都是經(jīng)過再三的比擬與分析才確定的，硬件和軟件兩個(gè)互相影響，協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的根本功能。由于硬件系統(tǒng)是根底，是軟件系統(tǒng)得以運(yùn)行的平臺(tái)，因此將它放在前面，先依據(jù)硬件的總體設(shè)計(jì)方案，完成各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，接下來再根據(jù)軟件模塊的總體方案設(shè)計(jì)程序流程，在硬件電路的根底之上進(jìn)展調(diào)試。但在設(shè)計(jì)之初兩個(gè)局部都需經(jīng)過認(rèn)真的分析，確定總體方案后再分階段進(jìn)展實(shí)現(xiàn)。4.1 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)是進(jìn)展軟件設(shè)計(jì)的根底，是整個(gè)金屬探測器中最位重要的局部。它設(shè)計(jì)的好壞決定著系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。本次設(shè)計(jì)的金屬探測器系統(tǒng)組成框圖如圖4-1所示，硬件控制電路包括兩個(gè)局部，一局部線圈振

29、蕩電路,包括:多諧振蕩電路、放大電路和探測線圈;另一局部控制電路包括:U,GN3503型線性霍爾元件、可編程放大電路、峰值檢波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、AT89S52單片機(jī)、LED顯示電路、聲音報(bào)警電路及電源電路等。 圖4.1系統(tǒng)組成框圖1電路具體介紹此圖非常不清楚，請給個(gè)清晰版的。模糊的圖讓人疑心，論文質(zhì)量大打折扣。此圖非常不清楚，請給個(gè)清晰版的。模糊的圖讓人疑心，論文質(zhì)量大打折扣。 線圈振蕩電路圖 線圈振蕩電路原理圖工作過程中，由555定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器，產(chǎn)生一個(gè)頻率為24KHZ、占空比為2/3的脈沖信號(hào)。振蕩器的頻率計(jì)算公式為： 3-1圖示參數(shù)對應(yīng)的頻率為24KHZ，選擇24KHZ的超長波

30、頻率是為了減弱土壤對電磁波的影響。從多諧振蕩器輸出的正脈沖信號(hào)經(jīng)過電容輸入到的基極為125的9013H),使其導(dǎo)通，經(jīng)放大之后，就形成了頻率穩(wěn)定度高、功率較大的脈沖信號(hào)輸入到人、探測線圈中，在線圈產(chǎn)生瞬間較強(qiáng)的電流，從而使線圈周圍產(chǎn)生恒定的交變磁場。由于在脈沖信號(hào)作用下，處于開關(guān)工作狀態(tài)，而導(dǎo)通時(shí)間又非常短，所以非常省電，可以利用9V電池供電。 數(shù)據(jù)采集電路 數(shù)據(jù)采集電路原理圖 1線性霍爾傳感器linear Hall-Effect Sensors在電路設(shè)計(jì)中，選用了美國公司生產(chǎn)的UGN3503U線性霍爾傳感器，來檢測通電線圈周圍的磁場變化。UGN3503U線性霍爾傳感器的主要功能是可將感應(yīng)到的

31、磁場強(qiáng)度信號(hào)線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。他的功能特性示于圖和4.1.4。圖 UGN3503的功能框圖 圖UGN3503U的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線 霍爾元件是依據(jù)霍爾效應(yīng)制成的器件。如下圖，在一塊半導(dǎo)體薄片上兩端通以電流I，并加以和片子外表垂直的磁場B，在薄片的橫向兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓，如圖3.2.5中的，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生的洛倫茲力的作用下，分別向片子橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)和積聚，因而形成一個(gè)電場，稱作霍爾電場?；魻栯妶霎a(chǎn)生的電場力和洛倫茲力相反，它阻礙載流子繼續(xù)堆積，知道霍爾電場力和洛倫茲力相等，這時(shí)，片子兩端建立起一個(gè)穩(wěn)定的電壓，就是霍爾電壓，霍爾電壓可用下式表示：= V 3-2式中霍爾常數(shù)；I

32、電流A；B磁感應(yīng)強(qiáng)度T；d霍爾元件的厚度(m)令 ，則得到 V (3-3)圖 霍爾效應(yīng)原理圖由上式可知，霍爾電壓的大小正比于控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B。稱為霍爾元件的靈敏度，它與元件材料的性質(zhì)與幾何尺寸有關(guān)。因此當(dāng)外加電壓電源一定時(shí)，通過的電流I為一恒定值，此時(shí)輸出的電壓只與加在霍爾元件上的磁場B的大小成正比，即： 3-4此時(shí)K=為常數(shù)。因此，任何引起磁場強(qiáng)度變化的物理量都將引起霍爾輸出電壓的變化。據(jù)此，將霍爾元件做成各種形式的探頭，固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測工作磁場，再根據(jù)霍爾輸出電壓的變化提取別檢信息，這就是線性霍爾元件的根本物理依據(jù)和作用。1放大和峰值檢波電路由于UGN3503U

33、線性霍爾元件采集到的電壓信號(hào)是一個(gè)毫伏級(jí)的信號(hào)，信號(hào)十分微弱，所以，在對其進(jìn)展處理前，首先要進(jìn)展放大。在設(shè)計(jì)中，信號(hào)放大電路采用輸入阻抗高、漂移較小、共模抑制比高的集成運(yùn)算放大器LM324。LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝。它的部包含四組形式完全一樣的運(yùn)算放大器，除電源共同，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。如下圖，UGN3503線性霍爾元件輸出的微弱信號(hào)經(jīng)電容耦合到前級(jí)運(yùn)算放大器U2A的一樣輸入端，運(yùn)算放大器U2A把霍爾元件感應(yīng)到的電壓轉(zhuǎn)換為對地電壓。在電路設(shè)計(jì)中，運(yùn)放 LM324采用+5V 單電源供電，對于不同強(qiáng)度的信號(hào)均可通過調(diào)節(jié)前級(jí)放大電路的反應(yīng)電位器W1來改變其放大倍數(shù)。經(jīng)前

34、級(jí)運(yùn)算放大器放大的信號(hào)經(jīng)耦合電容輸入到后級(jí)峰值檢波電路中。采用阻容耦合的方法可以使前后級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)保持獨(dú)立，隔離各級(jí)靜態(tài)之間的相互影響，使得電路總溫漂不會(huì)太大。峰值檢波電路由兩級(jí)運(yùn)算放大器組成，第一級(jí)運(yùn)放U2B將輸入信號(hào)的峰值傳遞到電容上，并保持下來。第二級(jí)運(yùn)放U2C組成緩沖放大器，將輸出與電容隔離開來。在設(shè)計(jì)中，為了獲得優(yōu)良的保持性能和傳輸性能，同樣采用了輸入阻抗高、響應(yīng)速度較快、跟隨精度較好的運(yùn)算放大器LM324，這樣可有效地利用LM324的資源，減少使用元器件的數(shù)量，降低了本錢。當(dāng)輸入電壓上升時(shí)，跟隨上升，使二極管、導(dǎo)通，截止，運(yùn)放U2B工作在深度負(fù)反應(yīng)狀態(tài)，使電容充電，上升。當(dāng)輸

35、入電壓下降時(shí)，跟隨下降，導(dǎo)通，U2B也工作在深度負(fù)反應(yīng)狀態(tài)，深度負(fù)反應(yīng)保證了二極管、可靠截止，值得以保持。當(dāng)再次上升時(shí)使上升并使、導(dǎo)通，截止，再次對電容充電高于前次充電電壓，下降時(shí)，、又截止，導(dǎo)通，將峰值再次保持。輸出反映的大小，通過峰值檢波和后級(jí)緩沖放大電路，將采集到的微弱信號(hào)放大至0V5V的直流電平，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809所要求的輸入電壓變換圍，然后通過A/D轉(zhuǎn)換電路將檢測到的峰值轉(zhuǎn)化成數(shù)字量。2A/D轉(zhuǎn)換電路由于采集到的信息是連續(xù)變化的模擬量，不能被單片機(jī)直接處理，所以，必須把這些模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能夠輸入到單片機(jī)中進(jìn)展處理，這里選用了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的ADC0809型A/D轉(zhuǎn)換器

36、來完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。ADC0809芯片部構(gòu)造和工作時(shí)序示于圖和圖4.1.7。圖4.1.6 ADC0809的芯片部構(gòu)造圖4.1.7 ADC0809的工作時(shí)序ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，片有八路模擬開關(guān)，可對八路模擬電壓量實(shí)現(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度為100(即10千次/秒)。當(dāng)?shù)刂锋i存允許信號(hào)ALE=1時(shí)，3位地址信號(hào)A、B、C送入地址鎖存器，選擇8路模擬量中的一路實(shí)現(xiàn)A/D變換。本設(shè)計(jì)中只使用通道INO，所以，地址譯碼器ABC直接地址為000，采用線選法尋址。ADC0809片有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連接，這里將它的數(shù)據(jù)輸出口直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線P0口相連接，AT89

37、S52的P0口作為數(shù)據(jù)總線，又作為低8位地址總線。ADC0809的片沒有時(shí)鐘，時(shí)鐘信號(hào)必須由外部提供，這里利用AT89S52提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE經(jīng)計(jì)數(shù)器74LS163構(gòu)成的4分頻器分頻獲得。ALE引腳的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6,單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為12MHz，則ALE引腳頻率約為2MHz，再經(jīng)4分頻后為500kHz，所以ADC0809能可靠工作。ADC0809的模擬輸入圍：單極性05V,設(shè)計(jì)中采用+5V單電源供電。放大后的電壓信號(hào)送入ADC0809的模擬輸入通道IN0進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換。將P2.7地址總線的A15作為片選信號(hào)，由AT89S52的寫信號(hào)和P2.7控制ADC0809的地址鎖存

38、ALE和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)START，當(dāng)ADC0809的START啟動(dòng)信號(hào)輸入端為高電平時(shí)，A/D開場轉(zhuǎn)換，在時(shí)鐘的控制下，一位一位地逼近，比擬器一次次進(jìn)展比擬，轉(zhuǎn)換完畢時(shí)，送出轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)EOC(低到高)，并將8位數(shù)字量鎖存到輸出緩存器 。AT89S52的讀信號(hào)端發(fā)出一個(gè)輸出允許命令輸入到ADC0809的ENABLE(即OE)端,ENABLE(OE)端呈高電位，用以翻開三態(tài)輸出端鎖存器，AT89S52從ADC0809讀取相應(yīng)電壓數(shù)字量，然后存入數(shù)據(jù)緩沖器中。系統(tǒng)控制單元(AT89S52簡介)采用AT89S52單片機(jī)。AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片含8K Bytes ISP

39、(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳構(gòu)造，芯片集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元。AT89S62片構(gòu)造具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8K Bytes Flash片程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口，看門狗定時(shí)(WDT)電路，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)全雙工串行通信口，片時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89S52設(shè)計(jì)和配置

40、了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行口及外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停頓芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。其工作電壓為5V，晶振頻率采用12MHz。其引腳圖如下： 圖3.2.8 AT89S52的引腳圖圖4.1.9 AT89S52片構(gòu)造VCC 建議介紹AT89S52引腳都用粗體字，以提高論文的閱讀性。: 電源建議介紹AT89S52引腳都用粗體字，以提高論文的閱讀性。GND: 地P0：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。這樣的錯(cuò)誤不能有。對P0端口寫1時(shí)

41、，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。這樣的錯(cuò)誤不能有。P1建議介紹AT89S52引腳都用粗體字，以提高論文的閱讀性。后面的自行修改。：P1 口是一個(gè)具有部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對P1 端口寫1時(shí)，部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外

42、部計(jì)數(shù)輸入P1.0/T2和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入P1.1/T2E*。建議介紹AT89S52引腳都用粗體字，以提高論文的閱讀性。后面的自行修改。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2：P2 口是一個(gè)具有部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對P2 端口寫1時(shí)，部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流IIL。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器例如執(zhí)行MOV* DPTR時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的部上拉發(fā)送1。在使用8位地址

43、如MOV* RI訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3：P3 口是一個(gè)具有部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對P3 端口寫1時(shí)，部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流IIL。P3口亦作為AT89S52特殊功能第二功能使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出96 個(gè)晶振周期的

44、高電平。特殊存放器AU*R(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)ALE是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳PROG也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 1，ALE操作將無效。這一位置 1，ALE 僅在執(zhí)行MOV* 或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位地址

45、為8EH的SFR的第0位的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)PSEN是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。*TAL1:振蕩器反相放大器和部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。*TAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。并不是所有的地址都被定義了。片上沒有定義的地

46、址是不能用的。讀這些地址，一般將得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)；寫入的數(shù)據(jù)將會(huì)無效。用戶不應(yīng)該給這些未定義的地址寫入數(shù)據(jù)1。由于這些存放器在將來可能被賦予新的功能，復(fù)位后，這些位都為0。定時(shí)器2存放器：存放器T2CON 和T2MOD 包含定時(shí)器2 的控制位和狀態(tài)位，存放器對RCAP2H和RCAP2L是定時(shí)器2的捕捉/自動(dòng)重載存放器。中斷存放器：各中斷允許位在IE存放器中，六個(gè)中斷源的兩個(gè)優(yōu)先級(jí)也可在IE中設(shè)置。雙數(shù)據(jù)指針存放器：為了更有利于訪問部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，系統(tǒng)提供了兩路16位數(shù)據(jù)指針存放器：位于SFR中82H83H的DP0和位于84H85。特殊存放器AU*R1中DPS0 選擇DP0；DPS=1 選擇

47、DP1。用戶應(yīng)該在訪問數(shù)據(jù)指針存放器前先初始化DPS至合理的值。掉電標(biāo)志位：掉電標(biāo)志位POF位于特殊存放器PCON的第四位PCON.4。上電期間POF置1。POF可以軟件控制使用與否，但不受復(fù)位影響。存儲(chǔ)器構(gòu)造MCS-51器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以64K尋址。程序存儲(chǔ)器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開場。對于89S52，如果EA 接VCC，程序讀寫先從部存儲(chǔ)器地址為0000H1FFFH開場，接著從外部尋址，尋址地址為：2000HFFFFH。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：AT89S52 有256 字節(jié)片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。高128 字節(jié)與特殊功能存放器重疊。也就是說高

48、128字節(jié)與特殊功能存放器有一樣的地址，而物理上是分開的。當(dāng)一條指令訪問高于7FH 的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定CPU 訪問高128 字節(jié)RAM 還是特殊功能存放器空間。直接尋址方式訪問特殊功能存放器SFR?？撮T狗定時(shí)器WDT是一種需要軟件控制的復(fù)位方式。WDT 由13位計(jì)數(shù)器和特殊功能存放器中的看門狗定時(shí)器復(fù)位存儲(chǔ)器WDTRST構(gòu)成。WDT 在默認(rèn)情況下無法工作；為了激活WDT，戶用必須往WDTRST 存放器地址：0A6H中依次寫入01EH 和0E1H。當(dāng)WDT激活后，晶振工作，WDT在每個(gè)機(jī)器周期都會(huì)增加。WDT計(jì)時(shí)周期依賴于外部時(shí)鐘頻率。除了復(fù)位硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位，沒有方法停頓WDT工作

49、。當(dāng)WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng)RSR引腳一個(gè)高個(gè)電平輸出。WDT使用：為了激活WDT，用戶必須向WDTRST存放器地址為0A6H的SFR依次寫入0E1H和0E1H。當(dāng)WDT激活后，用戶必須向WDTRST寫入01EH和0E1H喂狗來防止WDT溢出。當(dāng)計(jì)數(shù)到達(dá)8191(1FFFH)時(shí)，13 位計(jì)數(shù)器將會(huì)溢出，這將會(huì)復(fù)位器件。晶振正常工作、WDT激活后，每一個(gè)機(jī)器周期WDT 都會(huì)增加。為了復(fù)位WDT，用戶必須向WDTRST 寫入01EH 和0E1HWDTRST 是只讀存放器。WDT 計(jì)數(shù)器不能讀或?qū)?。?dāng)WDT 計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將給RST 引腳產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖輸出，這個(gè)復(fù)位脈沖持續(xù)96個(gè)晶振周期TOSC，其中

50、TOSC=1/FOSC。為了很好地使用WDT，應(yīng)該在一定時(shí)間周期性寫入那局部代碼，以防止WDT復(fù)位。掉電和空閑方式下的WDT：在掉電模式下，晶振停頓工作，這意味這WDT也停頓了工作。在這種方式下，用戶不必喂狗。有兩種方式可以離開掉電模式：硬件復(fù)位或通過一個(gè)激活的外部中斷。通過硬件復(fù)位退出掉電模式后，用戶就應(yīng)該給WDT 喂狗，就如同通常AT89S52 復(fù)位一樣。通過中斷退出掉電模式的情形有很大的不同。中斷應(yīng)持續(xù)拉低很長一段時(shí)間，使得晶振穩(wěn)定。當(dāng)中斷拉高后，執(zhí)行中斷效勞程序。為了防止WDT在中斷保持低電平的時(shí)候復(fù)位器件，WDT 直到中斷拉低后才開場工作。這就意味著WDT 應(yīng)該在中斷效勞程序中復(fù)位。

51、為了確保在離開掉電模式最初的幾個(gè)狀態(tài)WDT不被溢出，最好在進(jìn)入掉電模式前就復(fù)位WDT。在進(jìn)入待機(jī)模式前，特殊存放器AU*R的WDIDLE位用來決定WDT是否繼續(xù)計(jì)數(shù)。默認(rèn)狀態(tài)下，在待機(jī)模式下，WDIDLE0，WDT繼續(xù)計(jì)數(shù)。為了防止WDT在待機(jī)模式下復(fù)位AT89S52，用戶應(yīng)該建立一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)離開待機(jī)模式，喂狗，再重新進(jìn)入待機(jī)模式。UART在AT89S52 中，UART 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。為了獲得更深入的關(guān)于UART 的信息，可參考ATMEL .atmel.。從這個(gè)主頁，選擇Products，然后選擇8051-Architech Flash Microcont

52、roller，再選擇Product Overview即可。定時(shí)器0 和定時(shí)器1在AT89S52 中，定時(shí)器0 和定時(shí)器1 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。為了獲得更深入的關(guān)于UART 的信息，可參考ATMEL 網(wǎng).atmel.。從這個(gè)主頁，選擇Products，然后選擇8051-Architech Flash Microcontroller，再選擇Product Overview即可。定時(shí)器2定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它既可以做定時(shí)器，又可以做事件計(jì)數(shù)器。其工作方式由特殊存放器T2CON中的C/T2位選擇如表2所示。定時(shí)器2有三種工作模式：捕捉方式、自動(dòng)重載向下或向上計(jì)

53、數(shù)和波特率發(fā)生器。，工作模式由T2CON中的相關(guān)位選擇。定時(shí)器2 有2 個(gè)8位存放器：TH2和TL2。在定時(shí)工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期，TL2 存放器都會(huì)加1。由于一個(gè)機(jī)器周期由12 個(gè)晶振周期構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。在計(jì)數(shù)工作方式下，存放器在相關(guān)外部輸入角T2 發(fā)生1 至0 的下降沿時(shí)增加1。在這種方式下，每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣外部輸入。一個(gè)機(jī)器周期采樣到高電平，而下一個(gè)周期采樣到低電平，計(jì)數(shù)器將加1。在檢測到跳變的這個(gè)周期的S3P1 期間，新的計(jì)數(shù)值出現(xiàn)在存放器中。因?yàn)樽R(shí)別10的跳變需要2個(gè)機(jī)器周期24個(gè)晶振周期，所以，最大的計(jì)數(shù)頻率不高于晶振頻率的1/24。為了

54、確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應(yīng)該至少在一個(gè)完整的機(jī)器周期保持不變。捕捉方式在捕捉模式下，通過T2CON中的E*EN2來選擇兩種方式。如果E*EN2=0，定時(shí)器2時(shí)一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，溢出時(shí)，對T2CON 的TF2標(biāo)志置位，TF2引起中斷。如果E*EN2=1，定時(shí)器2做一樣的操作。除上述功能外，外部輸入T2E*引腳P1.11至0的下跳變也會(huì)使得TH2和TL2中的值分別捕捉到RCAP2H和RCAP2L中。除此之外，這一功能可以通過特殊存放器T2MOD中的DCEN向下計(jì)數(shù)允許位來實(shí)現(xiàn)。通過復(fù)位，DCEN 被置為0，因此，定時(shí)器2 默認(rèn)為向上計(jì)數(shù)。DCEN 設(shè)置后，定時(shí)器2就可以取決于T

55、2E*向上、向下計(jì)數(shù)。DCEN=0 時(shí)，定時(shí)器2 自動(dòng)計(jì)數(shù)。通過T2CON 中的E*EN2 位可以選擇兩種方式。如果E*EN2=0，定時(shí)器2計(jì)數(shù)，計(jì)到0FFFFH后置位TF2溢出標(biāo)志。計(jì)數(shù)溢出也使得定時(shí)器存放器重新從RCAP2H 和RCAP2L 中加載16 位值。定時(shí)器工作于捕捉模式，RCAP2H和RCAP2L的值可以由軟件預(yù)設(shè)。如果E*EN2=1，計(jì)數(shù)溢出或在外部T2E*P1.1引腳上的1到0的下跳變都會(huì)觸發(fā)16位重載。這個(gè)跳變也置位E*F2中斷標(biāo)志位。置位DCEN，允許定時(shí)器2向上或向下計(jì)數(shù)。在這種模式下，T2E*引腳控制著計(jì)數(shù)的方向。T2E*上的一個(gè)邏輯1使得定時(shí)器2向上計(jì)數(shù)。定時(shí)器計(jì)到

56、0FFFFH溢出，并置位TF2。定時(shí)器的溢出也使得RCAP2H和RCAP2L中的16位值分別加載到定時(shí)器存儲(chǔ)器TH2和TL2中。T2E* 上的一個(gè)邏輯0 使得定時(shí)器2 向下計(jì)數(shù)。當(dāng)TH2 和TL2 分別等于RCAP2H 和RCAP2L中的值的時(shí)候，計(jì)數(shù)器下溢。計(jì)數(shù)器下溢，置位TF2，并將0FFFFH加載到定時(shí)器存儲(chǔ)器中。定時(shí)器2上溢或下溢，外部中斷標(biāo)志位E*F2 被鎖死。在這種工作模式下，E*F2不能觸發(fā)中斷。波特率發(fā)生器通過設(shè)置T2CON中的TCLK或RCLK可選擇定時(shí)器2 作為波特率發(fā)生器。如果定時(shí)器2作為發(fā)送或接收波特率發(fā)生器，定時(shí)器1可用作它用，發(fā)送和接收的波特率可以不同。設(shè)置RCLK

57、 和或TCLK 可以使定時(shí)器2 工作于波特率產(chǎn)生模式。波特率產(chǎn)生工作模式與自動(dòng)重載模式相似，因此，TH2 的翻轉(zhuǎn)使得定時(shí)器2 存放器重載被軟件預(yù)置16位值的RCAP2H和RCAP2L中的值。模式1和模式3的波特率由定時(shí)器2溢出速率決定，定時(shí)器可設(shè)置成定時(shí)器，也可為計(jì)數(shù)器。在多數(shù)應(yīng)用情況下，一般配置成定時(shí)方式。定時(shí)器2 用于定時(shí)器操作與波特率發(fā)生器有所不同，它在每一機(jī)器周期1/12晶振周期都會(huì)增加；然而，作為波特率發(fā)生器，它在每一機(jī)器狀態(tài)1/2晶振周期都會(huì)增加。定時(shí)器2 作為波特率發(fā)生器，圖中僅僅在T2CON 中RCLK 或TCLK1才有效。特別強(qiáng)調(diào)，TH2的翻轉(zhuǎn)并不置位TF2，也不產(chǎn)生中斷；

58、E*EN2置位后，T2E*引腳上10的下跳變不會(huì)使RCAP2H，RCAP2L重載到TH2，TL2中。因此，定時(shí)器2作為波特率發(fā)生器，T2E*也還可以作為一個(gè)額外的外部中斷。定時(shí)器2處于波特率產(chǎn)生模式，TR2=1，定時(shí)器2正常工作。TH2或TL2不應(yīng)該讀寫。在這種模式下，定時(shí)器在每一狀態(tài)都會(huì)增加，讀或?qū)懢筒粫?huì)準(zhǔn)確。存放器RCAP2可以讀，但不能寫，因?yàn)閷懣赡芎椭剌d交迭，造成寫和重載錯(cuò)誤。在讀寫定時(shí)器2 或RCAP2存放器時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉定時(shí)器TR2清0。可編程時(shí)鐘輸出可以通過編程在P1.0 引腳輸出一個(gè)占空比為50%的時(shí)鐘信號(hào)。這個(gè)引腳除了常規(guī)的I/O 角外，還有兩種可選擇功能。它可以通過編程作為定

59、時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的外部時(shí)鐘輸入或占空比為50%的時(shí)鐘輸出。當(dāng)工作頻率為16MHZ時(shí)，時(shí)鐘輸出頻率圍為61HZ到4HZ。為了把定時(shí)器2配置成時(shí)鐘發(fā)生器，位C/T2T2CON.1必須清0，位T2OET2MOD.1必須置1。位TR2T2CON.2啟動(dòng)、停頓定時(shí)器。時(shí)鐘輸出頻率取決于晶振頻率和定時(shí)器2捕捉存放器RCAP2H，RCAP2L的重載值在時(shí)鐘輸出模式下，定時(shí)器2不會(huì)產(chǎn)生中斷，這和定時(shí)器2用作波特率發(fā)生器一樣。定時(shí)器2也可以同時(shí)用作波特率發(fā)生器和時(shí)鐘產(chǎn)生。不過，波特率和輸出時(shí)鐘頻率相互并不獨(dú)立，它們都依賴于RCAP2H和RCAP2L。T2E* 的跳變會(huì)引起T2CON 中的E*F2 置位。像TF2

60、 一樣，T2E* 也會(huì)引起中斷。自動(dòng)重載當(dāng)定時(shí)器2 工作于16 位自動(dòng)重載模式，可對其編程實(shí)現(xiàn)向上計(jì)數(shù)或向下計(jì)數(shù)。中斷AT89S52 有6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷INT0 和INT1，三個(gè)定時(shí)中斷定時(shí)器0、1、2和一個(gè)串行中斷。每個(gè)中斷源都可以通過置位或去除特殊存放器IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次制止所有中斷。IE.6位是不可用的。對于AT89S52，IE.5位也是不能用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。它們?yōu)锳T89系列新產(chǎn)品預(yù)留。定時(shí)器2可以被存放器T2CON中的TF2和E*F2的邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷效勞后，這些標(biāo)志位都可以由