毕业设计（论文）基于单片机的智能型金属探测器的设计.doc

毕业设计论文基于单片机的智能型金属探测器的设计 摘 要本文介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器重点研究了它的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比拟后，决定是否探测到金属。系统软件采用汇编语言编写。在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。关键词：单片机 金属探测器 线性霍尔元件 电磁感应 . ABSTRACT This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single Chip Micyoco and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage. Then determine whether detect metal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. The systems software adopts the assembler language to be written. Inside the software, the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity are improved. KEYWORDS: SCM Single Chip Micyoco metal detector .目 录第一章 绪论11.1引言11.2探测器的开展状况及应用11.3本文研究的主要内容2第二章 系统的总体设计32.1系统设计的理论依据3质条件的变化3应42.2系统组成4第三章 硬件电路设计63.1系统组成框图63.2电路具体介绍6.线圈振荡电路8制单元.13警电路21.电源电路21第四章 系统软件设计224.1软件算法224.2软件流程22流程图22波程序设计23第五章 .结论.25致 谢26参考文献27第一章 绪论金属探测器作为一种最重要的平安检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比方在机场、大型运动会 如奥运会 、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行平安检测，以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门 包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂 也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丧失;目前，就连考试也开始启用金属探测器来防止考生利用 等工具进行作弊。由此可见，金属探测器对工业生产及人身平安起着重要的作用。而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的灵敏度。目前。国外虽然已有较为完善的系列产品，但价格及其昂贵；国内传统的金属探测器那么是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界干扰。金属探测器因其功能和市场应用领域的不同，分为以下几种：通道式金属探测器又称：金属探测门；简称：安检门、手持式金属探测器、便携式金属探测器、台式金属探测器、工业用金属探测器和水下金属探测器。全球第一台金属探测器诞生于1960年，步入工业时代最初的金属探测器也主要应用于工矿业，是检查矿产纯度、提高效益的得力帮手。随着社会的开展，犯罪案件的上升，1970年金属探测器被引入一个新的应用领域平安检查，也就是今天我们所使用的金属探测门雏形，它的出现意味着人类对平安的认知已步入一个新纪元。一个产品的出现带动了一个行业的开展，于是安检这个既陌生又熟悉的行业开始进入市场。40多年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术到连续波技术直到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切割原理被引入多种科学技成果。无论是灵敏度、分辨率、探测精确度还是工作性能上都有了质的飞跃。应用领域也随着产品质量的提高延伸到了多个行业。70年代随着航空业迅速开展，劫机和危险事件的发生使航空及机场平安逐渐受到重视，于是在机场众多设备中金属探测门扮演着排查违禁物品的重要角色。同样在70年代，由于金属探测门在机场安检中的崭露头角，大型运动会如奥运会展览会及政府重要部门的平安保卫工作中开始启用金属探测门作为必不可少的安检仪器。开展到80年代，监狱暴力案件呈直线上升趋势，如何及早有效预防并阻止暴力案件发生成了监狱管理工作中的重中之重，在依靠警员对囚犯加强管理的同时，金属探测门再次成为了美国、英国、比利时等兴旺国家监狱管理机构必备的安检设备，形成平均每300个囚犯便使用一台金属探测门用于安检；与此同时西方兴起的“寻宝热，也使手持式、便携式金属探测器得到长足的开展。进入90年代，迅速升温的电子制造业成了这个时代的宠儿，大型的电子公司为了减少产品流失、结束员工与公司之间的为难局面，陆续采用金属探测门和手持式金属探测器作为管理员工行为、减少产品流失的利刃。于是金属探测器又有了它新的角色产品防盗。9.11事件以后,反恐成为国际社会一个重要议题。爆炸案、恐怖活动的猖獗使恐怖分子成了各国平安部门誓要打击的对象。此时国际社会对“平安防范的认知也被提到一个新的高度。受9.11事件影响，各行各业都加强了保安工作的部署，正是受此影响金属探测器的应用领域也成功地渗透到其他行业。如：娱乐场所。公共娱乐场所的治安问题历来是社会各界关注的焦点，也是治安管理工作的难点。据统计，每年娱乐场所恶性打架斗殴事件和刑事案件发案率占60%以上，其作案凶器均是消费者随身带入娱乐场所。然而，此时简单的通道式金属探测门已不能完全满足安检的要求，安保人员需要的是一种能准确判定金属物品藏匿位置的安检产品。于是多区位金属探测技术孕育而生，它的诞生是金属探测器开展历史上的又一次变革，原来单一的磁场分布变成了现在相互叠和而又相对独立的多个磁场，再根据人体工程学原理把门体分为多个区段使之与人体相对应，相应的区段在金属探测门上形成相对的区域，这样金属探测门便拥有了报警定位功能。本文介绍的基于单片机的智能型金属探测器，采用灵敏度极高的线性霍尔元件作为传感器，感应由于金属出现引起的探测线圈周围磁场的变化，提高了检测精度:处理部件那么采用AT89S52单片机作为检测和控制核心，对检测结果进行分析判断，有效地保证了检侧原理的实施；此外，利用软件滤波的方法代替了传统探测器复杂的模拟电路器件，大大提高了系统的可靠性、灵敏度和抗干扰性。适用于对邮件、行李、包裹及人体夹带的伤害性金属物品如：刀具、枪械、武器部件、弹药和金属包装的炸药等的检测，可用于海关、机场、车站、码头的平安检查。也可用于探测隐藏于墙内、护墙板内侧、空洞和土壤的上述物品和金属物。第二章 系统的总体设计2.1系统设计的理论依据 金属探测器是采用线圈的电磁感应原理来探测金属的.根据电磁感应原理，当有金属靠近通电线圈平面附近时，将发生如下现象和效应:图2.1 线圈介质条件的变化质条件的变化当金属物接近通电线圈时，将使通电线圈周围的磁场发生变化如图2.1，对于半径为R的单匝圆形电感线圈。当其中通过交变电流 时，线圈周围空间产生交变磁场，根据毕奥-萨伐尔定律可计算出线圈中心轴线上一点的磁感应强度B为： 2-1 . 其中，磁导率，为相对磁导率，为真空磁导率。对于紧密缠绕N匝的线圈，线圈中心轴线上一点的磁感应强度那么为： 2-2由公式2-2可知，当线圈有效探测范围内无金属物时，非金属的相对磁导率，线圈中心磁感应强度B保持不变，当线圈有效探测范围内出现铁磁性金属物时，会变大，B随也会变大。应根据电磁理论，我们知道，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。据此，将一交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的祸流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。金属的电导率越大，交变电流的频率越大，那么祸电流强度越大，对原磁场的抑制作用越强。 通过以上分析可知，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，无论是介质磁导率的变化，还是金属的涡流效应均能引起磁感应强度B的变化。对于非铁磁性的金属包括抗磁体 如:金、银、铜、铅、锌等 和顺磁体 如锰、铬、钦等 ，较大，可以认为是导电不导磁的物质，主要产生涡流效应，磁效应可忽略不计；对于铁磁性金属如：铁、钴、镍很大，也较大，可认为是既可导电又导磁的物质，主要产生磁效应，同时又有涡流效应。本设计正是基于这样的理论，来寻找一种适合的传感器来感应线圈的磁场变化，并把磁场信号的变化转变成电信号的变化，从而实现单片机的控制。正是本着这样一个设计思路来构建系统的硬件电路。整个探测系统以8位单片机AT89S52作为控制核心,其硬件电路分为两个局部,一局部为线圈振荡电路,包括:多谐振荡电路、放大电路和探测线圈;另一局部为控制电路。.2.1 系统结构块图在工作过程中，由555定时器构成的多谐振荡器产生一个频率为24KHz的脉冲信号经过缓冲和放大之后，形成频率稳定度高、功率较大的脉冲信号输入到探测线圈中，通电的线圈周围就会产生磁场，此时，固定在线圈中心的霍尔元件UGN3503U就会感应到线圈周围的磁场，并将磁场强度信号线性地转变成电压信号。在无金属的情况下，假设霍尔输出电压为，该电压信号很微弱，属mV即信号，经过放大电路放大，再通过峰值检波电路，得到响应的0V5V的峰值输出电压，以满足ADC0809的量程，经A/D转换后，将的数字量输入到单片机储存起来。此后，以该电压信号作为基准电压，与A/D转换器采集到的电压信号进行比拟判断。当探测线圈靠近金属物体时，由于电磁感应现象，会使探测电感值发生变化，从而使其周围的磁场发生变化，霍尔元件感应到该变化的磁场，并将其线性地转变成电压信号，该变化的电压经过放大电路、峰值检波电路后，得到响应的0V5V的峰值输出电压，然后经A/D转换后，输入到CPU，由CPU 完成与基准电压的比拟，二者比拟|-|得到一个差值，此差值与预设的灵敏度再做比拟。当然，大小的设定决定着系统精度的上下。假设|-| ，就确定为探测金属，CPU输出口P1.0输出信号驱动发光二极管发光报警，同时P1.6控制蜂鸣器发出声响，进行声音报警。第三章 硬件电路设计硬件控制电路包括两个局部，一局部线圈振荡电路,包括:多谐振荡电路、放大电路和探测线圈;另一局部控制电路包括:U,GN3503型线性霍尔元件、可编程放大电路、峰值检波电路、模数转换器、AT89S52单片机、LED显示电路、声音报警电路及电源电路等。 3.1 系统组成框图图3.2 电路原理图.线圈振荡电路 线圈振荡电路原理图工作过程中，由555定时器构成一个多谐振荡器，产生一个频率为24KHZ、占空比为2/3的脉冲信号。振荡器的频率计算公式为： 3-1图示参数对应的频率为24KHZ，选择24KHZ的超长波频率是为了减弱土壤对电磁波的影响。从多谐振荡器输出的正脉冲信号经过电容输入到的基极为125的9013H ,使其导通，经放大之后，就形成了频率稳定度高、功率较大的脉冲信号输入到人、探测线圈中，在线圈内产生瞬间较强的电流，从而使线圈周围产生恒定的交变磁场。由于在脉冲信号作用下，处于开关工作状态，而导通时间又非常短，所以非常省电，可以利用9V电池供电。 数据采集电路原理图1线性霍尔传感器linear Hall-Effect Sensors在电路设计中，选用了美国公司生产的UGN3503U线性霍尔传感器，来检测通电线圈周围的磁场变化。UGN3503U线性霍尔传感器的主要功能是可将感应到的磁场强度信号线性地转变为电压信号。他的功能特性.2.4。. UGN3503的功能框图 UGN3503U的磁电转换特性曲线霍尔元件是依据霍尔效应制成的器件。，在一块半导体薄片上两端通以电流I，并加以和片子外表垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，这种现象就是霍尔效应。 这种现象的产生的洛伦兹力的作用下，分别向片子横向两侧偏转和积聚，因而形成一个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛伦兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，知道霍尔电场力和洛伦兹力相等，这时，片子两端建立起一个稳定的电压，就是霍尔电压，霍尔电压可用下式表示： V 3-2式中霍尔常数；I电流A；B磁感应强度T；d霍尔元件的厚度 m 令 ，那么得到. V 3-3 霍尔效应原理图由上式可知，霍尔电压的大小正比于控制电流I和磁感应强度B。称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。因此当外加电压电源一定时，通过的电流I为一恒定值，此时输出的电压只与加在霍尔元件上的磁场B的大小成正比，即： 3-4此时K 为常数。因此，任何引起磁场强度变化的物理量都将引起霍尔输出电压的变化。据此，将霍尔元件做成各种形式的探头，固定在工作系统的适当位置，用它去检测工作磁场，再根据霍尔输出电压的变化提取别检信息，这就是线性霍尔元件的根本物理依据和作用。放大和峰值检波电路由于UGN3503U线性霍尔元件采集到的电压信号是一个毫伏级的信号，信号十分微弱，所以，在对其进行处理前，首先要进行放大。在设计中，信号放大电路采用输入阻抗高、漂移较小、共模抑制比高的集成运算放大器LM324。LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共同，四组运放相互独立。如下图，UGN3503线性霍尔元件输出的微弱信号经电容耦合到前级运算放大器U2A的相同输入端，运算放大器U2A把霍尔元件感应到的电压转换为对地电压。在电路设计中，运放 LM324采用+5V 单电源供电，对于不同强度的信号均可通过调节前级放大电路的反应电位器W1来改变其放大倍数。经前级运算放大器放大的信号经耦合电容输入到后级峰值检波电路中。采用阻容耦合的方法可以使前后级电路的静态工作点保持独立，隔离各级静态之间的相互影响，使得电路总温漂不会太大。峰值检波电路由两级运算放大器组成，第一级运放U2B将输入信号的峰值传递到电容上，并保持下来。第二级运放U2C组成缓冲放大器，将输出与电容隔离开来。在设计中，为了获得优良的保持性能和传输性能，同样采用了输入阻抗高、响应速度较快、跟随精度较好的运算放大器LM324，这样可有效地利用LM324的资源，减少使用元器件的数量，降低了本钱。当输入电压上升时，跟随上升，使二极管、导通，截止，运放U2B工作在深度负反应状态，使电容充电，上升。当输入电压下降时，跟随下降，导通，U2B也工作在深度负反应状态，深度负反应保证了二极管、可靠截止，值得以保持。当再次上升时使上升并使、导通，截止，再次对电容充电高于前次充电电压，下降时，、又截止，导通，将峰值再次保持。输出反映的大小，通过峰值检波和后级缓冲放大电路，将采集到的微弱信号放大至0V5V的直流电平，以满足A/D转换器ADC0809所要求的输入电压变换范围，然后通过A/D转换电路将检测 即10千次/秒 。当地址锁存允许信号ALE 1时，3位地址信号A、B、C送入地址锁存器，选择8路模拟量中的一路实现A/D变换。本设计中只使用通道INO，所以，地址译码器ABC直接地址为000，采用线选法寻址。ADC0809片内有三态输出缓冲器，可直接与单片机的数据总线相连接，这里将它的数据输出口直接与单片机的数据总线P0口相连接，AT89S52的P0口作为数据总线，又作为低8位地址总线。ADC0809的片内没有时钟，时钟信号必须由外部提供，这里利用AT89S52提供的地址锁存允许信号ALE经计数器74LS163构成的4分频器分频获得。ALE引脚的频率是单片机时钟频率的1/6,单片机的时钟频率为12MHz，那么ALE引脚频率约为2MHz，再经4分频后为500kHz，所以ADC0809能可靠工作。ADC0809的模拟输入范围：单极性05V,设计中采用+5V单电源供电。放大后的电压信号送入ADC0809的模拟输入通道IN0进行A/D转换。将P2.7地址总线的A15作为片选信号，由AT89S52的写信号和P2.7控制ADC0809的地址锁存ALE和转换启动START，当ADC0809的START启动信号输入端为高电平时，A/D开始转换，在时钟的控制下，一位一位地逼近，比拟器一次次进行比拟，转换结束时，送出转换结束信号EOC 低到高 ，并将8位数字量锁存到输出缓存器 。AT89S52的读信号端发出一个输出允许命令输入到ADC0809的ENABLE 即OE 端,ENABLE OE 端呈高电位，用以翻开三态输出端锁存器，AT89S52从ADC0809读取相应电压数字量，然后存入数据缓冲器中。制单元 AT89S52简介 采用AT89S52单片机。AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K Bytes ISP In-system programmable 的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。AT89S62片内结构具有如下特点：40个引脚，8K Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器 RAM ，32个外部双向输入/输出 I/O 口，看门狗定时 WDT 电路，2个数据指针，3个16位可编程定时计数器，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM、定时计数器、串行口及外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。其工作电压为5V，晶振频率采用12MHz。其引脚图如下： AT89S52的引脚图 AT89S52片内结构VCC : 电源GND: 地P0：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。此外，定时器/计数器2的外部计数输入P1.0/T2和时器/计数器2的触发输入P1.1/T2EX。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节P2：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流IIL。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器例如执行MOVX DPTR时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址如MOVX RI访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流IIL。P3口亦作为AT89S52特殊功能第二功能使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊存放器AUXR 地址8EH 上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号ALE是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚PROG也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1，ALE操作将无效。这一位置 “1，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否那么，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位地址为8EH的SFR的第0位的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号PSEN是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。并不是所有的地址都被定义了。片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1。由于这些存放器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0。定时器2存放器：存放器T2CON 和T2MOD 包含定时器2 的控制位和状态位，存放器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载存放器。中断存放器：各中断允许位在IE存放器中，六个中断源的两个优先级也可在IE中设置。双数据指针存放器：为了更有利于访问内部和外部数据存储器，系统提供了两路16位数据指针存放器：位于SFR中82H83H的DP0和位于84H85。特殊存放器AUXR1中DPS0 选择DP0；DPS 1 选择DP1。用户应该在访问数据指针存放器前先初始化DPS至合理的值。掉电标志位：掉电标志位POF位于特殊存放器PCON的第四位PCON.4。上电期间POF置“1。POF可以软件控制使用与否，但不受复位影响。存储器结构MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于89S52，如果EA 接VCC，程序读写先从内部存储器地址为0000H1FFFH开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000HFFFFH。数据存储器：AT89S52 有256 字节片内数据存储器。高128 字节与特殊功能存放器重叠。也就是说高128字节与特殊功能存放器有相同的地址，而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH 的地址时，寻址方式决定CPU 访问高128 字节RAM 还是特殊功能存放器空间。直接寻址方式访问特殊功能存放器SFR。看门狗定时器WDT是一种需要软件控制的复位方式。WDT 由13位计数器和特殊功能存放器中的看门狗定时器复位存储器WDTRST构成。WDT 在默认情况下无法工作；为了激活WDT，户用必须往WDTRST 存放器地址：0A6H中依次写入01EH 和0E1H。当WDT激活后，晶振工作，WDT在每个机器周期都会增加。WDT计时周期依赖于外部时钟频率。除了复位硬件复位或WDT溢出复位，没有方法停止WDT工作。当WDT溢出，它将驱动RSR引脚一个高个电平输出。WDT使用：为了激活WDT，用户必须向WDTRST存放器地址为0A6H的SFR依次写入0E1H和0E1H。当WDT激活后，用户必须向WDTRST写入01EH和0E1H喂狗来防止WDT溢出。当计数到达8191 1FFFH 时，13 位计数器将会溢出，这将会复位器件。晶振正常工作、WDT激活后，每一个机器周期WDT 都会增加。为了复位WDT，用户必须向WDTRST 写入01EH 和0E1HWDTRST 是只读存放器。WDT 计数器不能读或写。当WDT 计数器溢出时，将给RST 引脚产生一个复位脉冲输出，这个复位脉冲持续96个晶振周期TOSC，其中TOSC 1/FOSC。为了很好地使用WDT，应该在一定时间内周期性写入那局部代码，以防止WDT复位。掉电和空闲方式下的WDT：在掉电模式下，晶振停止工作，这意味这WDT也停止了工作。在这种方式下，用户不必喂狗。有两种方式可以离开掉电模式：硬件复位或通过一个激活的外部中断。通过硬件复位退出掉电模式后，用户就应该给WDT 喂狗，就如同通常AT89S52 复位一样。通过中断退出掉电模式的情形有很大的不同。中断应持续拉低很长一段时间，使得晶振稳定。当中断拉高后，执行中断效劳程序。为了防止WDT在中断保持低电平的时候复位器件，WDT 直到中断拉低后才开始工作。这就意味着WDT 应该在中断效劳程序中复位。为了确保在离开掉电模式最初的几个状态WDT不被溢出，最好在进入掉电模式前就复位WDT。在进入待机模式前，特殊存放器AUXR的WDIDLE位用来决定WDT是否继续计数。默认状态下，在待机模式下，WDIDLE0，WDT继续计数。为了防止WDT在待机模式下复位AT89S52，用户应该建立一个定时器，定时离开待机模式，喂狗，再重新进入待机模式。UART在AT89S52 中，UART 的操作与AT89C51 和AT89C52 一样。为了获得更深入的关于UART 的信息，可参考ATMEL 网站 Flash Microcontroller，再选择“Product Overview即可。定时器0 和定时器1在AT89S52 中，定时器0 和定时器1 的操作与AT89C51 和AT89C52 一样。为了获得更深入的关于UART 的信息，可参考ATMEL 网 Flash Microcontroller，再选择“Product Overview即可。定时器2定时器2是一个16位定时/计数器，它既可以做定时器，又可以做事件计数器。其工作方式由特殊存放器T2CON中的C/T2位选择如表2所示。定时器2有三种工作模式：捕捉方式、自动重载向下或向上计数和波特率发生器。，工作模式由T2CON中的相关位选择。定时器2 有2 个8位存放器：TH2和TL2。在定时工作方式中，每个机器周期，TL2 存放器都会加1。由于一个机器周期由12 个晶振周期构成，因此，计数频率就是晶振频率的1/12。在计数工作方式下，存放器在相关外部输入角T2 发生1 至0 的下降沿时增加1。在这种方式下，每个机器周期的S5P2期间采样外部输入。一个机器周期采样到高电平，而下一个周期采样到低电平，计数器将加1。在检测到跳变的这个周期的S3P1 期间，新的计数值出现在存放器中。因为识别10的跳变需要2个机器周期24个晶振周期，所以，最大的计数频率不高于晶振频率的1/24。为了确保给定的电平在改变前采样到一次，电平应该至少在一个完整的机器周期内保持不变。捕捉方式在捕捉模式下，通过T2CON中的EXEN2来选择两种方式。如果EXEN2 0，定时器2时一个16位定时/计数器，溢出时，对T2CON 的TF2标志置位，TF2引起中断。如果EXEN2 1，定时器2做相同的操作。除上述功能外，外部输入T2EX引脚P1.11至0的下跳变也会使得TH2和TL2中的值分别捕捉到RCAP2H和RCAP2L中。除此之外，这一功能可以通过特殊存放器T2MOD中的DCEN向下计数允许位来实现。通过复位，DCEN 被置为0，因此，定时器2 默认为向上计数。DCEN 设置后，定时器2就可以取决于T2EX向上、向下计数。DCEN 0 时，定时器2 自动计数。通过T2CON 中的EXEN2 位可以选择两种方式。如果EXEN2 0，定时器2计数，计到0FFFFH后置位TF2溢出标志。计数溢出也使得定时器存放器重新从RCAP2H 和RCAP2L 中加载16 位值。定时器工作于捕捉模式，RCAP2H和RCAP2L的值可以由软件预设。如果EXEN2 1，计数溢出或在外部T2EXP1.1引脚上的1到0的下跳变都会触发16位重载。这个跳变置位EXF2中断标志位。置位DCEN，允许定时器2向上或向下计数。在这种模式下，T2EX引脚控制着计数的方向。T2EX上的一个逻辑1使得定时器2向上计数。定时器计到0FFFFH溢出，并置位TF2。定时器的溢出也使得RCAP2H和RCAP2L中的16位值分别加载到定时器存储器TH2和TL2中。T2EX 上的一个逻辑0 使得定时器2 向下计数。当TH2 和TL2 分别等于RCAP2H 和RCAP2L中的值的时候，计数器下溢。计数器下溢，置位TF2，并将0FFFFH加载到定时器存储器中。定时器2上溢或下溢，外部中断标志位EXF2 被锁死。在这种工作模式下，EXF2不能触发中断。波特率发生器通过设置T2CON中的TCLK或RCLK可选择定时器2 作为波特率发生器。如果定时器2作为发送或接收波特率发生器，定时器1可用作它用，发送和接收的波特率可以不同。设置RCLK 和或TCLK 可以使定时器2 工作于波特率产生模式。波特率产生工作模式与自动重载模式相似，因此，TH2 的翻转使得定时器2 存放器重载被软件预置16位值的RCAP2H和RCAP2L中的值。模式1和模式3的波特率由定时器2溢出速率决定，定时器可设置成定时器，也可为计数器。在多数应用情况下，一般配置成定时方式。定时器2 用于定时器操作与波特率发生器有所不同，它在每一机器周期1/12晶振周期都会增加；然而，作为波特率发生器，它在每一机器状态1/2晶振周期都会增加。定时器2 作为波特率发生器，图中仅仅在T2CON 中RCLK 或TCLK1才有效。特别强调，TH2的翻转并不置位TF2，也不产生中断； EXEN2置位后，T2EX引脚上10的下跳变不会使RCAP2H，RCAP2L重载到TH2，TL2中。因此，定时器2作为波特率发生器，T2EX也还可以作为一个额外的外部中断。定时器2处于波特率产生模式，TR2 1，定时器2正常工作。TH2或TL2不应该读写。在这种模式下，定时器在每一状态都会增加，读或写就不会准确。存放器RCAP2可以读，但不能写，因为写可能和重载交迭，造成写和重载错误。在读写定时器2 或RCAP2存放器时，应该关闭定时器TR2清0。可编程时钟输出可以通过编程在P1.0 引脚输出一个占空比为50%的时钟信号。这个引脚除了常规的I/O 角外，还有两种可选择功能。它可以通过编程作为定时器/计数器2 的外部时钟输入或占空比为50%的时钟输出。当工作频率为16MHZ时，时钟输出频率范围为61HZ到4HZ。为了把定时器2配置成时钟发生器，位C/T2T2CON.1必须清0，位T2OET2MOD.1必须置1。位TR2T2CON.2启动、停止定时器。时钟输出频率取决于晶振频率和定时器2捕捉存放器RCAP2H，RCAP2L的重载值在时钟输出模式下，定时器2不会产生中断，这和定时器2用作波特率发生器一样。定时器2也可以同时用作波特率发生器和时钟产生。不过，波特率和输出时钟频率相互并不独立，它们都依赖于RCAP2H和RCAP2L。T2EX T2CON 中的EXF2 置位。像TF2 一样，T2EX 也会引起中断。自动重载当定时器2 工作于16 位自动重载模式，可对其编程实现向上计数或向下计数。中断AT89S52 有6个中断源：两个外部中断INT0 和INT1，三个定时中断定时器0、1、2和一个串行中断。每个中断源都可以通过置位或去除特殊存放器IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。IE.6位是不可用的。对于AT89S52，IE.5位也是不能用的。用户软件不应给这些位写1。它们为AT89系列新产品预留。定时器2可以被存放器T2CON中的TF2和EXF2的逻辑触发。程序进入中断效劳后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断效劳程序必须判定是否是TF2 或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清0。定时器0和定时器1标志位TF0 和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。然而，定时器2 的标志位TF2 在计数溢出的那个周期的S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。晶振特性AT89S52 单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。从外部