【文章內(nèi)容簡介】 RST寄存器（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喂狗來避免WDT溢出。當(dāng)計數(shù)達(dá)到8191(1FFFH)時，13 位計數(shù)器將會溢出，這將會復(fù)位器件。晶振正常工作、WDT激活后，每一個機器周期WDT 都會增加。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 計數(shù)器不能讀或?qū)憽．?dāng)WDT 計數(shù)器溢出時，將給RST 引腳產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖輸出，這個復(fù)位脈沖持續(xù)96個晶振周期（TOSC），其中TOSC=1/FOSC。為了很好地使用WDT，應(yīng)該在一定時間內(nèi)周期性寫入那部分代碼，以避免WDT復(fù)位。掉電和空閑方式下的WDT：在掉電模式下，晶振停止工作，這意味這WDT也停止了工作。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)拉低很長一段時間，使得晶振穩(wěn)定。當(dāng)中斷拉高后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。為了防止WDT在中斷保持低電平的時候復(fù)位器件，WDT 直到中斷拉低后才開始工作。這就意味著WDT 應(yīng)該在中斷服務(wù)程序中復(fù)位。為了確保在離開掉電模式最初的幾個狀態(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)入待機模式前，特殊寄存器AUXR的WDIDLE位用來決定WDT是否繼續(xù)計數(shù)。默認(rèn)狀態(tài)下，在待機模式下，WDIDLE＝0，WDT繼續(xù)計數(shù)。為了防止WDT在待機模式下復(fù)位AT89S52，用戶應(yīng)該建立一個定時器，定時離開待機模式，喂狗，再重新進(jìn)入待機模式。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 網(wǎng)站（）。從這個主頁，選擇“Products”，然后選擇“8051Architech Flash Microcontroller”，再選擇“Product Overview”即可。定時器0 和定時器1在AT89S52 中，定時器0 和定時器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)（）。從這個主頁，選擇“Products”，然后選擇“8051Architech Flash Microcontroller”，再選擇“Product Overview”即可。定時器2定時器2是一個16位定時/計數(shù)器，它既可以做定時器，又可以做事件計數(shù)器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位選擇（如表2所示）。定時器2有三種工作模式：捕捉方式、自動重載（向下或向上計數(shù)）和波特率發(fā)生器。，工作模式由T2CON中的相關(guān)位選擇。定時器2 有2 個8位寄存器：TH2和TL2。在定時工作方式中，每個機器周期，TL2 寄存器都會加1。由于一個機器周期由12 個晶振周期構(gòu)成，因此，計數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。在計數(shù)工作方式下，寄存器在相關(guān)外部輸入角T2 發(fā)生1 至0 的下降沿時增加1。在這種方式下，每個機器周期的S5P2期間采樣外部輸入。一個機器周期采樣到高電平，而下一個周期采樣到低電平，計數(shù)器將加1。在檢測到跳變的這個周期的S3P1 期間，新的計數(shù)值出現(xiàn)在寄存器中。因為識別1－0的跳變需要2個機器周期（24個晶振周期），所以，最大的計數(shù)頻率不高于晶振頻率的1/24。為了確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應(yīng)該至少在一個完整的機器周期內(nèi)保持不變。捕捉方式在捕捉模式下，通過T2CON中的EXEN2來選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時器2時一個16位定時/計數(shù)器，溢出時，對T2CON 的TF2標(biāo)志置位，TF2引起中斷。如果EXEN2=1，定時器2做相同的操作。除上述功能外，外部輸入T2EX引腳（）1至0的下跳變也會使得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寄存器T2MOD中的DCEN（向下計數(shù)允許位）來實現(xiàn)。通過復(fù)位，DCEN 被置為0，因此，定時器2 默認(rèn)為向上計數(shù)。DCEN 設(shè)置后，定時器2就可以取決于T2EX向上、向下計數(shù)。DCEN=0 時，定時器2 自動計數(shù)。通過T2CON 中的EXEN2 位可以選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時器2計數(shù)，計到0FFFFH后置位TF2溢出標(biāo)志。計數(shù)溢出也使得定時器寄存器重新從RCAP2H 和RCAP2L 中加載16 位值。定時器工作于捕捉模式，RCAP2H和RCAP2L的值可以由軟件預(yù)設(shè)。如果EXEN2=1，計數(shù)溢出或在外部T2EX（）引腳上的1到0的下跳變都會觸發(fā)16位重載。這個跳變也置位EXF2中斷標(biāo)志位。置位DCEN，允許定時器2向上或向下計數(shù)。在這種模式下，T2EX引腳控制著計數(shù)的方向。T2EX上的一個邏輯1使得定時器2向上計數(shù)。定時器計到0FFFFH溢出，并置位TF2。定時器的溢出也使得RCAP2H和RCAP2L中的16位值分別加載到定時器存儲器TH2和TL2中。T2EX 上的一個邏輯0 使得定時器2 向下計數(shù)。當(dāng)TH2 和TL2 分別等于RCAP2H 和RCAP2L中的值的時候，計數(shù)器下溢。計數(shù)器下溢，置位TF2，并將0FFFFH加載到定時器存儲器中。定時器2上溢或下溢，外部中斷標(biāo)志位EXF2 被鎖死。在這種工作模式下，EXF2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可選擇定時器2 作為波特率發(fā)生器。如果定時器2作為發(fā)送或接收波特率發(fā)生器，定時器1可用作它用，發(fā)送和接收的波特率可以不同。設(shè)置RCLK 和（或）TCLK 可以使定時器2 工作于波特率產(chǎn)生模式。波特率產(chǎn)生工作模式與自動重載模式相似，因此，TH2 的翻轉(zhuǎn)使得定時器2 寄存器重載被軟件預(yù)置16位值的RCAP2H和RCAP2L中的值。模式1和模式3的波特率由定時器2溢出速率決定，定時器可設(shè)置成定時器，也可為計數(shù)器。在多數(shù)應(yīng)用情況下，一般配置成定時方式。定時器2 用于定時器操作與波特率發(fā)生器有所不同，它在每一機器周期（1/12晶振周期）都會增加；然而，作為波特率發(fā)生器，它在每一機器狀態(tài)（1/2晶振周期）都會增加。定時器2 作為波特率發(fā)生器，圖中僅僅在T2CON 中RCLK 或TCLK＝1才有效。特別強調(diào)，TH2的翻轉(zhuǎn)并不置位TF2，也不產(chǎn)生中斷； EXEN2置位后，T2EX引腳上1～0的下跳變不會使（RCAP2H，RCAP2L）重載到（TH2，TL2）中。因此，定時器2作為波特率發(fā)生器，T2EX也還可以作為一個額外的外部中斷。定時器2處于波特率產(chǎn)生模式，TR2=1，定時器2正常工作。TH2或TL2不應(yīng)該讀寫。在這種模式下，定時器在每一狀態(tài)都會增加，讀或?qū)懢筒粫?zhǔn)確。寄存器RCAP2可以讀，但不能寫，因為寫可能和重載交迭，造成寫和重載錯誤。在讀寫定時器2 或RCAP2寄存器時，應(yīng)該關(guān)閉定時器（TR2清0）?？删幊虝r鐘輸出 引腳輸出一個占空比為50%的時鐘信號。這個引腳除了常規(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時器/計數(shù)器2 的外部時鐘輸入或占空比為50%的時鐘輸出。當(dāng)工作頻率為16MHZ時，時鐘輸出頻率范圍為61HZ到4HZ。為了把定時器2配置成時鐘發(fā)生器，位C/T2（）必須清0，位T2OE（）必須置1。位TR2（）啟動、停止定時器。時鐘輸出頻率取決于晶振頻率和定時器2捕捉寄存器（RCAP2H，RCAP2L）的重載值在時鐘輸出模式下，定時器2不會產(chǎn)生中斷，這和定時器2用作波特率發(fā)生器一樣。定時器2也可以同時用作波特率發(fā)生器和時鐘產(chǎn)生。不過，波特率和輸出時鐘頻率相互并不獨立，它們都依賴于RCAP2H和RCAP2L。T2EX 的跳變會引起T2CON 中的EXF2 置位。像TF2 一樣，T2EX 也會引起中斷。自動重載當(dāng)定時器2 工作于16 位自動重載模式，可對其編程實現(xiàn)向上計數(shù)或向下計數(shù)。中斷AT89S52 有6個中斷源：兩個外部中斷（INT0 和INT1），三個定時中斷（定時器0、2）和一個串行中斷。每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器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還包括一個中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。對于AT89S52。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。定時器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。實際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是TF2 或EXF2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清0。定時器0和定時器1標(biāo)志位TF0 和TF1在計數(shù)溢出的那個周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。然而，定時器2 的標(biāo)志位TF2 在計數(shù)溢出的那個周期的S2P2被置位，在同一個周期被電路捕捉下來。晶振特性AT89S52 單片機有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1 和XTAL2 分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時鐘源驅(qū)動器件的話，XTAL2 可以不接，而從XTAL1 接入。由于外部時鐘信號經(jīng)過二分頻觸發(fā)后作為外部時鐘電路輸入的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有其它要求，最長低電平持續(xù)時間和最少高電平持續(xù)時間等還是要符合要求的?？臻e模式在空閑工作模式下，CPU 處于睡眠狀態(tài)，而所有片上外部設(shè)備保持激活狀態(tài)。這種狀態(tài)可以通過軟件產(chǎn)生。在這種狀態(tài)下，片上RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。空閑模式可以被任一個中斷或硬件復(fù)位終止。由硬件復(fù)位終止空閑模式只需兩個機器周期有效復(fù)位信號，在這種情況下，片上硬件禁止訪問內(nèi)部RAM，而可以訪問端口引腳。空閑模式被硬件復(fù)位終止后，為了防止預(yù)想不到的寫端口，激活空閑模式的那一條指令的下一條指令不應(yīng)該是寫端口或外部存儲器。掉電模式在掉電模式下，晶振停止工作，激活掉電模式的指令是最后一條執(zhí)行指令。片上RAM和特殊功能寄存器保持原值，直到掉電模式終止。掉電模式可以通過硬件復(fù)位和外部中斷退出。復(fù)位重新定義了SFR 的值，但不改變片上RAM 的值。在VCC未恢復(fù)到正常工作電壓時，硬件復(fù)位不能無效，并且應(yīng)保持足夠長的時間以使晶振重新工作和初始化。顯示告警電路一旦發(fā)現(xiàn)金屬出現(xiàn)。則被測物理量超限由單片機I/，進(jìn)行必要的定位搜身檢查。電源電路 電源供電由9V電池和板內(nèi)穩(wěn)壓電源組成。電源板采用三端穩(wěn)壓集成電路塊LM7805為板內(nèi)元器件供電。LM7805三端正穩(wěn)壓器具有內(nèi)部過流、熱過載和輸出晶體管安全區(qū)保護功能，可將9VDC的輸入電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，保證板內(nèi)555定時器、UGN3503U、AT89S5ADC0809等芯片和元件可靠地工作。 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件完成信號的產(chǎn)生與處理后，接下來的工作就全部由軟件部分完成，軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)才能真正體現(xiàn)系統(tǒng)的價值，軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計是軟件實現(xiàn)的起點，它對整個軟件部分的實現(xiàn)起指導(dǎo)作用，同時它也羅列出系統(tǒng)的所有功能。 前端程序結(jié)構(gòu)設(shè)計圖42就是前端軟件的結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出前端軟件的主要作用是，頻率測定、聲光報警和通訊。它是整個金屬探測模塊的大腦，它分析判斷前面功能電路傳過來的頻率信號對它進(jìn)行分析判斷最后決定是否發(fā)出檢測到金屬的警報。前端軟件基準(zhǔn)頻率測定精度設(shè)置頻率檢 測頻率比較聲 光報 警通 訊頻率測 定比 較圖42 前端軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 外圍數(shù)據(jù)處理與顯示程序結(jié)構(gòu)設(shè)計外圍數(shù)據(jù)處理與顯示液 晶顯 示鍵 盤接 收按 鍵處 理通 訊精度設(shè) 置建立連 接圖43 外圍數(shù)據(jù)處理與顯示軟件結(jié)構(gòu)圖引入外圍模塊的目的是借助于PC機的強大資源或內(nèi)置有大容量編程存儲器的單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，從而加強和拓展金屬探測器的功能。其次，引入了另一中金屬探測的模式，那就是不需要一定去在現(xiàn)場進(jìn)行金屬探測，將這個任務(wù)分給在前端進(jìn)行金屬探測的探測小車，探測小車將探測到的信息通過無線模塊即時的反饋給后臺的處理系統(tǒng)，而這時的分析員只需坐在PC機前就回對前端的情況了如指掌。外圍數(shù)據(jù)處理與顯示模塊的軟件結(jié)構(gòu)圖如圖43所示。單元電路設(shè)計是在硬件總體設(shè)計的指導(dǎo)下完成一個個小的功能電路的設(shè)計，在將各個部分組合起來實現(xiàn)一個整體的功能，因此每一個功能電路設(shè)計的好壞都將影響系統(tǒng)的整體功能。完成每一個功能電路的設(shè)計后，設(shè)計階段才告以段落。這一部分的設(shè)計直接與實現(xiàn)緊密聯(lián)系，器件參數(shù)的確定，電路板的焊接與調(diào)試，以及到最后的性能分析，都要用到這一部分的設(shè)計結(jié)果，因此這一部分的設(shè)計最有實際價值。 振蕩電路設(shè)計振蕩電路部分采用的是電容三點式振蕩電路，設(shè)計的主旨是在保證產(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)行工作時不受廣播頻段的影響。這部分的電路圖如圖51所示。電路元器件參數(shù)是在滿足主旨的情況下進(jìn)行選取的。因此諧振回路中電容C500μh。其中電感值只是理論計算的理想值，電感值接近500uf但有一定范圍的偏差。偶合電容選用兩個10μf的獨石電容，旁路電容Cb3選用47μf的鋁電解電容。共射極反饋放大電路中的晶體管選用放大倍數(shù)超過50倍的cs9014。組裝調(diào)試后振蕩電路的實際頻率為33KHz滿足我們的要求。電容三點式振蕩電路的工作原理分析，假設(shè)將反饋回路斷開，同時假如晶體管的基極以(+)極性信號，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電容的一端同時接地，另一端串一電感所以兩個電容的極性相反，即反饋端的為(+)極性，因此滿足相位平衡條件[15]。，都有利于起振。由于