【正文】 外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。AT89S51單片機(jī)共有40個(gè)引腳，其引腳圖如下： 圖1 超聲波簡介由于超聲波所具有的能量很大，就有可能使物質(zhì)分子產(chǎn)生顯著的聲壓作用、例如當(dāng)水中通過一般強(qiáng)度的超聲波時(shí)超聲波流量計(jì)的基本原理及類型超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。根據(jù)檢測的方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類型的超聲波流量計(jì)。起聲波流量計(jì)是近十幾年來隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開始應(yīng)用的一種 非接觸式儀表，適于測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計(jì)聯(lián)動(dòng)可進(jìn)行敞開水流的流量測量。使用超聲波流量比不用在流體中安裝測量元件故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行因而是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。 眾所周知，目前的工業(yè)流量測量普遍存在著大管徑、大流量測量困難的問題，這是因?yàn)橐话懔髁坑?jì)隨著測量管徑的增大會(huì)帶來制造和運(yùn)輸上的困難，造價(jià)提高、能損加大、安裝不僅這些缺點(diǎn)，超聲波流量計(jì)均可避免。因?yàn)楦黝惓暡髁坑?jì)均可管外安裝、非接觸測流，儀表造價(jià)基本上與被測管道口徑大小無關(guān)，而其它類型的流量計(jì)隨著口徑增加，造價(jià)大幅度增加，故口徑越大超聲波流量計(jì)比相同功能,其它類型流量計(jì)的功能價(jià)格比越優(yōu)越。被認(rèn)為是較好的大管流量測量儀表，多普勒法超聲波流量計(jì)可測雙相介質(zhì)的流量，故可用于下水道及排污水等臟污流的測量。在發(fā)電廠中，用便攜式超聲波流量計(jì)測量水輪機(jī)進(jìn)水量、汽輪機(jī)循環(huán)水量等大管徑流量，比過去的皮脫管流速計(jì)方便得多。超聲被流量汁也可用于氣體測量。管徑的適用范圍從2cm到5m，從幾米寬的明渠、暗渠到500m寬的河流都可適用。 另外，超聲測量儀表的流量測量準(zhǔn)確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，又可制成非接觸及便攜式測量儀表，故可解決其它類型儀表所難以測量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測量問題。超聲波具有較好的指向性頻率越高，指向性越強(qiáng)。這在諸如探傷和水下聲通訊等應(yīng)用場合是主要的考慮因素。頻率高時(shí)，相應(yīng)地波長將變短，因而波長可與傳播超聲波的試樣材料的尺寸相比擬，甚至波長可遠(yuǎn)小于試樣材料的尺寸．這在厚度尺寸很小的測量應(yīng)用中以及在高分辨率的探傷應(yīng)用中是非常重要的。超聲波用起來很安靜，人們聽不到它。這一點(diǎn)在高強(qiáng)度工作場合尤為重要。這些高強(qiáng)度的工作用可聞?lì)l率的聲波來完成時(shí)往往更有效，然而遺憾的是，可聞聲波工作時(shí)所產(chǎn)生的噪聲令人難以忍受，有時(shí)甚至是對人體有害的。3 硬件設(shè)計(jì) 硬件電路該設(shè)計(jì)的硬件電路由主控部分(單片機(jī)AT89S51)、計(jì)時(shí)部分（實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302）、顯示部分（八段數(shù)碼管）、電源部分（三端穩(wěn)壓器7805）4個(gè)部分組成。各部分之間相互協(xié)作，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)功能。各部分的硬件電路設(shè)計(jì)如下。(1)單片機(jī)AT89S51作為主控芯片，控制整個(gè)電路的運(yùn)行。單片機(jī)外圍需要一個(gè)復(fù)位電路，復(fù)位電路的功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。該設(shè)計(jì)采用含有電阻的復(fù)位電路，復(fù)位電路可以有效的解決電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等引起的問題，在電源電壓瞬間下降時(shí)可以使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。復(fù)位電路的設(shè)計(jì)圖如圖2示： 復(fù)位電路圖2 （2）復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，使CPU及各專用存儲器處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，其中把PC的內(nèi)容初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序，除了系統(tǒng)的正常開機(jī)（上電）復(fù)位外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，可按復(fù)位鍵進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位電路由片外和片內(nèi)兩部分電路組成。AT89S51的RST引腳為復(fù)位引腳，只要在RST引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位通常有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方法。本設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位，當(dāng)按下按鍵后，電容被短路，RST引腳就處于高電平，就可以達(dá)到復(fù)位的目的。電路如圖3所示。圖3復(fù)位電路四段數(shù)碼顯示管有兩種，一種是共陽極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由八個(gè)陽極相連接的發(fā)光二極管組成；另一種是共陽極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由四個(gè)陽極相連接的發(fā)光二極管組成。二者原理不同但功能相同。本設(shè)計(jì)的時(shí)間顯示選用四個(gè)共陰極四段數(shù)碼管LED，其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示： 顯示電路 圖4而LED顯示電路就像單片機(jī)系統(tǒng)的眼睛，實(shí)時(shí)地向人們傳遞著系統(tǒng)工作的各種狀態(tài)信息和處理結(jié)果。因此，高效、方便的LED顯示驅(qū)動(dòng)電路是構(gòu)成完善的單片機(jī)系統(tǒng)必不可少的元素。常用的LED顯示驅(qū)動(dòng)電路有并行譯碼方式、串行—并行轉(zhuǎn)換方式、顯示驅(qū)動(dòng)接口芯片方式等。 驅(qū)動(dòng)電路圖5MCS51系列單片機(jī)的并行I/O口：接口電路是微機(jī)必不可少的組成部分，并行輸入確出接口是CPU和外部進(jìn)行信息交換的主要通道。MSC－51系列單片有4個(gè)8位并行雙向I/O口P0～P3，共32根I/O線。每一根線能獨(dú)立用作輸入或輸出。單片機(jī)可以外接鍵盤、顯示器等外圍設(shè)備．還可以進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，以解決硬件資源不足問題。4個(gè)并行口都是雙向口，既可以輸入又可以輸出。P0、P2口經(jīng)常作外部擴(kuò)展存儲器時(shí)的數(shù)據(jù)、地址線，P3口除作I/O口外，每一根都有第二功能。這4個(gè)I/O口結(jié)構(gòu)基本相同，但仍存在差別。P1口：通道1，雙向I/O口，本次設(shè)計(jì)連接按鍵，用語按鍵信號的輸入4軟件設(shè)計(jì)延時(shí)程序延與 MCS 51 執(zhí)行指令的時(shí)間有關(guān), 如果使用 6 MHz晶振, 一個(gè)機(jī)器周期為 2 μs, 計(jì)算出一條指令以至一個(gè)循環(huán)所需要的執(zhí)行時(shí)間, 給出相應(yīng)的循環(huán)次數(shù), 便能達(dá)到延時(shí)的目的。10 秒延時(shí)程序如下:  DELAY: MOV R5, ＃100 DEL0: MOV R6, ＃200 DEL1: MOV R7, ＃248 DEL2: DJNZ R7, DEL2 DJNZ R6, DEL1 DJNZ R5, DEL0 RET 上例程序中采用了多重循環(huán)程序, 即在一個(gè)循環(huán)體中又包含了其它的循環(huán)程序, 這種方式是實(shí)現(xiàn)延時(shí)程序的常用方法。 使用多重循環(huán)時(shí), 必須注意:  (1） 循環(huán)嵌套, 必須層次分明, 不允許產(chǎn)生內(nèi)外層循環(huán)交叉。 (2） 外循環(huán)可以層層向內(nèi)循環(huán)進(jìn)入, 結(jié)束時(shí)由里往外層層退出。  (3） 內(nèi)循環(huán)可以直接轉(zhuǎn)入外循環(huán), 實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)由多個(gè)條件控制的循環(huán)結(jié)構(gòu)方式。 74LS04反相器，管腳圖如附圖所示。 74LS04管腳圖 中斷系統(tǒng) 程序執(zhí)行過程中,容許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行,使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚硗獠炕騼?nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去。完成中斷服務(wù)程序后,CPU繼續(xù)原來被打斷的程序,這樣的過程稱為中斷過程, 中斷響應(yīng)的一般過程 (1) 在每條指令結(jié)束后, 系統(tǒng)都自動(dòng)檢測中斷請求信號, 如果有中斷請求，且CPU處于開中斷狀態(tài)下, 則響應(yīng)中斷。  (2) 保護(hù)現(xiàn)場, 在保護(hù)現(xiàn)場前, 一般要關(guān)中斷, 以防止現(xiàn)場被破壞。保護(hù)現(xiàn)場一般是用堆棧指令將原程序中用到的寄存器推入堆棧。 80S51中有五個(gè)中斷源 MCS 51單片機(jī)有 5個(gè)（8052有 6個(gè)）中斷源, 為了使每個(gè)中斷源都能獨(dú)立地被允許或禁止, 以便用戶能靈活使用, CPU內(nèi)部在每個(gè)中斷信號的通道中設(shè)置了一個(gè)中斷允許觸發(fā)器, 它控制CPU能否響應(yīng)中斷。只有對應(yīng)的中斷允許觸發(fā)器被使能（置“1”），相應(yīng)的中斷才能得到相應(yīng) MCS—51中斷系統(tǒng) MCS—51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 例 1 單步操作的中斷實(shí)現(xiàn)。 把一個(gè)外部中斷（設(shè)為INT0]）設(shè)置為電平激活方式。其中斷服務(wù)程序的末尾寫上如下幾條指令:  JNB , $ 。 在INT0變高前，原地等待(死循環(huán)) JB , $。 在 INT0變低前，原地等待(死循環(huán)) RETI 。 返回并執(zhí)行一條指令現(xiàn)在,若INT0保持低電平, 且允許INT0中斷, 則CPU就進(jìn)入外部中斷 0 服務(wù)程序, 由于有上述幾條指令, 它就會(huì)停在 JNB處, 原地等待。當(dāng)INT0 端出現(xiàn)一個(gè)正脈沖（由低到高, 再到低）時(shí), 程序就會(huì)往下執(zhí)行,