【文章內(nèi)容簡介】 是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～。P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。另外P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（計時器0外部輸入） T1（計時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 芯片擦除整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，在此期間其他芯片功能將受到禁止，直到下一個硬件復(fù)位為止。 時鐘電路和復(fù)位電路（1）單片要正常工作就需要有設(shè)備給它提供比較穩(wěn)定的信號，這就需要用到時鐘電路了。時鐘電路一般由晶體震蕩器、晶振控制芯片和電容組成。該電路應(yīng)用十分廣泛，如電腦的時鐘電路、電子表的時鐘電路等等。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘電路可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生也可以由外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式產(chǎn)生的時鐘電在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。外部方式產(chǎn)生的時鐘電路引腳XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。對外部振蕩信號沒有固定的特殊要求，只要求能夠保證脈沖寬度穩(wěn)定即可，因此一般都會采用頻率低于12MHz的方波信號。（2）復(fù)位操作：復(fù)位操作是單片機的初始化的基本操作。復(fù)位的主要功能就是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了正常使用的初始化之外，當(dāng)操作錯誤或者程序運行錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，也需要按下復(fù)位鍵來重新啟動單片機。復(fù)位電路：復(fù)位電路，就是利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。復(fù)位電路啟動的手段可以分為三種，一是在給電路通電時馬上進(jìn)行復(fù)位操作；二是在必要時可以由手動操作；三是根據(jù)程序或者電路運行的需要自動地進(jìn)行。篡位電路都是比較簡單的大都是只有電阻和電容組合就可以辦到了。再復(fù)雜點就有三極管等等配合程序來進(jìn)行了。時鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成了單片機最小系統(tǒng)電路， 單片機最小系統(tǒng)原理圖 LCD12864液晶顯示電路帶有中文字庫的128X64 是一種具有4位/8 位并行，2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；可以顯示84 行1616 點陣的漢字，也可完成圖形顯示，低電壓低功耗是其又一顯著特點；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192 個16*16 點漢字，和128 個16*8 點ASCII 字符集，利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。該液晶顯示模塊相對于其他顯示模塊有著巨大的優(yōu)勢，該顯示模塊的硬件電路結(jié)構(gòu)和軟件程序都要比其他顯示模塊簡潔很多。而且該模塊的價格也要略低于其他相同點陣的圖形液晶模塊。 LCD12864顯示屏LCD12864的基本特性如下：（1）低電源電壓（VDD:++）（2） 內(nèi)置漢字字庫，提供8192個1616點真漢字（3） 顯示方式：STN、半透、正顯（4） 顯示分辨率: 12864點（5） 內(nèi)置128個168點陣字符（6） 通訊方式：串行、并口可以選擇（7） 內(nèi)置DCDC轉(zhuǎn)換電路，不需要外加負(fù)壓（8） 不需要片選信號，可以簡化程序設(shè)計（9） 工作溫度：0℃~﹢55℃，存儲溫度：﹣20℃~﹢60℃ SLE4442IC卡部分SLE4442是西門子公司的新一代的具有可編程安全代碼和寫保護(hù)功能的智能型存儲芯片。SLE4442采用的是兩線數(shù)據(jù)的傳輸方式，符合IS071863的要求標(biāo)準(zhǔn)。SLE4442具有一個可以控制存儲器的讀寫操作的安全邏輯。沒有密碼只可以進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)操作，只有密碼校驗成功之后才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入操作。 SLE4442IC卡的主要指標(biāo)（1） 32位保護(hù)存儲器（2） 256字節(jié)EEPROM（3） 3字節(jié)用戶密碼，密碼錯誤計數(shù)：3次（4） 溫度范圍：0℃~70℃（5） 至少十萬次擦寫（6） 至少十年數(shù)據(jù)保存期（7） 工作電壓：5V IC卡接口電路 鍵盤設(shè)計由于此設(shè)計單片機的接口使用比較緊張，所以本次設(shè)計采用4*4矩陣式鍵盤的接口電路。鍵盤是單片機系統(tǒng)設(shè)計中一種比較重要的信息輸入設(shè)備，正確的選擇合理的設(shè)計可以大大的降低設(shè)計的成本，同時還能夠簡化設(shè)備的操作，在很大程度上提高了系統(tǒng)的多項性能。 鍵盤接口電路 報警電路利用單片機輸出報警電路是很必要的一個模塊，當(dāng)IC卡內(nèi)余額不足時，在這種情況下，發(fā)出聲音信號用于報警，提醒用戶及時進(jìn)行充值，避免IC卡內(nèi)余額不足而停水的問題。 報警電路4 軟件設(shè)計在進(jìn)行智能IC卡水表設(shè)計的時候，結(jié)合智能水表所具備的功能，我們首先考慮以下幾個問題：（1）程序所要承擔(dān)的任務(wù)：任何一個程序的設(shè)計，都有其具體的應(yīng)用場合和明確的工藝要求，不是隨便就產(chǎn)生一個程序，程序設(shè)計的首要任務(wù)就是弄明白該程序所要完成的任務(wù)是什么，然后根據(jù)任務(wù)進(jìn)行設(shè)計；（2）程序的適應(yīng)性：所謂的程序的適應(yīng)性，就是要求設(shè)計出來的程序不能使死板的、單一的，要是程序具有靈活性，這樣可以在將來系統(tǒng)擴展時進(jìn)行必要的修改，而且可以簡化修改的步驟，增加程序的通用性；（3）程序的設(shè)計模式：程序的設(shè)計模式直接影響著程序的編制、糾錯及測試的難易度。 　　　　單片機系統(tǒng)設(shè)計的核心部分就是軟件程序的設(shè)計，硬件系統(tǒng)能后實現(xiàn)既定的功能也要看軟件程序編寫的成功與否。單片機編程常用的語言有兩種分別是C語言和匯編語言，但是他們最終都要轉(zhuǎn)為Intel HEX格式或二進(jìn)制格式(Binary)文件才能拷入單片機芯片內(nèi)。本次設(shè)計我們使用的編程設(shè)計語言是C語言。本次單片機水表系統(tǒng)軟件設(shè)計采用的是模塊化的設(shè)計思想。這樣將一個完整的程序分成若干個可以獨立完成某些任務(wù)的功能模塊，各模塊又分為若干子模塊，各子模塊之間相互獨立，又受主程序模塊的控制。從結(jié)構(gòu)上看，系統(tǒng)控制軟件主要包括一個主程序，顯示器驅(qū)動程序和IC智能卡驅(qū)動程序。從功能上看，系統(tǒng)控制軟件則主要由一個IC卡控制程序，按鍵處理程序，驅(qū)動程序等組成。利用模塊化技術(shù)，可以將錯誤局限在各個模塊內(nèi)部而不影響整體，提高了系統(tǒng)的可靠性、靈活性也使得維護(hù)更加便捷。 主程序設(shè)計 　主程序主要是用來完成對系統(tǒng)的初始化、IC卡插入卡槽后的檢測、信息的讀寫和鍵盤輸入與處理、異常情況的處理等工作，以此來完成交換信息的功能。 所示系統(tǒng)初始化讀 卡充 值用 水校驗密碼開啟水閥充值成功開始扣費屏幕顯示開 始 系統(tǒng)總流程圖如圖所示，通電后系統(tǒng)將先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，然后系統(tǒng)開始讀取IC卡，讀取成功后系統(tǒng)會通過顯示屏提示，再選擇是進(jìn)行充值還是進(jìn)行用水，如果IC卡里金額不足就會提示進(jìn)行充值 進(jìn)行充值先要驗證密碼，密碼驗證成功后即可進(jìn)行充值操作，由用戶輸入需要充值的金額。如果卡內(nèi)金額足夠的話，可以直接選擇用水選項，系統(tǒng)會自動開啟水閥并且開始計費。本次設(shè)計IC卡密碼是111111 子程序流程圖 充值程序流程圖充值階段，IC卡插入卡槽后系統(tǒng)會自動讀出卡內(nèi)金額，用戶自行選擇充值金額，在交納相應(yīng)的金額后，由工作人員通過鍵盤將此次充值的金額輸入進(jìn)IC卡中，水表自動將此次充值金額加入IC卡中。當(dāng)工作人員完成操作后，屏幕上會顯示充值后IC卡中的余額。結(jié) 束開 始 按下充值鍵校驗密碼輸入充值金額充值成功結(jié)束 充值流程圖 用水扣費程序流程圖水表在正常使用階，也就是用水消費階段，即實現(xiàn)扣費功能。IC卡插入卡槽后，系統(tǒng)會讀出IC卡內(nèi)的預(yù)存金額，并通過顯示屏顯示出來。操作人員按下用水鍵（），如果預(yù)存金額足夠的話，智能水表開啟水閘用水并開始扣費。 按下用水按鍵開啟水閥開始扣費開始讀卡 消費過程流程圖5 編程與系統(tǒng)調(diào)試 編程工具Keil在當(dāng)今社會發(fā)展中，51系列微處理器被廣泛應(yīng)用在各式各樣的產(chǎn)品中。KeilC51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編語言相比，C語言有著更多的優(yōu)點，在功能更全面、在結(jié)構(gòu)性更加合理化、可讀性更強、可以更加便捷的進(jìn)行維護(hù)，上手比較容易。Keil提供了豐富的庫函數(shù)和各種編譯工具，使其能夠?qū)?1系列單片機以及和51系列兼容的絕大部分類型的單片機進(jìn)行程序設(shè)計。Keil uVision系列可以支持單片機C51程序設(shè)計語言，也可以直接進(jìn)行匯編語言的設(shè)計與編譯。Keil提供了包括C語言編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。Keil uVison系列是非常優(yōu)秀的程序編譯工具，因此受到廣大單片機設(shè)計者的廣泛使用。先列舉其幾個主要的特點如下：（1）支持匯編語言、C51語言等多種單片機設(shè)計語言（2）支持豐富的產(chǎn)品線，除了51及其兼容內(nèi)核的單片機外，還新增加了對ARM內(nèi)核產(chǎn)品的支持；（3）內(nèi)嵌RTX51實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（4）具有完善的編譯連接工具（5）可視化的文件管理，界面簡潔明了（6）支持在一個工作空間中同時進(jìn)行多項目的程序設(shè)計uVison4集成開發(fā)環(huán)境中提供了很多不同用途的窗口，利用這些窗口可以完成源代碼的編輯、反匯編的查看、各種編譯和調(diào)試的輸出結(jié)果、堆棧中的數(shù)據(jù)查看、程序變量的內(nèi)容查看以及仿真波形圖等。源代碼編輯窗口；反匯編窗口；觀察和堆棧窗口；存儲器窗口； CPU寄存器窗口；串行窗口；邏輯分析窗口；符號觀察窗口。 keil工作界面 uvision4集成開發(fā)環(huán)境介紹（1）項目管理：工程(project)主要組成部分有三部分，即源文件、開發(fā)工具選項以及編程說明。一個單獨的uVision4工程能夠產(chǎn)生一個或者是多個目標(biāo)程序。開發(fā)工具選項可以對應(yīng)目標(biāo)、組或單個文件，uVision4包含一個器件數(shù)據(jù)庫(devicedatabase)，可以自動設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項，來滿足用戶充分利用特定微控制器的要求。uVision4能夠為片外存儲器產(chǎn)生必要的連接選項，并確定起始地址和規(guī)模。（2）集成功能：集成源極瀏覽器利用符號數(shù)據(jù)庫使用戶可以快速瀏覽源文件。用詳細(xì)的符號信息來優(yōu)化用戶變數(shù)存儲器（3）文件尋找功能：在特定文件中執(zhí)行全局文件搜索（4）工具菜單：允許在V4集成開發(fā)環(huán)境下啟動用戶功能（5）可配置SVCS接口：提供對版本控制系統(tǒng)的入口（6）PC－LINT接口：對應(yīng)用程序代碼進(jìn)行深層語法分析（7）Infineon的EasyCase接口：集成塊集代碼產(chǎn)生 調(diào)試結(jié)果調(diào)試結(jié)果完全達(dá)到了預(yù)期要求，下面展示各個階段的調(diào)試結(jié)果。 實物調(diào)試本次設(shè)計的IC卡智能水表，通電后系統(tǒng)會通過LCD顯示屏開啟水閥或者是充值兩個選項，根據(jù)需要選擇對應(yīng)的選項進(jìn)行操作。 上電選擇接通電源后，系統(tǒng)會出現(xiàn)“開啟水閥”和“充值”兩個選項。 上電選擇模式 充值界面用鍵盤選擇充值選項后，系統(tǒng)會提示輸入密碼，輸入密碼正確后會進(jìn)入充值界面。輸入充值金額后按確認(rèn)鍵。 充值模式 用水扣費狀態(tài)用鍵盤選擇用水選項后，如果IC卡內(nèi)預(yù)存金額足夠的話，系統(tǒng)自動開始供水并同時開始扣費。 用水扣費狀態(tài)本次畢業(yè)設(shè)計的IC智能水表系統(tǒng)，從系統(tǒng)功能說明出發(fā)，對控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)器件進(jìn)行了分析。首先，在硬件設(shè)計部分給出了硬件電路設(shè)計圖，并詳細(xì)的介紹了各元器件的原理及功能特性，也對各功能部件與AT89C51單片機的連接進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。其次在軟件設(shè)計部分給出了系統(tǒng)的流程控制圖，對各部分程序進(jìn)行了分析說明。再次在編程與調(diào)試部分主要對開發(fā)Keil做了詳細(xì)介紹。最后展示了調(diào)試結(jié)果。結(jié) 論本次設(shè)計的智能水表是比較理想的水量計量設(shè)備、水費繳收和水表管理的自動化儀表，大大提高了水量計量的準(zhǔn)確性，杜絕了水表數(shù)據(jù)的誤抄、漏抄等問題，極大的方便了供水部門和居民的用水。通過51單片機控制MZ12864系列讀寫模塊對IC智能卡進(jìn)行讀寫操作，控制液晶顯示等模塊，設(shè)計出使用戶先買水后用水的一種智能化水表，使水費收取工作邁向自動化。其設(shè)計主要包括IC卡讀寫、液晶顯示、記憶單元、電磁閥控制4個模塊。通過自己的努力達(dá)到了設(shè)計的目的，完成了設(shè)計的任務(wù)。整個設(shè)計過程中，在老師的幫助下，使我