基于AT89S52單片機(jī)的金屬探測器設(shè)計(jì)

1、 題 目： 基于單片機(jī)的金屬探測器設(shè)計(jì) 所 屬 系： 班 級(jí)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 同 組 成 員： 指 導(dǎo) 教 師： 摘要：本文設(shè)計(jì)了一種以AT89S52單片機(jī)為核心的食品金屬探測器。它可以排除食品原料中的混入異物、防止生產(chǎn)包裝過程中混入的異物和檢測已混入的異物。論文介紹食品金屬探測器的方案設(shè)計(jì)、硬件選擇、軟件編寫，并描述食品金屬探測器系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件編程。金屬探測器是根據(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)在金屬內(nèi)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以供相關(guān)電路進(jìn)行檢測，也可以表現(xiàn)為振蕩電路頻

2、率的變化來使用檢測頻率的辦法進(jìn)行檢測，這里使用的是前者。AT89S52單片機(jī)將測得電壓值與試驗(yàn)測定的基準(zhǔn)電壓值相比較，以確定是否探測到金屬。關(guān)鍵詞 食品金屬探測；電磁感應(yīng)原理；AT89S52單片機(jī)；振蕩電路；報(bào)警電路2目錄0引言31 總體設(shè)計(jì)方案31.1 設(shè)計(jì)要求31.2 設(shè)計(jì)背景31.3 課題分析31.4 技術(shù)路線41.4.1可選方案一41.4.2可選方案二41.5食品金屬探測器的功能框圖41.6系統(tǒng)設(shè)計(jì)52 單元設(shè)計(jì)62.1金屬探測儀設(shè)計(jì)的理論依據(jù)62.1.1電磁感應(yīng)62.1.2渦流效應(yīng)72.2線圈震蕩單元設(shè)計(jì)72.2.1線圈震蕩方案討論72.2.2線圈震蕩和放大電路硬件設(shè)計(jì)72.3外圍電

3、路單元設(shè)計(jì)82.3.1霍爾元件方案討論82.3.2放大電路方案討論92.3.3霍爾元件和放大電路硬件設(shè)計(jì)102.3.4峰值檢波電路102.3.5 A/D轉(zhuǎn)換電路方案討論112.3.6 A/D轉(zhuǎn)換電路硬件設(shè)計(jì)112.3.7 AT89S52單片機(jī)方案討論132.3.8單片機(jī)內(nèi)部電路143其他單元電路153.1鍵盤輸入硬件設(shè)計(jì)153.2鍵盤輸入程序流程圖163.3顯示電路硬件設(shè)計(jì)163.4報(bào)警電路硬件設(shè)計(jì)173.5顯示報(bào)警程序流程圖183.6電源電路硬件設(shè)計(jì)184單元整合194.1總原理圖194.2元器件清單194.3 PCB設(shè)計(jì)194.4主程序設(shè)計(jì)244.4.1軟件程序254.5工藝文件254.5

4、.1 編制工藝規(guī)程的依據(jù)及原則254.5.2 編制要領(lǐng)254.5.3 編制步驟及方法264.5.4工藝文件275總結(jié)28致謝29參考文獻(xiàn)30附錄31附錄一： 單片機(jī)介紹31AT89S52芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)31附錄二：元器件清單及封裝形式36附錄三：電路原理圖40附錄四：各模塊程序清單421初始化子程序422中斷服務(wù)程序423鍵盤掃描控制程序434顯示與報(bào)警程序44附錄五：工藝文件460引言金屬探測器是一種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內(nèi)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

5、展場館、體育場館、監(jiān)獄系統(tǒng)及娛樂場所的安全檢查和工廠企業(yè)的防偷檢查，甚至用于對(duì)高考禁帶物品的檢查。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)的發(fā)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)域安全檢查，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(duì)安全認(rèn)知已步入一個(gè)新紀(jì)元。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內(nèi)部產(chǎn)生感生渦流。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

6、，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)。1 總體設(shè)計(jì)方案1.1 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的食品金屬探測器能夠有效地識(shí)別出食品和物料中混入的金屬物質(zhì)。要求具有高的檢測靈敏度，很強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)還要具有可靠的檢測效果及報(bào)警能力。1.2 設(shè)計(jì)背景任何一種食品，在原料收獲以及后續(xù)的加工過程中，都會(huì)由于方法不當(dāng)或一些難以避免的因素混入異物，有些異物對(duì)人體健康并不存在潛在危險(xiǎn)，但有些異物會(huì)對(duì)人的身體造成

7、嚴(yán)重傷害甚至危及生命，此類物質(zhì)通常稱為物理危害。目前，在日本和英國等發(fā)達(dá)國家，反饋到食品生產(chǎn)廠家的投訴意見當(dāng)中，因異物混入而產(chǎn)生的投訴高達(dá)7080。因此，如何排除混入原料中的異物、防止生產(chǎn)包裝過程中混入的異物、檢測已混入的異物并加以剔除成為食品生產(chǎn)廠家迫切需要解決的問題。1.3 課題分析檢測食品異物的手段有很多，主要手段有x射線探測、視覺檢驗(yàn)等方法，但到目前為止，尚無一種檢測方法能完全檢出或剔除所有可能混入的異物。x射線檢測系統(tǒng)利用異物和食品的密度對(duì)比來進(jìn)行檢測，可以檢測異物的范圍廣泛，除了金屬以外，還能檢測食品中是否含有玻璃、石塊和骨頭等物質(zhì)。但是使用費(fèi)用昂貴，并不適合所有的食品生產(chǎn)廠商。本

8、課題特別討論金屬探測器的應(yīng)用，目前來說，對(duì)于大部分生產(chǎn)廠商，金屬探測器還是最廣泛應(yīng)用的檢測食品異物的設(shè)備。它能夠有效地識(shí)別出食品和物料中混入的金屬物質(zhì)，并通過適當(dāng)方式將金屬物質(zhì)剔除掉。它的優(yōu)點(diǎn)是易于操作，經(jīng)濟(jì)可靠，適用面廣。當(dāng)然，它只能用于金屬異物的檢測，所以無法滿足所有食品生產(chǎn)廠商的需求，但可以滿足大部分食品生產(chǎn)廠商的需求。金屬探測器的缺點(diǎn)是它的敏感度不夠，受環(huán)境的影響較大。由于傳輸線是單方向的，食品及物料僅通過金屬探測器一次，這就要求理想的金屬探測器不僅具有高的檢測靈敏度，還應(yīng)有很強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)還要具有可靠的檢測效果及報(bào)警能力。1.4 技術(shù)路線1.4.1可選方案一圖1 方案一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

9、框圖如圖1，本方案金屬探測器由高頻振蕩器、振蕩檢測器、音頻振蕩器、功率放大器等組成。利用探測金屬原理，使得振蕩器處于臨界振蕩，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦電流使得振蕩回路中的能量耗損增大，甚至無法維持振蕩所需的最低能量而停振。檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)，根據(jù)聲音有無，判定是否有金屬物體。此方案由于全是模擬器件，系統(tǒng)存在很多不穩(wěn)定因素。1.4.2可選方案二圖2 方案二系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示，整個(gè)探測系統(tǒng)以單片機(jī)作為控制核心，先將渦流產(chǎn)生的磁場變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，再將電路采集到的電壓放大處理，再進(jìn)行脈沖轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)中，通過單片機(jī)程序設(shè)定程序的運(yùn)行完成報(bào)警。本方案涉及到單片機(jī)、傳感器、振蕩器、AD

10、轉(zhuǎn)換器等知識(shí)的運(yùn)用，并且電路穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)，性能優(yōu)越?？瓷先シ桨敢辉诮Y(jié)構(gòu)上和方案二的金屬探測器很相近，實(shí)際上它們存在本質(zhì)的差別。首先，兩者在設(shè)計(jì)思想上完全不同，方案一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)內(nèi)完成，故選擇方案二。1.5食品金屬探測器的功能框圖如圖3所示，該框完整的表現(xiàn)出食品金屬探測器的每一個(gè)功能模塊，從框圖中也可以看出設(shè)計(jì)的基本思路。圖3設(shè)計(jì)功能框圖1.6系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4所示，整個(gè)探測系統(tǒng)以8位單片機(jī)AT89S52作為控制核心，其硬件電路分為兩個(gè)部分，一部分為線圈振蕩電路，包括：多諧振蕩電路、放大電路和探測線圈；另一部分為

11、控制電路，包括:UGN3503型線性霍爾元件、放大電路、峰值檢波電路、A/D轉(zhuǎn)換、AT89S52單片機(jī)、鍵盤電路、LED顯示電路、聲音報(bào)警電路及電源電路等。圖4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2 單元設(shè)計(jì)2.1金屬探測儀設(shè)計(jì)的理論依據(jù) 2.1.1電磁感應(yīng)金屬探測器是采用線圈的電磁感應(yīng)原理來探測金屬的。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)有金屬靠近通電線圈平面附近時(shí)，將發(fā)生如下現(xiàn)象和效應(yīng)：圖5電磁感應(yīng)原理當(dāng)金屬物接近通電線圈時(shí)，將使通電線圈周圍的磁場發(fā)生變化如圖5，對(duì)于半徑為R的單匝圓形電感線圈。當(dāng)其中通過交變電流 時(shí)，線圈周圍空間產(chǎn)生交變磁場，根據(jù)畢奧-薩伐爾定律可計(jì)算出線圈中心軸線上一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。為：=其中，為介質(zhì)的磁導(dǎo)

12、率，為相對(duì)磁導(dǎo)率，為真空磁導(dǎo)率。對(duì)于緊密纏繞N匝的線圈，線圈中心軸線上一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度則為： 由公式可知，當(dāng)線圈有效探測范圍內(nèi)無金屬物時(shí)，（非金屬的相對(duì)磁導(dǎo)率），線圈中心磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持不變，當(dāng)線圈有效探測范圍內(nèi)出現(xiàn)鐵磁性金屬物時(shí)，會(huì)變大，B隨也會(huì)變大。2.1.2渦流效應(yīng)根據(jù)電磁理論，我們知道，當(dāng)金屬物體被置于變化的磁場中時(shí)，金屬導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生自行閉合的感應(yīng)電流，這就是金屬的渦流效應(yīng)。渦流要產(chǎn)生附加的磁場，與外磁場方向相反，削弱外磁場的變化。據(jù)此，將一交流正弦信號(hào)接入繞在骨架上的空心線圈上，流過線圈的電流會(huì)在周圍產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)將金屬靠近線圈時(shí)，金屬產(chǎn)生的禍流磁場的去磁作用會(huì)削弱線圈磁場的變化

13、。金屬的電導(dǎo)率越大，交變電流的頻率越大，則禍電流強(qiáng)度越大，對(duì)原磁場的抑制作用越強(qiáng)。 通過以上分析可知，當(dāng)有金屬物靠近通電線圈平面附近時(shí)，無論是介質(zhì)磁導(dǎo)率的變化，還是金屬的渦流效應(yīng)均能引起磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化。對(duì)于非鐵磁性的金屬包括抗磁體(如:金、銀、銅、鉛、鋅等)和順磁體(如錳、鉻、欽等) ，較大，可以認(rèn)為是導(dǎo)電不導(dǎo)磁的物質(zhì)，主要產(chǎn)生渦流效應(yīng)，磁效應(yīng)可忽略不計(jì)；對(duì)于鐵磁性金屬（如：鐵、鈷、鎳）很大，也較大，可認(rèn)為是既可導(dǎo)電又導(dǎo)磁的物質(zhì)，主要產(chǎn)生磁效應(yīng)，同時(shí)又有渦流效應(yīng)。2.2線圈震蕩單元設(shè)計(jì)2.2.1線圈震蕩方案討論方案一 采用互感耦合振蕩器形式。調(diào)基電路振蕩頻率在較寬的范圍改變時(shí)，振幅比較穩(wěn)定

14、。調(diào)發(fā)電路只能解決起始振蕩條件和振蕩頻率的問題，不能決定振幅的大小。調(diào)集電路在高頻輸出方面比其它兩種電路穩(wěn)定，幅度較大諧波成分較小。互感耦合振蕩器在調(diào)整反饋（改變耦合系數(shù)）時(shí)，基本上不影響振蕩頻率。但由于分布電容的存在，在頻率較高時(shí)，難于做出穩(wěn)定性高的變壓器，而且靈活性較差。方案二 采用電感三點(diǎn)式振蕩。由于兩個(gè)電感之間有互感存在，所以很容易起振。另外，改變諧振回路的電容，可方便地調(diào)節(jié)振蕩頻率，由于反饋信號(hào)取自電感兩端壓降，而電感對(duì)高次諧波呈現(xiàn)高阻抗，故不能抑制高次諧波的反饋，因此振蕩器輸出信號(hào)中的高次諧波成分較大，信號(hào)波形較差。方案三 采用電容三點(diǎn)式振蕩器。電容三點(diǎn)式振電路的基極和發(fā)射極之間接

15、有電容，反饋信號(hào)取自電容兩端，它對(duì)諧波的阻抗很小，諧波電壓小，因而使集電路電流中的諧波分量和回路的諧波電壓都較小。反饋信號(hào)取自電容兩端，由于電容對(duì)高次諧波呈現(xiàn)較小的容抗，因而反饋信號(hào)中高次諧波分量小，故振蕩輸出波形好。綜上所述分析，最終選擇方案三作為線圈震蕩的設(shè)計(jì)方案。2.2.2線圈震蕩和放大電路硬件設(shè)計(jì)如圖6所示多諧震蕩器和放大電路電路圖。圖6多諧震蕩器和放大電路振蕩電路部分采用的是電容三點(diǎn)式振蕩電路，設(shè)計(jì)的主旨是在保證產(chǎn)生穩(wěn)定振蕩的前提下，使頻率低于300KHz，這樣的目的是為了金屬探測器在進(jìn)行工作時(shí)不受廣播頻段的影響。電容三點(diǎn)式振蕩電路的工作原理分析：假設(shè)將反饋回路斷開，同時(shí)假如晶體管的

16、基極以(+)極性信號(hào)，則BJT的集電極為(-)極性(共射極放大電路的反向放大特性)，由于諧振回路的兩個(gè)電容的一端同時(shí)接地，另一端串一電感所以兩個(gè)電容的極性相反，即反饋端的為(+)極性，因此滿足相位平衡條件。電路中晶體管的放大倍數(shù)比較大且C1和C2的比值小于0.5，都有利于起振。由于反饋電壓是從電容兩端去出的對(duì)高次諧波的阻抗小，因此可將高次諧波濾除，所以輸出的波形好。電容三點(diǎn)式振蕩電路的頻率為：使用諧振回路中的電感線圈進(jìn)行金屬探測，當(dāng)遇見金屬是電感L1的Q值將發(fā)生變化，由電容三點(diǎn)式振蕩電路的頻率計(jì)算公式可以看出，電感增加時(shí)諧振頻率減小，電感減小時(shí)諧振頻率增加。電路的諧振頻率同時(shí)也影響著檢測金屬的

17、精度，當(dāng)諧振頻率高時(shí)線圈產(chǎn)生磁場的變化率也就越高，根據(jù)電磁感應(yīng)原理在金屬內(nèi)部產(chǎn)生的渦流就越大，同是渦流產(chǎn)生磁場對(duì)原磁場的影響也就越大。2.3外圍電路單元設(shè)計(jì)2.3.1霍爾元件方案討論通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混人，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的干擾信號(hào)。因此在電路設(shè)計(jì)中，選用了UGN3503U線性霍爾傳感器，來檢測通電線圈L1周圍的磁場變化。UGN3503U線性霍爾傳

18、感器的主要功能是可將感應(yīng)到的磁場強(qiáng)度信號(hào)線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。它的功能特性如圖7。圖7 UGN3503框圖和磁電轉(zhuǎn)換特性曲線圖霍爾元件是依據(jù)霍爾效應(yīng)制成的器件。在一塊半導(dǎo)體薄片上兩端通以電流I，并加以和片子表面垂直的磁場B，在薄片的橫向兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓，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。因此，任何引起磁場強(qiáng)度變化的物理量都將引起霍爾元件電壓的變化。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信息，這就是線性霍爾元件的基本物理依據(jù)和作用。2.3.

19、2放大電路方案討論方案一：LM324放大電路，具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。有優(yōu)良的傳輸性能和保持性能，有效地利用LM324的資源，減少使用元器件的數(shù)量。方案二：AD624是一款高精度、低噪聲儀表放大器,它融低噪聲、高增益精度、低增益溫度系數(shù)和高線性度于一體,適合用于高分辨率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。AD624也可用一個(gè)外部電阻來設(shè)置增益,將增益設(shè)置為1至10000范圍內(nèi)的任何值。綜上所述分析，考慮價(jià)格因素，及所需實(shí)現(xiàn)的功能，LM324足以滿足要求，故選擇方案一。如圖8所示LM324外形和引腳排列。圖8 LM324外形和引腳排列由于UGN3503U線性霍爾元件采集到的電壓信

20、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(duì)其進(jìn)行處理前，首先要進(jìn)行放大。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。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共同，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。2.3.3霍爾元件和放大電路硬件設(shè)計(jì)如圖9所示霍爾元件和放大電路。圖9霍爾元件和放大電路2.3.4峰值檢波電路經(jīng)前級(jí)運(yùn)算放大器放大的信號(hào)，經(jīng)耦合電容C2輸入到后級(jí)峰值檢測電路中。峰值檢測電路由兩級(jí)運(yùn)算放大器組成，通過峰值檢波和后級(jí)緩沖放大電路，將采集到的微弱電壓信號(hào)放大至0V-5V的直流電平，再經(jīng)過A/D

21、轉(zhuǎn)換電路送入單片機(jī)進(jìn)行處理。如圖10所示峰值檢波電路。圖10峰值檢波電路2.3.5 A/D轉(zhuǎn)換電路方案討論方案一：ADC0809，該芯片采用CMOS工藝20引腳集成芯片，分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us，輸入電壓為05V，低功耗。目前是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片，芯片內(nèi)具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，可直接連接在數(shù)據(jù)總線上，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。方案二：TLC0832 有兩個(gè)可多路選擇的輸入通道。串行輸出可配置為和標(biāo)準(zhǔn)移位寄存器或微處理器接口。TLC0832 的多路器可用軟件配置為單端或差分輸入。差分的模擬電壓輸入可以共模抑制和使模擬輸入電壓偏移值為零。另外，輸入基準(zhǔn)電壓可以調(diào)整大小，在全8位分辨率下允

22、許任意小的模擬電壓編碼間隔。綜上所述ADC0809經(jīng)濟(jì)實(shí)用，足以滿足設(shè)計(jì)要求，故選擇方案一。2.3.6 A/D轉(zhuǎn)換電路硬件設(shè)計(jì)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)行處理，選用了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的ADC0809型A/D轉(zhuǎn)換器來完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。其中還使用了常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器74LS163，它可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)總實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能。如圖11所示74LS163引腳。圖11 74LS163引腳圖如圖12所示A/D轉(zhuǎn)換電路圖。圖12 A/D轉(zhuǎn)換電路圖ADC0809是8位逐次逼近型A/

23、D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有八路模擬開關(guān)，可對(duì)八路模擬電壓量實(shí)現(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度為100us(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片內(nèi)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，AT89S52的P0口作為數(shù)據(jù)總線，又作為低8位地址總線。ADC0809的片內(nèi)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

24、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的模擬輸入范圍：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)行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開始轉(zhuǎn)換，在時(shí)鐘的控制下，一位一位地逼近，比較器一次次進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，送出

25、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC(低到高)，并將8位數(shù)字量D7-D0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，用以打開三態(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。ADC0809芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作時(shí)序示于圖13和圖14。圖13 ADC0809的芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖14 ADC0809的工作時(shí)序2.3.7 AT89S52單片機(jī)方案討論方案一：AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 byt

26、es的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。方案二：AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。單片機(jī)

27、AT89S52與AT89C52相比較，其優(yōu)點(diǎn)在于AT89S52片內(nèi)含8K Bytes ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，還兼具AT89C52的其他優(yōu)點(diǎn)。故選擇方案二。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)介紹：AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)。40個(gè)引腳，8K Bytes Flash片內(nèi)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，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。其工作電壓為5V，晶振頻率采用12

28、MHz。AT89S52芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 見附錄一如圖15所示單片機(jī)最小系統(tǒng)。圖15單片機(jī)最小系統(tǒng)2.3.8單片機(jī)內(nèi)部電路晶體振蕩電路：此電路能讓電路產(chǎn)生振蕩頻率，直流電經(jīng)過晶體振蕩電路就會(huì)產(chǎn)生電路所需的交流電，此電路不需要外信號(hào)刺激自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能，所以要是電路需要將直流電變成交流電，在這里就需要用一個(gè)晶體振蕩電路。如圖16所示晶體振蕩電路。圖16晶體振蕩電路復(fù)位電路：為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘

29、信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。如圖17所示復(fù)位電路。圖17復(fù)位電路3其他單元電路3.1鍵盤輸入硬件設(shè)計(jì)鍵盤是一組按鍵的集合，它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備。操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡單的人-機(jī)通信。按鍵是一種常開型按鈕開關(guān)。常態(tài)時(shí)，按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，按下鍵時(shí)他們才閉合。如圖18所示鍵盤電路。圖18鍵盤電路鍵盤控制電路如圖18所示，靈敏度是可調(diào)的，K1鍵作為功能鍵設(shè)置靈敏度U，K2和K3分別作為加1，減1鍵來調(diào)節(jié)靈敏度，K4是確定鍵，當(dāng)K4鍵按下時(shí)，靈敏度值確定。3.2鍵盤輸

30、入程序流程圖如圖19所示鍵盤程序流程圖。圖19鍵盤程序流程圖3.3顯示電路硬件設(shè)計(jì)AT89S52的串行口RXD和TXD為一全雙工串行通信口，但在工作方式0下可作同步移位寄存器用，其數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）端輸出或輸入；而同步移位時(shí)鐘由TXD（P3.1）端串行輸出，在同步時(shí)鐘作用下，實(shí)現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。在不需要使用串行通信的場合，利用串行口加外圍芯片74HC164就可構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)并行輸入/輸出口，用于顯示器LED驅(qū)動(dòng)。如圖20所示顯示電路。圖20顯示電路3.4報(bào)警電路硬件設(shè)計(jì)一旦發(fā)現(xiàn)金屬出現(xiàn)，則被測物理量超限由單片機(jī)I/O口P1.0輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警，P1.6觸發(fā)無源蜂鳴器

31、用聲報(bào)警提醒人員注意發(fā)現(xiàn)金屬。如圖21所示報(bào)警電路。圖21報(bào)警電路3.5顯示報(bào)警程序流程圖如圖22所示顯示報(bào)警流程圖。圖22 顯示報(bào)警流程圖3.6電源電路硬件設(shè)計(jì)電源供電是由板內(nèi)穩(wěn)壓電源和9V電池共同組成的。電路板內(nèi)是三端穩(wěn)壓集成電路塊LM7805作板內(nèi)元器件來供電的。LM7805三端正穩(wěn)壓器有熱過載內(nèi)部過流和輸出晶體管安全區(qū)保護(hù)的功能，它可以將9VDC的輸入電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，這時(shí)它的最大輸出電流為0.5A，保證板內(nèi)AT89S52、555定時(shí)器、ADC0809等芯片和元件可靠工作。如圖23所示電源電路。圖23電源電路4單元整合4.1總原理圖見附錄二4.2元器件清單見附錄三4.3 PCB設(shè)計(jì)

32、PCB板又稱印刷電路板，是電子元器件電氣連接的提供者。它的發(fā)展已有100多年的歷史了；它的設(shè)計(jì)主要是版圖設(shè)計(jì)；采用電路板的主要優(yōu)點(diǎn)是大大減少布線和裝配的差錯(cuò)，提高了自動(dòng)化水平和生產(chǎn)勞動(dòng)率。PCB板的設(shè)計(jì)目的在于規(guī)范設(shè)計(jì)作業(yè)，提高生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品的質(zhì)量。采用印制板的主要優(yōu)點(diǎn)是：1.由于圖形具有重復(fù)性（再現(xiàn)性）和一致性，減少了布線和裝配的差錯(cuò)，節(jié)省了設(shè)備的維修、調(diào)試和檢查時(shí)間。2設(shè)計(jì)上可以標(biāo)準(zhǔn)化，利于互換。3布線密度高、體積小、重量輕，利于電子設(shè)備的小型化。4利于機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率并降低了電子設(shè)備的造價(jià)。 印制電路板布局一般原則：1距板邊距離應(yīng)大于5mm 。 2先放置與結(jié)構(gòu)關(guān)系

33、密切的元件，如接插件，開關(guān)，電源插座等 。 3優(yōu)先擺放電路功能塊的核心元件及體積較大的元器件，再以核心元件為中心擺放周圍電路元器件。 4功率大的元件擺放在有利于散熱的位置上。 5質(zhì)量較大的元器件應(yīng)避免放在板的中心，應(yīng)靠近機(jī)箱中的固定邊放置。 6有高頻連線的元件盡可能靠近，以減少高頻信號(hào)的分布和電磁干擾。 7輸入，輸出元件盡量遠(yuǎn)離。 8帶高壓的元器件盡量放在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。 9熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。 10可調(diào)元件的布局應(yīng)便于調(diào)節(jié)。 11考慮信號(hào)流向,合理安排布局使信號(hào)流向盡可能保持一致。 12布局應(yīng)均勻,整齊,緊湊。 13SMT元件應(yīng)注意焊盤方向盡量一致,以利于裝焊,減少橋聯(lián)的可能。

34、14去藕電容應(yīng)在電源輸入端就近位置。 15波峰焊面的元件高度限制為4mm 。 16對(duì)小尺寸高熱量的元件加散熱器尤為重要,大功率元件下可以通過敷銅來散熱,而且這些元件周圍盡量不要放熱敏元件。 17定位孔到附近焊盤的距離不小于7.62mm(300mil),定位孔到表貼器件邊緣的距離不小于5.08mm(200mil)。印制電路板布線的一般原則：1線應(yīng)避免銳角,直角,應(yīng)采用四十五度走線。 2相鄰層信號(hào)線為正交方向。 3高頻信號(hào)盡可能短。 4輸入,輸出信號(hào)盡量避免相鄰平行走線,最好在線間加地線,以防反饋耦合。 5雙面板電源線,地線的走向最好與數(shù)據(jù)流向一致,以增強(qiáng)抗噪聲能力。 6數(shù)字地、模擬地要分開。 7

35、時(shí)鐘線和高頻信號(hào)線要根據(jù)特性阻抗要求考慮線寬,做到阻抗匹配。 8整塊線路板布線,打孔要均勻。 9單獨(dú)的電源層和地層,電源線,地線盡量短和粗,電源和地構(gòu)成的環(huán)路盡量小。PCB板形狀設(shè)計(jì)為長方形，如圖24、圖 25、圖26、圖27所示。圖24 覆銅前圖25底層覆銅圖26頂層覆銅圖27 PCB總圖4.4主程序設(shè)計(jì)如圖28所示主程序流程圖。圖28主程序流程圖4.4.1軟件程序見附錄四4.5工藝文件生產(chǎn)工藝文件是指將組織生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)工藝過程的程序、方法、手段及標(biāo)準(zhǔn)用文字及圖表的形式來表示，用來指導(dǎo)產(chǎn)品制造過程的一切生產(chǎn)活動(dòng)，使之納入規(guī)范有序的軌道。企業(yè)是否具備先進(jìn)、科學(xué)、合理、齊全的工藝文件是企業(yè)能否安全、

36、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)低消耗的制造產(chǎn)品的決定條件。凡是工藝部門編制的工藝計(jì)劃、工藝標(biāo)準(zhǔn)、工藝方案、質(zhì)量控制規(guī)程也屬于工藝文件的范疇。工藝文件是帶強(qiáng)制性的紀(jì)律性文件。不允許用口頭的形式來表達(dá)，必須采用規(guī)范的書面形式，而且任何人不得隨意修改，違反工藝文件屬違紀(jì)行為。4.5.1 編制工藝規(guī)程的依據(jù)及原則1. 編制的依據(jù)工藝規(guī)程編制的技術(shù)依據(jù)是全套設(shè)計(jì)文件、樣機(jī)及各種工藝標(biāo)準(zhǔn)；工藝規(guī)程編制的工作量依據(jù)是計(jì)劃日（月）產(chǎn)量及標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)定額；工藝規(guī)程編制的適用性依據(jù)是現(xiàn)有的生產(chǎn)條件及經(jīng)過努力可能達(dá)到的條件。2. 編制應(yīng)掌握的原則:既要具有經(jīng)濟(jì)上的合理性技術(shù)上的先進(jìn)性，又要考慮企業(yè)的實(shí)際情況，具有適用性。必須嚴(yán)格與設(shè)計(jì)文件

37、的內(nèi)容相符合，應(yīng)盡量體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖，最大限度的保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)。要嚴(yán)肅認(rèn)真，一絲不茍，力求文件內(nèi)容完整正確，表達(dá)簡潔明了，條理清楚，用詞規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)。并盡量采用視圖加以表達(dá)。要做到不用口頭解釋，根據(jù)工藝規(guī)程，就可正常的進(jìn)行一切工藝活動(dòng)。要體現(xiàn)質(zhì)量第一的思想，對(duì)質(zhì)量的關(guān)鍵部位及薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)重點(diǎn)加以說明。技術(shù)指標(biāo)應(yīng)前緊后松，有定量要求，無法定量要以封樣為準(zhǔn)。盡量提高工藝規(guī)程的通用性，對(duì)一些通用的工藝要求應(yīng)上升為通用工藝。表達(dá)形式應(yīng)具有較大的靈活性及適用性，做到當(dāng)產(chǎn)量發(fā)生變化時(shí)，文件需要重新編制的比例壓縮到最少程度。編制插件工藝文件是一項(xiàng)細(xì)致而繁瑣的工作，必須綜合考慮合理的次序、難易的搭配、工作量的均衡

38、等諸因素，因?yàn)椴寮と嗽诹魉€作業(yè)時(shí)，每人每天插入的元器件數(shù)量高達(dá)800010000只，在這樣大數(shù)量的重復(fù)操作中，若插件工藝編排不合理，會(huì)引起差錯(cuò)率的明顯上升，所以合理的編排插件工藝是非常重要的，要使工人在思想比較放松的狀態(tài)下，也能正確高效的完成作業(yè)內(nèi)容。4.5.2 編制要領(lǐng)a.各道插件工位的工作量安排要均衡，工位間工作量差別£3 秒。b. 電阻器避免集中在某幾個(gè)工位安裝，應(yīng)盡量平均分配給各道工位。c. 外型完全相同而型號(hào)規(guī)格不同的元件器,絕對(duì)不能分配給同一工位安裝。d. 型號(hào)、規(guī)格完全相同的元件應(yīng)盡量安排給同一工位。e.需識(shí)別極性的元器件應(yīng)平均分配給各道工位。f.安裝難度高的元器件

39、，也要平均分配。g.前道工位插入的元器不能造成后工位安裝的困難。h. 插件工位的順序應(yīng)掌握先上后下，先左后右，這樣可減少前后工位的影響。i.在滿足上述各項(xiàng)要求的情況下，每個(gè)工位的插件區(qū)域應(yīng)相對(duì)集中，有利于插件速度。4.5.3 編制步驟及方法計(jì)算生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間每天工作時(shí)間:8小時(shí) 上班準(zhǔn)備時(shí)間：15分鐘 上午休息時(shí)間：15分鐘 下午休息時(shí)間：15分鐘每天實(shí)際作業(yè)時(shí)間=每天工作時(shí)間（準(zhǔn)備時(shí)間+休息時(shí)間）=8×60（15+15+15）=435（min）節(jié)拍時(shí)間=實(shí)際作業(yè)時(shí)間/計(jì)劃日產(chǎn)量=（435×60）/1000=26.1（s）計(jì)算印制板插件總工時(shí)將元器件分類列在表內(nèi)，按標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)定

40、額查出單件的定額時(shí)間，最后累計(jì)出印制板插件所需的總工時(shí)為231.5秒，如表1所示。表1 器件插件時(shí)間表序號(hào)元器件名稱數(shù)量/只定額時(shí)間/s累計(jì)時(shí)間/s1電阻313932無極性電容123363有極性電容23.574開關(guān)53155二極管3396三極管13.53.57芯片114448晶振1339揚(yáng)聲器13310電位器23611數(shù)碼管24.5912電感133合計(jì)工時(shí)/s231.5計(jì)算插件工位數(shù)插件工位的工作量安排一般應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，?dāng)計(jì)算值出現(xiàn)小數(shù)時(shí)一般總是采取進(jìn)位的方式，所以根據(jù)上式得出，日產(chǎn)1000塊印制板的插件工位人數(shù)應(yīng)確定9人。插件工位數(shù)=插件總工時(shí)/節(jié)拍時(shí)間=231.5/26.1=9人確定工

41、位工作量時(shí)間工位工作量時(shí)間=插件總工時(shí)/人數(shù)=231.5/9=25.8（s）工作量允許誤差=節(jié)拍時(shí)間×10%=26.1×10%=2.6（s）劃分插件區(qū)域：按編制要領(lǐng)將元器件分配到各工位，如表2所示。表2 工位所插元器件表類型工位序號(hào)一二三四五六七八九電阻/只765733無極性電容/只48有極性電容/只2開關(guān)/只14二極管/只3三極管/只1芯片/只443晶振/只1揚(yáng)聲器/只1電感/只1數(shù)碼管/只11電位器/只11工時(shí)數(shù)/s25.52526.527252524.52727對(duì)工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：對(duì)每個(gè)工位的工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。編寫裝配工藝卡片。4.5.4工藝文件生產(chǎn)工藝文件見附錄

42、五5總結(jié)本次設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)金屬探測儀已實(shí)現(xiàn)檢測混入食品中的金屬異物。要求設(shè)計(jì)的金屬探測儀具有高的檢測靈敏度，很強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)還要具有可靠的檢測效果及報(bào)警能力。本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中，靈敏度方面采用了靈敏度極高的線性霍爾元件傳感器，能檢測金屬出現(xiàn)時(shí)探測線圈周圍磁場的變化，這樣可以大大的提高檢測的精度;數(shù)據(jù)處理方面采用的是AT89S52單片機(jī)作為控制單元，用它來處理檢測結(jié)果，能有效地保證檢測效果。硬件電路的設(shè)計(jì)上分為兩個(gè)部分，一部分為線圈振蕩電路，包括：多諧振蕩電路、放大電路和探測線圈;另一部分為控制電路，包括：線性霍爾元件、前置放大電路、峰值檢波電路ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器、AT89S

43、52單片機(jī)、顯示電路、報(bào)警電路及電源電路，通過這些電路將磁場強(qiáng)度信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，再進(jìn)行電壓信號(hào)的放大、處理等。軟件設(shè)計(jì)中，從系統(tǒng)的實(shí)用性、可靠性及方便靈活等幾個(gè)方面出發(fā)，使程序滿足設(shè)計(jì)的功能要求。原理上本次設(shè)計(jì)基本可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求，但由于沒有進(jìn)行實(shí)物的制作和測試，可能會(huì)出現(xiàn)一些小的偏差和漏洞。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來我們可以制造出更好的金屬探測儀來檢測金屬物體，但目前我們?nèi)孕枧μ剿鬟@方面的知識(shí)已完成更好的產(chǎn)品。致謝首先，我要感謝我的導(dǎo)師李瑋老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求。在我畢業(yè)論文寫作期間，李老師給我提供了很多專業(yè)上面的資料，而且在生活上面也給了我很多關(guān)懷，沒有老師

44、的幫助我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會(huì)，向您表示由衷的感激。然后我要感謝在我大學(xué)三年中教過我的老師，正因?yàn)樗麄兊膬A囊相授，我才能掌握基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)，如期并且保質(zhì)量的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感謝每一位老師！三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識(shí)，更重要的是在閱讀、實(shí)踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。很慶幸這三年來我遇到了如此多的良師益友，無論在學(xué)習(xí)上、生活上，還是工作上，都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在一個(gè)充滿溫馨的環(huán)境中度過三年的大學(xué)生活。感恩之情難以用言語量度，謹(jǐn)以最樸實(shí)的話語致以最崇高的敬意。最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對(duì)中國傳統(tǒng)文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人

45、生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我的殷殷期望!我一定會(huì)好好孝敬他們，報(bào)答他們!爸媽，我愛你們!“長風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海。”這是我少年時(shí)最喜歡的詩句。就用這話作為這篇論文的一個(gè)結(jié)尾，也是一段生活的結(jié)束。希望自己能夠繼續(xù)少年時(shí)的夢(mèng)想，永不放棄。參考文獻(xiàn)【1】李金平,沈明山,姜余祥.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京:電子工業(yè)出版社,2007.8【2】張振榮,晉明武,王毅平.MCS-51單片機(jī)原理及實(shí)用技術(shù)M.人民郵電出版社,2000.8【3】胡輝.單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)M.中國水利水電出版社,200

46、5.7【4】 何立民：單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京航空航天大學(xué)出版社，2004. 【5】 減春華：電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用，高等教育出版社，2004.【6】 蔡明生：電子設(shè)計(jì)，高等教育出版社，2003.【7】 沙占友,王彥朋,孟志永等單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社1998.【8】 李全利,遲榮強(qiáng),單片機(jī)原理及接口技術(shù)M,高等教育出版社1995.【9】 房小翠,王金鳳,單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù),M國防工業(yè)出版社2002.【10】 孫涵芳,徐愛卿,MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用M北京航天航空大學(xué)出版社,1999.【11】 張毅剛,彭喜元,姜守達(dá),等.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M.哈爾濱:哈爾

47、濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003.【12】 J.G. Proakis. Digital Communications.S New York:McGraw-Hill,2001【13】 楊振江,杜鐵軍,李群.流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.【14】 李伯成，基于MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京電子工業(yè)出版社，2004.【15】秦實(shí)宏,周龍,肖忠.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)M.中國水利水電出版社,2005.9【16】胡學(xué)海.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社,2005.8【17】 【18】 【19】 【20】 附錄附錄一： 單片機(jī)介紹AT89S52芯片內(nèi)

48、部結(jié)構(gòu)VCC : 電源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。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，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具有內(nèi)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。P1：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)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(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)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內(nèi)部電阻的原因，

49、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/T2EX）。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)具有內(nèi)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(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)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內(nèi)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MOVX 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)的內(nèi)部上拉發(fā)送1

50、。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)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)具有內(nèi)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(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)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內(nèi)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)

51、完成后，RST 腳輸出96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(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MOVX 或MOVC指令時(shí)有效

52、。否則，ALE 將被微弱拉高。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)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)行內(nèi)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。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振

53、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”。由于這些寄存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寄存器：寄存器T2CON 和T2MOD 包含定時(shí)器2 的控制位和狀態(tài)位，寄存器對(duì)RCAP2H和RCAP2L是定時(shí)器2的捕捉/自動(dòng)重載寄存器。中斷寄存器：各中斷允許位在IE寄存器中，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)指針寄存器：為了更有利于訪問內(nèi)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)指針寄存器：位于SFR中82H83H的DP0和位于84H85。特殊寄存器AUXR1中DPS0 選擇DP0；DPS=1 選擇DP1。用戶應(yīng)該在訪問數(shù)據(jù)指針寄存器前先初始化DPS至合理的值。掉電標(biāo)志位：掉電標(biāo)志位（POF）位于特殊寄存器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)器結(jié)構(gòu)MCS-51器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)