【正文】 成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的物理量作進(jìn)一步的變化和處理，使其成為數(shù)字信號(hào)，可以遠(yuǎn)距離傳輸并與計(jì)算機(jī)接口。（6）現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域通常應(yīng)用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高，因此采用單片機(jī)系統(tǒng)更加重要。3 系統(tǒng)功能及操作 系統(tǒng)功能的確定 基本功能系統(tǒng)具有時(shí)間、日期、三路定時(shí)功能，并可以對(duì)時(shí)間、日期、定時(shí)進(jìn)行設(shè)定，有定時(shí)提示音。要求計(jì)時(shí)精度盡量提高。顯示格式為：時(shí)間：“時(shí)”（第2位）、“分”（第4位）、“秒”（第6位）；日期：“年”（第2位，如2007年顯示為07）、“月”（第4位）、“日” （第6位）；定時(shí)：“時(shí)”（第2位）、“分”（第4位）、“狀態(tài)標(biāo)志”（第6位）。鍵盤及數(shù)碼管排列如圖21所示。 擴(kuò)展功能該系統(tǒng)可以增加溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，以實(shí)時(shí)顯示溫度，用2位數(shù)碼管顯示；還可以增加濕度傳感器，實(shí)現(xiàn)濕度測(cè)量，以實(shí)時(shí)顯示濕度，用6位數(shù)碼管顯示。多路定時(shí)器功能也可擴(kuò)展為對(duì)多種家電等電氣產(chǎn)品的自動(dòng)控制，比如電飯煲等；也可利用溫度對(duì)某些電氣產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)控制，比如空調(diào)等；還可利用濕度傳感器對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖31所示。圖31 系統(tǒng)功能圖 系統(tǒng)操作說明（1）按K1鍵顯示日期，3秒后自動(dòng)返回時(shí)間顯示，3秒內(nèi)按K2鍵進(jìn)入日期設(shè)置，此時(shí)年位閃爍，按K1鍵進(jìn)行年位加1或連續(xù)加1調(diào)整。按K2鍵依次切換到月位、日位，分別按K1鍵進(jìn)行月位、日位調(diào)整，日位設(shè)置好后，再按K2鍵保存日期設(shè)定值，并返回顯示時(shí)間。（2）按K2鍵大于1秒進(jìn)入時(shí)間設(shè)置，此時(shí)小時(shí)位閃爍，秒位自動(dòng)清零，按K1鍵進(jìn)行小時(shí)調(diào)整，按K2鍵切換到分鐘位，按K1鍵進(jìn)行分鐘調(diào)整，分位設(shè)置好后，再按K2鍵保存時(shí)間設(shè)定值，并返回顯示時(shí)間，按所設(shè)定的時(shí)間值進(jìn)行計(jì)時(shí)。（3）連續(xù)按K3鍵顯示3路定時(shí)及其開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)顯示某一路定時(shí)時(shí)，3秒后自動(dòng)返回時(shí)間顯示，3秒內(nèi)按K2鍵進(jìn)入定時(shí)設(shè)置，設(shè)置同日期（6位顯示00為當(dāng)路定時(shí)關(guān)，顯示01為當(dāng)路定時(shí)開）。當(dāng)路定時(shí)設(shè)置完后按K2鍵保存定時(shí)設(shè)定值并返回時(shí)間顯示。（4）按K4鍵顯示實(shí)時(shí)溫度和濕度，5秒后自動(dòng)返回時(shí)間顯示。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 芯片的選擇本設(shè)計(jì)選用AT89S52芯片，它是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K（0000H～1FFFH）在線系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在線編程，也適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活、高效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K（0000H～1FFFH）Flash，256字節(jié)（00H～FFH）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），64K（0000H～FFFFH）程序存儲(chǔ)器（ROM），32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）用于存放各種運(yùn)算的中間結(jié)果，作緩存和數(shù)據(jù)暫存，以及設(shè)置特征標(biāo)志等。AT89S52的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用位尋址方式，最大尋址范圍為256字節(jié)（00H～FFH）。按使用情況不同可分成低128字節(jié)（00H～7FH）和高128字節(jié)（80H～FFH）。其中低128字節(jié)為真正的RAM存儲(chǔ)器，高128字節(jié)為特殊功能寄存器（SFR）區(qū)，如累加器ACC、程序狀態(tài)字PSW、數(shù)據(jù)指針DPTR、程序計(jì)數(shù)器PC等。整個(gè)片內(nèi)RAM區(qū)分布如圖41所示。圖41 片內(nèi)RAM區(qū) 實(shí)驗(yàn)板電路原理圖實(shí)驗(yàn)板電路結(jié)構(gòu)框圖如圖42所示，原理電路圖如圖43所示。圖42 實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)框圖圖43 實(shí)驗(yàn)板原理圖 功能電路分析 時(shí)鐘電路實(shí)驗(yàn)板的時(shí)鐘振蕩源電路如圖44所示。其中JT 的晶振，改變兩電容CB的值即可對(duì)此晶振頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。該電路提供單片機(jī)工作所需的振蕩頻率，計(jì)算定時(shí)器初值即需此晶振頻率，在通信時(shí)也需知道晶振頻率，以對(duì)波特率進(jìn)行計(jì)算。圖 44 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路如圖45所示為實(shí)驗(yàn)板的復(fù)位電路，當(dāng)RESET 信號(hào)為低電平時(shí)，實(shí)驗(yàn)板為工作狀態(tài)，當(dāng)RESET信號(hào)為高電平時(shí)，實(shí)驗(yàn)板為復(fù)位或下載程序狀態(tài)。由于AT89S52具有ISP 的功能，即可以通過并口線直接將程序下載到單片機(jī)內(nèi)，因此， AT89S52 具有兩種狀態(tài)，下載程序狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)。該復(fù)位電路能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位，也能手動(dòng)復(fù)位，一般復(fù)位時(shí)RESET應(yīng)保持20毫秒以上高電平，此復(fù)位時(shí)間由接地電容控制。圖 45 復(fù)位電路 鍵盤電路如圖46所示為陣列按鍵電路，各設(shè)置及轉(zhuǎn)換信號(hào)由此電路輸入，實(shí)驗(yàn)板提供了16個(gè)按鍵，由P1口經(jīng)SN74F244（驅(qū)動(dòng)芯片）輸出擴(kuò)展成44的陣列按鍵，～，～。SN74F244有一片選信號(hào)線，當(dāng)此口線為低電平時(shí)，A1～A4與Y1～Y4接通，反之，A1～A4與Y1～Y4斷開。此鍵盤用掃描工作方式，若有鍵按下，則相應(yīng)位端口被拉低為低電平，由于本系統(tǒng)只用了4個(gè)按鍵，所以只需對(duì)4個(gè)按鍵進(jìn)行掃描。掃描時(shí)，向P1口送0EFH（MOV P1，0EFH），讀P1口（MOV A，P1），最后判斷P1口低4位哪位是低電平，若某位為低電平，則相應(yīng)按鍵被按下，（=0），則K1鍵被按下。圖 46 陣列按鍵 數(shù)碼顯示電路如圖47所示為數(shù)碼顯示電路，實(shí)驗(yàn)板使用了6個(gè)共陽數(shù)碼管，P0口為段碼信號(hào)線，B1～B6為位控線，是P1口經(jīng)SN74F573（反向驅(qū)動(dòng)芯片，即輸入為高電平，則輸出為低電平，反之則輸出為高電平，該芯片也有一片選信號(hào)C，當(dāng)此信號(hào)為高電平時(shí)有效）反向得到，再由B1～B6控制晶體管Q1～Q6，以達(dá)到控制每位數(shù)碼管的目的。系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示，先向P0口送第一位數(shù)碼管需要顯示的段碼值，再給P1口送0FEH，延時(shí)1毫秒使第一位數(shù)碼管顯示，又向P0口送第二位數(shù)碼管需要顯示的段碼值，P1口送0FDH，延時(shí)1毫秒，使第二位數(shù)碼管顯示。依次遞推，直到最后一位數(shù)碼管，然后再循環(huán)。改變延時(shí)時(shí)長(zhǎng)可以調(diào)節(jié)數(shù)碼管顯示的亮度，由于單片機(jī)執(zhí)行速度很快（微秒級(jí)），所以看上去數(shù)碼管一直亮著。圖 47 數(shù)碼顯示電路 蜂鳴器電路其硬件原理圖如圖48所示。此電路用于定時(shí)時(shí)發(fā)出提示音。，當(dāng)SPEAKER輸出高電平時(shí)蜂鳴器不響，而SPEAKER輸出低電平時(shí)蜂鳴器發(fā)出響聲。只需控制SPEAKER輸出高低電平的時(shí)間和變化頻率，就可以讓蜂鳴器發(fā)出不同的聲音。此電路用于產(chǎn)生定時(shí)器提示音。圖 48 蜂鳴器電路5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實(shí)質(zhì)性功能）的設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)通常要考慮以下幾個(gè)方面的問題：（1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，設(shè)計(jì)出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡(jiǎn)潔和流程合理；（2）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、實(shí)行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改；（3）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)；（4）繪制程序流程圖；（5）合理分配系統(tǒng)資源；（6）為程序加入注釋，提高可讀性，實(shí)施軟件工程；（7）注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。 數(shù)據(jù)單元分配 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元分配數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元分配如下表所示：項(xiàng)目秒分時(shí)日月年存儲(chǔ)單元30H31H32H33H34H35H項(xiàng)目定時(shí)1：開關(guān)定時(shí)1：分定時(shí)1：時(shí)定時(shí)2：開關(guān)定時(shí)2：分定時(shí)2：時(shí)存儲(chǔ)單元36H37H38H39H3AH3BH項(xiàng)目定時(shí)3：開關(guān)定時(shí)3：分定時(shí)3：時(shí)存顯示首地址堆棧起始單元存儲(chǔ)單元3CH3DH3EH3FH50H 標(biāo)志位單元分配 標(biāo)志位單元（20H）分配如下表所示：位單元項(xiàng)目位單元項(xiàng)目01H2位數(shù)碼管閃爍標(biāo)志位08H定時(shí)1顯示標(biāo)志位02H09H定時(shí)2顯示標(biāo)志位03H4位數(shù)碼管閃爍標(biāo)志位0AH定時(shí)3顯示標(biāo)志位04H0BH定時(shí)1響鈴標(biāo)志位05H6位數(shù)碼管顯示標(biāo)志位0CH定時(shí)2響鈴標(biāo)志位06H0DH定時(shí)3響鈴標(biāo)志位07H日期顯示標(biāo)志位0EH總響鈴標(biāo)志位 計(jì)時(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)的基本方法時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位是秒，使用定時(shí)器的方式1，最大的定時(shí)時(shí)間也只能達(dá)到131毫秒?？砂讯〞r(shí)器的定時(shí)時(shí)間定為50毫秒，這樣，計(jì)數(shù)溢出20次即可得到時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位─秒。計(jì)數(shù)20次可以用軟件實(shí)現(xiàn)，對(duì)定時(shí)器溢出次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)滿20次即為1秒。從秒到分，從分到時(shí)，以及日、月、年都是通過軟件累加并進(jìn)行比較的方法實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)步驟系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主程序只需調(diào)用各個(gè)子程序模塊即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。其模塊結(jié)構(gòu)圖如圖51所示。 圖51 程序各模塊方框圖 主程序模塊設(shè)計(jì)整個(gè)程序進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，主程序只需調(diào)用相應(yīng)的程序即可。主程序流程如圖52所示。 圖52 主程序流程圖 計(jì)時(shí)子程序模塊的實(shí)現(xiàn)當(dāng)T0中斷時(shí)，執(zhí)行本程序，因T0設(shè)為50毫秒中斷，故中斷20次為1秒。中斷程序分別有20次計(jì)數(shù)（1秒），60次計(jì)數(shù)（1分），60次計(jì)數(shù)（1小時(shí)），24次計(jì)數(shù)（1天），2231次計(jì)數(shù)（1個(gè)月），12次計(jì)數(shù)（1年）。當(dāng)前位到設(shè)定數(shù)值時(shí)寫0或1，下一位加1。由于本世紀(jì)是21世紀(jì)，年位前兩位是4的倍數(shù)，故判斷閏年時(shí)只需對(duì)年的后兩位進(jìn)行計(jì)算，能被4整除為閏年，否則為平年，年位只進(jìn)行加1，大于99時(shí)又重新開始。計(jì)時(shí)中斷流程圖如圖53所示。圖53 計(jì)時(shí)子程序流程圖 圖54 顯示子程序流程圖 顯示子程序模塊的實(shí)現(xiàn)顯示原理在前面已給予了說明，流程圖如圖54所示。 時(shí)鐘設(shè)定子程序模塊的實(shí)現(xiàn)當(dāng)設(shè)定時(shí)間時(shí)，斷開T0中斷，秒單元清0，進(jìn)入時(shí)、分單元設(shè)定。設(shè)定好后重裝T0初值，開T0中斷。流程圖如圖55所示。 圖55 時(shí)鐘設(shè)定子程流程圖 日期、定時(shí)設(shè)定子程序模塊的實(shí)現(xiàn)日期、定時(shí)的設(shè)定同時(shí)鐘設(shè)定。定時(shí)設(shè)定時(shí)，把時(shí)鐘的秒位換成定時(shí)標(biāo)志位，“00”為當(dāng)路定時(shí)關(guān)，“01”為當(dāng)路定時(shí)開，流程圖與時(shí)鐘設(shè)定程序相似。 程序說明 定時(shí)器初值計(jì)算因定時(shí)器工作于方式1，需要50ms的中斷，所以計(jì)數(shù)初值:χ=216 tfosc／12=65536 50103106／12=19456表示成十六進(jìn)制為χ=4C00H，故（TH0）=4CH，（TL0）=00H。 程序初始化程序初始化時(shí)，清相應(yīng)內(nèi)存單元（20H～4FH共48個(gè)單元），送時(shí)間（00時(shí)00分00秒）、日期（07年10月01日）初值，送定時(shí)器T0、T1初值，TH0= TH1=4CH，TL0= TL1=00H，特殊寄存器（SP=50H、TMOD=11H）值等。 誤差分析及校正當(dāng)T0中斷時(shí)，需重裝定時(shí)初值，且要加上從斷開T0中斷到允許T0中斷共有13個(gè)周期，以減小誤差，故理論重裝定時(shí)初值為（TH0）=4CH，（TL0）=13H。但該外接晶振電路的晶振頻率可調(diào)，可能出現(xiàn)誤差，所以實(shí)際不是這個(gè)值。經(jīng)調(diào)試，當(dāng)定時(shí)初值為（TH0）=4CH，（TL0）=06H時(shí)，24小時(shí)約慢2秒，所以每當(dāng)計(jì)時(shí)24小時(shí)之后，給秒單元（30H）送02H，使秒累加時(shí)從2加起，24小時(shí)就少加2秒，即可使時(shí)間得到校正。 實(shí)現(xiàn)閃動(dòng)設(shè)定閃動(dòng)可選用段碼送00H實(shí)現(xiàn)，也可禁止當(dāng)前位顯示，選通位送0實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)選用后者實(shí)現(xiàn)閃動(dòng)，用定時(shí)器T1進(jìn)行控制。 實(shí)現(xiàn)連續(xù)加1先判斷鍵是否松開，若松開，則只執(zhí)行一次加1程序段，進(jìn)行單次加1；若未松開則連續(xù)執(zhí)行加1程序段，實(shí)現(xiàn)連續(xù)加1。每執(zhí)行一次加1程序段就調(diào)用顯示子程序進(jìn)行延時(shí)，以對(duì)調(diào)節(jié)速度進(jìn)行控制。本系統(tǒng)以5Hz的速度連續(xù)加1，這樣能快速對(duì)時(shí)間、日期、定時(shí)進(jìn)行設(shè)定。 定時(shí)音與顯示相沖突問題及解決方案，頻率1K～2K，～1毫秒，小于6 毫秒，因顯示時(shí)每個(gè)數(shù)碼管顯示1毫秒，至少需要6毫秒，故蜂鳴器響時(shí)無法進(jìn)行顯示。為解決此問題，可增加鎖存器，采用靜態(tài)顯示；也可增加一語音芯片，既可解決此問題，也可把定時(shí)音換成音樂或語音提示，或增加其它功能，使系統(tǒng)功能更強(qiáng)。6 設(shè)計(jì)程序 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP INTT0 ORG 001BH LJMP INTT1 。。主程序。。ORG 0020H START: MOV R0,20H 。清20H4FH共48個(gè)單元 MOV R7,30H 。20H,21H標(biāo)志用 CLEARA: MOV @R0,00H INC R0 DJNZ R7,CLEARA CLR CLR CLR MOV SP