【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MOSI （在系統(tǒng)編程用） 4. MISO （在系統(tǒng)編程用） 5. SCK （在系統(tǒng)編程用） P2 口： 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E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 8 9 S 5 2 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 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(wèn)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。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問(wèn)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 口： 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)。 1. RXD（串行輸入） 2. TXD（ 串行輸出） 3. INT0（ 外部中斷 0） 4. INT0（ 外部中斷 0） 5. T0 （ 定時(shí)器 0 外部輸入） 6. T1 （定時(shí)器 1 外部輸入） 7. WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) 8. RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) 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?？撮T狗計(jì)時(shí)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(wú)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(wèn)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(lái)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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 1， ALE 操作將無(wú)效。 ALE： 僅在執(zhí)行 MOVX 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(wú)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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 EA/VPP； 訪問(wèn)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 源 。 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； 振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機(jī)基本電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘可以有兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式 ，如圖 所示 。 外部 振蕩器和單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘方式 。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是這個(gè)放大器的輸入端和輸出端。放大器與作為反饋元件的片外的石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器?？梢杂檬静ㄆ鲝?XTAL2 腳觀察到單片機(jī)輸出的矩形波。 圖 時(shí)鐘電路圖 外接電容 C1 和 C2 會(huì)響應(yīng)振蕩器的穩(wěn)定性和戚震的快速性，它還可以對(duì)振蕩頻率起微調(diào)作用。當(dāng)外接石英晶體時(shí)， C1 和 C2 常選 30pF 左右。晶體振蕩頻率可在 選擇，頻率越高，單片機(jī)速度越快，通常使用 。 復(fù)位電路 設(shè)計(jì) 復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)，因此非常重要。 單片機(jī)的復(fù)位都是靠復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘震蕩脈沖（ 2 個(gè)機(jī)械周期）以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)在工作時(shí)，由于各種干擾信號(hào)的影響，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)程序的 “跑Y16 M H zC93 3 P FC 1 03 3 P FX T A L 1X T A L 2 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 飛 ”或死機(jī)現(xiàn)象，這就需要系統(tǒng)能夠自動(dòng)復(fù)位，重新運(yùn)行。為了保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，需要設(shè)計(jì)復(fù)位電路。 簡(jiǎn)單復(fù)位電路 簡(jiǎn)單復(fù)位電路有手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位兩種，不管是那種復(fù)位電路都要保證在RESET 引腳上提供 10ms 以上穩(wěn)定的高電平。 圖 (a) 是常用的上電復(fù)位電路，這種上電復(fù)位 電路利用電容器充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)加電時(shí)，電容 C 充電，電路有電流通過(guò)，構(gòu)成回路，在電阻 R 上產(chǎn)生壓降，RESET 引腳為高電平，當(dāng)電容器充滿電后，電路相當(dāng)于斷開(kāi)， RESET 的電位與地相同，復(fù)位結(jié)束?？梢?jiàn)，復(fù)位的時(shí)間與充電的時(shí)間有關(guān)，充電時(shí)間越長(zhǎng)，復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng)，增大電容或增大電阻都可以增加復(fù)位時(shí)間。 圖 (a)上電復(fù)位電路圖 圖 (b)手動(dòng)復(fù)位電路 圖 (c) 脈沖復(fù)位電路 圖 (b)是按鍵式復(fù)位電路，它的上電復(fù)位功能與圖 (a)相同，但它還可以通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)復(fù)位，按鍵按下，通過(guò) R1 和 R2 形成回路，使 RESET 引腳產(chǎn)生高電平。按鍵的時(shí)間決定了復(fù)位時(shí)間。 圖 (c)是按鍵脈沖式復(fù)位電路，它利用 RC 微分電路在 RESET 引腳產(chǎn)生正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位 。 看門狗定時(shí)器 AT89S52 內(nèi)部 含有看門狗定時(shí)器， 它 是 一種 需要軟件控制復(fù)位方式 的看門狗 。 片內(nèi) WDT 由 13 位計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時(shí)器復(fù)位存儲(chǔ)器（ WDTRST）構(gòu)成。 WDT 在默認(rèn)情況下無(wú)法工作 ， 為了激活 WDT， 用戶 必須往WDTRST 寄存器（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(méi)有辦法停止 WDT 工作。當(dāng) WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng) RSR 引腳一個(gè)高個(gè)電平輸出 。 為了激活 WDT，用戶必須向WDTRST 寄存器（地址為 0A6H 的 SFR）依次寫入 0E1H 和 0E1H。當(dāng) WDT 激V C CR E SE T V ssA T 89 C 5 2*C2 2u f1KV C CV C CR E S E T V s sA T 8 9 C 5 2*C2 2 u f1KV C CR2 0 0 kkV C CR E S E T V ssA T 89 C 5 2*C221KV C Ck1k22 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 活后，用戶必須向 WDTRST 寫入 01EH 和 0E1H 喂狗來(lái)避免 WDT 溢出。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到 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 0E1H（ WDTRST 是只讀寄存器）。 WDT 計(jì)數(shù)器不能讀或?qū)憽?當(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 TOSC=1/FOSC。 傳感器選擇和設(shè)計(jì) 超聲波傳感器 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中， 它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射，形成反射回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。 以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測(cè)作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個(gè)探頭反射、一個(gè)探頭接收） 等。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，使用前必須預(yù)先了解它的性能。 超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)： 1) 工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。 2) 工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不失效 。 3) 靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù) 大，靈敏度高；反之，靈敏度低。 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 超聲波 工作 原理 為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè) 共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 圖 超聲波傳感器結(jié)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)物體的探測(cè)原理 超聲波測(cè)距原理 ： 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì) 時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 。 即： S=340t/2 （ 31） 這就是所謂的回波測(cè)距法。 本系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立 超聲脈沖回波技術(shù)是歷史最久、應(yīng)用最廣的一種超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。它具有安全、可靠、精度高、可操作性強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)。通常采用超聲波回波檢測(cè)法對(duì)探測(cè)物體進(jìn)行測(cè)量。 （ 1） 車輛高度的檢測(cè) 將超聲波發(fā)射探頭安裝于道路上方高為 H 處（一般由空中架線或安裝專用龍門架解決，如圖 所示）。探頭發(fā)射超聲波向 下輻射，遇到車輛由下方通過(guò)，其頂部將使超聲波發(fā)生反射并被同一探頭接收（見(jiàn)圖 ）。設(shè)聲速為 C，自探頭發(fā)共振板 壓電晶片 電極 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 出超聲脈沖至收到回波信號(hào)的時(shí)間間隔為 T，車輛高度為 D,則有： 2TCHD ??? （ 32） （ 2） 車輛速度的檢測(cè) 將探頭為成