几个单片机应用实例
例一：一个液晶显示的数字式电脑温度计
液晶显示器分很多种类，按显示方式可分为段式，行点阵式和全点阵式。
段式与数码管类似，行点阵式一般是英文字符，全点阵式可显示任何信息，
如汉字、图形、图表等。这里我们介绍一种八段式四位LCD显示器，该显
示器内置驱动器，串行数据传送，使用非常方便。原理图如下图：
下图是长沙太阳人科技开发有限公司生产的4位带串行接口的液晶显示模块SMS0403 的外部引线简图：
有关该模块的具体参数，请查看该公司网站。此例中使用的温度传感器为美国DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器。该传感器本站有其详细的资料可供下载。此例稍加改动，即可做成温控器。
下载驱动该模块的源程序LCD.PLM
例2: LED显示电脑电子钟
本例介绍一种用LED制作的电脑电子钟（电脑万年历）。
原理图如下图所示：
上图中，CPU选用的是AT89C2051,时钟芯片选用的是Dallas公司的DS1302, 温度传感器选用的是Dallas公司的数字温度传感器DS1820，显示驱动芯片
选用的是德州仪器公司的TPIC6B595,也可选用与其兼容的芯片NC595或
国产的AMT9595。整个电子钟用两个键来调节时间和日期。一个是位选
键，一个是数字调节键。按一下位选键，头两位数字开始闪动，进入设
定调节状态，此时按数字调节键，当前闪动位的数字就可改变。全部参
数调节完后，五秒钟内没有任何键按下，则数字停止闪动，退出设定调
节状态。源程序清单如下(无温度显示程序)：
start:do;
$include(reg51.dcl)
declare (sclk,io,rst) bit at (0b3h) register; /* p33,p34,p35 */ declare (command,data,n,temp1,num) byte;
declare a(9) byte;
declare ab(6) byte;
declare aco(11) byte constant (0fdh,60h,0dah,0f2h,66h,0b6h,0beh,
0e0h,0feh,0f6h,00h);
declare week(11) byte constant (0edh,028h,0dch,7ch,39h,75h,0f5h,
2ch,0fdh,7dh,00h);
declare da literally 'p15',clk literally 'p16',ale literally 'p17', mk literally 'p11',sk literally 'p12';
clear:procedure;
sclk=0;io=0;rst=0;
end clear;
send1302:procedure(comm);
declare (i,comm) byte;
do i=0 to 7;
comm=scr(comm,1);
io=cy;
call time(1);
sclk=0;
call time(1);
sclk=1;
end;
end send1302;
wbyt1:procedure(com,dat);/*字节写过程*/ declare (com,dat) byte;
call clear;
rst=1;
call send1302(com);
call send1302(dat);
call clear;
end wbyt1;
wbyt8:procedure;/*时钟多字节突发模式写过程*/ declare j byte;
call clear;
a(7)=A(6);a(6)=a(0);
rst=1;
call send1302(command);
do j=1 to 8;
call send1302(a(j));
end;
call clear;
end wbyt8;
RBYT1:PROCEDURE;
DECLARE I BYTE;
CALL CLEAR;
RST=1;
call send1302(0c1h);
IO=1;
DO I=0 TO 7;
SCLK=1;
SCLK=0;
CY=IO;
N=SCR(N,1);
END;
A(8)=N;
CALL CLEAR;
END RBYT1;
send595:procedure;
declare k byte;
do k=0 to 7;
data=scr(data,1);
da=cy;
clk=1;
clk=0;
end;
end send595;
send595_1:procedure;
declare k byte;
do k=0 to 7;
data=scr(data,1);
da1=cy;
clk1=1;
clk1=0;
end;
end send595_1;
rb1:procedure(abc,j);
DECLARE (I,j,abc) BYTE;
CALL CLEAR;
RST=1;
call send1302(abc);
IO=1;
DO I=0 TO 7;
SCLK=1;
SCLK=0;
CY=IO;
N=SCR(N,1);
END;
ab(j)=N;
ab(j)=dec(ab(j));
CALL CLEAR;
end rb1;
rbyt6:procedure;
call rb1(0f1h,0);
call rb1(0f3h,1);
call rb1(0f5h,2);
call rb1(0f7h,3);
call rb1(0f9h,4);
call rb1(0fbh,5);
call rb1(0fdh,6);
end rbyt6;
wbyt6:procedure;
call wbyt1(8eh,0); /* write enable */ call wbyt1(0f0h,ab(0));
call wbyt1(0f2h,ab(1));
call wbyt1(0f4h,ab(2));
call wbyt1(0f6h,ab(3));
call wbyt1(0f8h,ab(4));
call wbyt1(0fah,ab(5));
call wbyt1(0fch,ab(6));
call wbyt1(8eh,80h); /* write disable */
end wbyt6;
rbyt8:procedure;/*时钟多字节突发模式读过程*/ declare (i,j) byte;
call clear;
rst=1;
call send1302(command);
io=1;
do j=1 to 8;
do i=0 to 7;
sclk=1;
call time(1);
sclk=0;
cy=io;
n=scr(n,1);
end;
a(j)=n;
end;
call clear;
a(0)=a(6);a(6)=A(7);
a(0)=a(0) and 0fh;
if a(0)>6 then a(0)=0;
CALL RBYT1;
if (a(1)=0 and a(2)=0 and a(3)=0) then
do;
do num=0 to 35;
call time(250);
end;
temp1=1;
end;
if temp1=1 then
do;
temp1=0;
ab(4)=ab(4)+1;
if ab(4)>99h then
do;
ab(4)=0;
ab(5)=ab(5)+1;
if ab(5)>99h then ab(5)=0;
end;
call wbyt6;
end;
end rbyt8;
display:procedure; /*jieya,yima,fasong*/ declare (i,n,m) byte;
n=a(0) and 0fh; /* send week */
data=week(n);
call send595;
n=a(4); /* send date */
n=n and 0fh;
data=aco(n);
call send595;
n=a(4);
n=shr(n,4);
data=aco(n);
call send595;
do i=1 to 3; /* send second,minute,hour */ n=a(i);
n=n and 0fh;
data=aco(n);
call send595;
n=a(i);
n=shr(n,4);
data=aco(n);
call send595;
end;
do i=5 to 6; /* send month,year */
n=a(i);
n=n and 0fh;
data=aco(n);
call send595;
n=a(i);
n=shr(n,4);
data=aco(n);
call send595;
end;
n=a(8); /* send 19 or 20 */
n=n and 0fh;
data=aco(n);
call send595;
n=a(8);
n=shr(n,4);
data=aco(n);
call send595;
do m=0 to 5;
n=ab(m);
n=n and 0fh;
data=aco(n);
call send595_1;
n=ab(m);
n=shr(n,4);
data=aco(n);
call send595_1;
end;
ale=0;
ale=1;
end display;
beginset:procedure;
a(0)=06h;a(1)=58h;a(2)=59h;a(3)=23h;
a(4)=30h;a(5)=06h;a(6)=97h;a(7)=00;
a(8)=19h; /* set date/time (1997,7,1,8:00:00,week 3) */ call wbyt1(8eh,0); /* write enable*/
call wbyt1(80h,00h);/* start colock */
call wbyt1(0beh,0abh);/*两个二极管与8K电阻串联充电*/ command=0beh; /* write colock/date */
call wbyt8;
call wbyt1(0c0h,a(8));
call wbyt1(8eh,80h); /* set write protect bit */
end beginset;
key:procedure;
declare (i,time1,k1,tem) byte;
call time(100);
k1=7;time1=30;
if mk=0 then
do;
do while time1>0;
week: if k1=0 then
do;
do i=0 to 5;
/* call hz(a(0)); */
end;
do i=0 to 3;
/* call hz0; */
end;
end;
tem=a(k1);
if k1=7 then tem=a(8);
a(k1)=0aah;
if k1=7 then a(8)=0aah;
call display;
call time(254);
call time (254);
a(k1)=tem;
if k1=7 then a(8)=tem;
call display;
call time(254);
call time(254);
call time(254);
time1=time1-1;
if mk=0 then
do;call time(100); /*MOD KEY PROCESS*/
TIME1=30;
IF MK=0 THEN
DO;
k1=k1-1;
DO WHILE K1=0FFH;
K1=7;
END;
END;
end;
IF SK=0 THEN
DO;CALL TIME(100); /*SET KEY PROCESS*/ TIME1=30;
IF SK=0 THEN
DO;
tem=tem+1;
tem=dec(tem);
DO CASE K1;
DO WHILE tem=7;/*week*/
tem=0;
END;
DO WHILE tem=60H;/*scond*/
tem=0;
END;
DO WHILE tem=60H;/*minute*/
tem=0;
END;
DO WHILE tem=24H;/*hour*/
tem=0;
END;
DO WHILE tem=32H;/*date*/
tem=1;
END;
DO WHILE tem=13H;/*month*/
tem=1;
END;
DO while tem=100h; /* YEAR */
tem=00;
END;
DO WHILE TEM>=21H;
tem=19H;
END;
END;
A(K1)=tem;
if k1=7 then a(8)=tem;
END;
END;
END;
END;
end key;
main$program:
mk=1;sk=1;temp1=0;num=0;p32=1;
if sk=0 then call beginset;
clk=0;da=0;ale=1;
loop:
do while mk=1 ;
if a(0)>6 then a(0)=0;
command=0bfh;
call rbyt8;
call display;
do while mk=0;
call key;
call wbyt1(8eh,0);
command=0beh;
call wbyt8;
call wbyt1(0C0H,A(8));
call wbyt1(8eh,80h);
end;
end;
goto loop;
end start;
例3:一个6位LED、4个按键的显示板
按键和显示是单片机系统的基本输入输出部件，下面介绍一个由74LS164驱动的6位数码管和4个按键组成的通用仪表面板。
原理图如下图所示：
其线路板图如下图所示：
注：此板中多了三个LED发光管，这三个发光管是分别接在IC4,IC5,IC6 的13脚（Q7，数据
串出脚）上的
例四：智能电机转速计数器
本电路由ＡＴ８９Ｃ５１单片机、ＣＤ４５１１、ＬＣＤ数码管、磁敏霍尔元件等组成。
电路工作原理。用磁敏元件作为传感器。在无外磁场时，磁敏传感器的ＯＵＴ端输出＋４．３５Ｖ（１电平），当电机转动一圈时，带动小磁铁Ｎ从磁敏传感器上掠过一次，传感器在外加磁场的作用下，输出一次＋０．０５Ｖ（０电平）脉冲信号，在程序中设ＩＮＴ０为边沿触发，ＯＵＴ端这一变化通过ＩＮＴ０送至ＡＴ８９Ｃ５１，产生一次中断，使累加器Ａ自动加１。计数一次。电机每转动一圈，产生一次中断，累加器加１。当软件计数器Ｔ０定时１ｓ时，将计数值送ＬＥＤ显示，ＬＥＤ显示的数值即当前电机每秒钟转速。由于采用软件定时，定时误差值比常规硬件定时器小得多。
ＣＤ４５１１是ＢＣＤ—七段ＬＥＤ锁存／译码／驱动器。当ＬＥ为低电平时，将加在Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ端的数据译成段驱动信号，经限流电阻送到数码管的段控制线上。当ＬＥ为高电平时，驱动信号被锁存在ＣＤ４５１１的输出端，实现静态显示。因ＣＤ４５１１输出为高电平有效，故选用共阴极数码管。Ｄ１为工作指示灯，供调试用。
本电路的调试分软件和硬件两部分。建议先检查传感器是否工作，这可从Ｄ１的显示看出。ＬＥＤ显示就要借助软件了。本文附有调试程序ｔｓ．Ａｓｍ。单步执行该程序，如果数码管显示的不是７８９，那么硬件一定有问题，请仔细检查。当确信硬件无误后，便可录入ｍａｉｎ．Ａｓｍ程序，仿真调试通过后，将程序写入ＡＴ８９Ｃ５１中，电路设计就完成了。
本系统能在０～９９９转／ｓ范围内对电机转动进行正确计数，满足了生产的需要。将电路稍加改动，还可以扩展为脉冲频率计等。
例五：自制学生坐姿矫正仪
《电子报》曾介绍过用普通电子电路制作的学生视力保护小装置，受其启发笔者用单片机加少许元件构成了一个简单实用的学生坐姿矫正仪。硬件电路见附图。
采用ＡＴ８９Ｃ２０５１单片机控制。Ｐ３．７口输出大约３８ｋＨｚ的脉冲信号，驱动红外发光管ＬＥＤ１。接收管ＰＴＲ１是一体化的红外接收头。安装时让红外发光管和接收头构成反射式传感器。当学生的坐姿不正确，即头离书本太近时，ＬＥＤ１发出的３８ｋＨｚ红外光被学生的头部或脸部反射回来，照到ＰＴＲ１上。由于接收头的中心频率是３８ｋＨｚ，所以接收头ＰＴＲ１输出低电平，将单片机的Ｐ１．３脚拉低。经内部程序判断后在单片机的Ｐ３．４口输出１００ｍｓ的高电平，驱动蜂鸣器发声，提醒学生改正坐姿。
单片机的定时器Ｔ０工作于方式２来产生大约３８ｋＨｚ的方波信号。程序用ＦＲＡＮＫＬＩＮＣ１５编写。程序清单如下：
＃ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｒｅｇ５１．Ｈ＞
＃ｄｅｆｉｎｅｕｃｈａｒｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ
＃ｄｅｆｉｎｅｕｉｎｔｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔ
ｓｂｉｔｐ３＿７＝ｐ３＾７；
ｓｂｉｔｐ３＿４＝ｐ３＾４；
ｓｂｉｔｐ１＿３＝ｐ１＾３；
／*５０ｍｓ延时子程序*／
ｖｏｉｄｄｅｌａｙ（ｕｉｎｔｍｓ）
{
ｕｃｈａｒｔ；
ｗｈｉｌｅ（ｍｓ－） {ｆｏｒ（ｔ＝０；ｔ＜１２５；ｔ＋＋＝
{；}；
＝
＝
／*Ｔ０中断程序*／
ｔｉｍｅｒ０（）ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ１ｕｓｉｎｇ１{
ＴＨ０＝０×００；ＴＬ０＝０×Ｅ６；Ｐ３＿７＝！Ｐ３＿７；}
／*主程序*／
ｍａｉｎ（）
{
ＴＭＯＤ＝Ｏ×０２；ＥＡ＝１；ＥＴ０＝１；ＴＲ０＝１；ＴＨ０＝０×００；ＴＬ０＝０×Ｅ６；
ｗｈｉｌｅ（１）；{
ｗｈｉｌｅ（ｐ１＿３＝１）
ｐ３＿４＝１；
ｄｅｌａｙ（２）；
ｐ３＿４＝１；}
}
例六：用８９Ｃ２０５１控制摩托车报警系统
——摩托车防盗报警系统维修后感
笔者花了二百元左右买回一只摩托车防盗报警系统装在车上，非常方便。该系统有防盗设定、寻车求救、启动暖车、解除防盗等四项功能。但用了不到一个月，报警喇叭就会无故“嘀嘀”响个不停，所有功能完全消失，联系厂家无果，只能自己修。经分析，系统由四部分组成，结构如图１所示。
经查，除信号处理电路外，其他电路功能正常。信号处理电路用的是台湾义隆的ＥＭ７８Ｐ１５６ＡＰ单片机，其原理图如图２。
在用遥控器控制时，ＰＴ２２７２的ＶＴ脚输出暂存高电平，相应的数据输出端Ｄ１～Ｄ４输出锁存高电平。单片机判断ＶＴ信号，再根据Ｄ１～Ｄ４的状态输出相应的信号。
１．若Ｄ１为高电平，报警一次，Ｌ、Ｒ闪一次，三秒钟后进入防盗状态。此时，若反馈电路（振动信号，锁头正电）有信号，则报警一次，若五秒钟内仍有反馈信号，则连续报警，直至用遥控器解除。
２．若Ｄ２为高电平，报警二次，Ｌ、Ｒ闪二次，熄火继电器动作一次，防盗解除。
３．若Ｄ３为高电平，锁头正电继电器吸合，同时启动继电器吸合两秒钟。若此时仍然按住遥控器，则启动继电
器保持吸合，直到放开遥控器。
４．若Ｄ４为高电平，则报警十六次，同时Ｌ、Ｒ闪十六次。
弄清了以上工作方式，笔者便着手用８９Ｃ２０５１单片机替代ＥＭ７８Ｐ１５６ＡＰ，程序流程见图３，接线如图４。
说明：
系统时钟：１１．０５９２ＭＨｚ；输入为高电平有效；输出为低电平有效。
程序清单略。
系统调试：焊一块８９Ｃ２０５１电路板；将继电器的驱动管ＰＮＰ换成ＮＰＮ，略改电路；拆下ＥＭ７８Ｐ１５６ＡＰ，用排线引出需要的Ｉ／Ｏ口线并与８９２０５１电路板连接；将电路接到１２Ｖ稳压电源上，按动遥控器，检查继电器吸合情况，一切正常后再接到摩托车上。
读者亦可购买配件（无线遥控发射接收组件、振动传感器、报警器、其他元器件）自己组装系统。
微电脑视频运动检测报警器
《电子报》１９９９年第４６期登载了笔者撰写的《ＴＳＤ－２视频运动检测器》一文，得到了读者的广泛关注和对产品的一致肯定。现在，我们应用单片机控制技术，做了较大的改进，使其更具可靠性、实用性和普及性。
一、视频运动检测报警器的功能
视频运动检测属于安全监控系统中的报警设备，功效与红外微波双鉴探测器没有多大区别。红外、微波等传统探测器受环境因素影响很大、抗干扰能力差、误报率很高，造成值班人员不必要的紧张。视频运动检测报警器使用时是串联在摄像头到视频监视器的视频信号线上的，它根据视频取样报警，即在监视器屏幕上根据图像内容开辟若干个长方形的隐形警戒区（如画面上的门窗、保险柜等重要部位），当监视器现场有异常情况发生时（如灯光、火情、烟雾、物体的移动等），可使警戒区窗口内图像的亮度、对比度及图像内容（即信号幅度）产生变化，当变化超过设定的安全值时，即可发出报警信号。
改型后的微电脑视频运动检测报警器有如下功能：
１．每路摄像头的视频信号可以通过运动检测报警器在监视器屏幕上设置四个视频报警警戒窗口。这四个警戒窗口可由单片机控制，在屏幕范围内任意移动。２．当四个警戒窗口中的任何一个窗口被触发报警后，该警戒区窗口将在屏幕上发生闪动，提示已被触发。３．具有报警继电器输出，报警时间由单片机控制可调。４．具有报警自动录像接口，可控制录像机自动录像。５．可扩展ＲＳ－４８５数据接口，实现多机联动、远程设置、远程监控等功能。
二、视频运动检测报警器的工作原理
微电脑视频运动检测报警器采用模块化设计，每个模块负责处理并实现一个或多个功能，提高了系统的可靠性和应用灵活性。图１为单路台式微电脑视频运动检测报警器电原理图。系统主要由单片机８９Ｃ５１、视频处理模块、警戒窗口发生模块、运动检测模块四部分组成。
摄像机的全电视信号由视频处理模块ＴＳ１８２７{1}脚，经前置放大电路分成三路，其中一路与{3}脚的复合窗口脉冲混合，放大后直接送到监视器，因此监视器屏幕上显示的图像将会出现四个长方形警戒窗口。第二路信号经同步分离电路分离出行、场同步信号，由{8}、{9}脚输出。第三路经同步头钳位放大电路放大后由{3}脚输出。调节{11}、{12}脚电位器可调节放大电路增益，用于改变报警检测的触发灵敏度。
警戒窗口脉冲发生模块，用于产生警戒窗口。行、场同步信号由ＴＳ１８２８{1}、{2}脚输入，行、场同步信号由单片机控制经适当延时，产生延迟脉冲混合成复合窗口脉冲（参见图２）。{5}～{8}脚分别为四个警戒窗口的复合脉冲输出，复合窗口脉冲控制电子开关４０６６，在窗口脉冲到来时打开电子开关，反之断开。因此电子开关输出的仅是窗口范围内的图像信号。{14}脚为四个窗口复合脉冲的总输出，该输出连接到ＴＳ１８２７{3}脚进行摄像头的视频信号与窗口复合脉冲信号叠加。{9}～{13}脚为四个窗口脉冲的单输出控制和复合输出控制。它们连接到单片机Ｉ／Ｏ口，由单片机在报警状态下，判断哪一路窗口被触发并使其闪动指示。也可由操作按键控制四个窗口在屏幕上的隐含或显示。原理框图如图２。
每片ＴＳ１８２６运动检测模块可以处理两个警戒窗口的视频信号。由电子开关４０６６输出的窗口视频信号经滤波器滤除部分高频成分，再经非线性处理，压缩信号的非动态成分，最后进行动态检测。动态检测实际上是一个电平保持电路，它将经过上述处理的静止窗口图像信号的电平长时间保持，然后每隔一定时间与未经保持的同一窗口图像信号电平作比较，若有差别，说明此窗口内图像信号的对比度有变化，由{13}、{14}脚输出报警脉冲，通知单片机有窗口被触发。{10}、{12}脚为上、下限触发电平设置，动态检测所保持的静止窗口图像，信号电平一般为电路工作电压的１／２。上限触发电压可设置为：１／２工作电压至全工作电压；下限触发电压可设置为０Ｖ～１／２工作电压。设置这两个电压、工作点时，应使这两点电压和１／２工作电压呈对数关系。距１／２电压差值最大时，触发灵敏度最低；差别最小时触发灵敏度最高。由于视频处理电路的噪声影响将会引起误报，因此，应将上、下限触发电压设置为比较合适的电压值。
三、单路台式微电脑视频运动检测报警器
可处理一路摄像头输出视频信号的检测报警（见图１）。
系统采用ＡＴ８９Ｃ５１为主控ＣＰＵ。Ｐ２口为功能操作键，可设定警戒窗口在屏幕上的位置、报警定时、报警方式、自动录像等功能。为防止单片机程序死机或跑飞，保证整机可靠工作，还设有看门狗定时器ＩＭＰ８１３。
四、四路壁挂式微电脑视频运动检测报警器
为了扩展应用范围，发挥模块化设计的优势，我们将四路运动检测电路集成在一块主板上，每路摄像头视频信号均有独立单片机系统控制、检测。操作接口由一片８９Ｃ５１担任，并同时驱动一块１６×２液晶显示器作为操作提示及功能菜单显示，接口ＣＰＵ通过串行总线与其它四路检测控制ＣＰＵ通信，实现每路检测电路的集中设置、集中操作及外部联网。接口电路如图３所示。
串行通讯的广域防盗报警系统
作者：徐福成赵丽华刘克智
本文介绍的热释电红外线广域防盗报警器，主机和探头均采用单片机控制，二者间通过串行总线通讯。一台主机原则上可连接多达２５６个探头。每个探头都有自己的地址码（根据电源供电和用户需要，目前探头的最大数量为３２个）。探头由主机集中供电，用电安全、系统简洁。本系统适用于果园、养殖场、蔬菜大棚、鱼塘、仓库群、材料场等大面积的防火、防盗监测报警。
本系统安装简单、节省线材，抗干扰能力强，其自检自查功能保证了系统能正常工作。利用Ｅ２ＰＲＯＭ自由修改设置，数据在掉电状态可保存１００年。此外，系统还有过流保护、定时工作、精确的数码时钟，以及方便的红外线遥控器操作等功能。
主机工作原理
主机电路原理如图１所示。右半部分是电源、报警、继电器输出和电流检测电路等。电源电路（图中略）提供５Ｖ的Ｖｃｃ、ＶＤＤ，以及＋１２Ｖ三组电源，＋１２Ｖ与Ｖｃｃ、ＶＤＤ不共地。
单片机与外部线路通过光耦隔离，保证了单片机可靠、稳定地工作。Ｖｃｃ和ＶＤＤ之间通过一个锗二极管隔离。ＶＤＤ电压４．８Ｖ，它在为单片机供电的同时，通过电阻接４节５号充电电池，平时电池处于浮充电状态，一旦停电，由４节充电电池为单片机供电，由于二极管的隔离作用，显示电路不得电，数码管不显示，节省电池的电能。停电时，可以外接１２Ｖ电瓶为外电路供电，以保证正常报警。在非报警状态下，此电源耗电极小。
单片机采用ＡＴ８９Ｃ５１连接一片Ｘ２５０４５（关于Ｘ２５０４５的相关介绍见今年《电子报》第７期第十二版），用于储存用户的设置信息（１０次报警时间、地点）、提供看门狗和低电压检测等，使单片机工作更加安全可靠。
ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ０、Ｐ２口以及Ｐ３口的Ｐ３．６、Ｐ３．７用于数码显示。平时４个数码管以及两个秒点灯组成时钟显示，以分钟为进位单位，不论白天黑夜均可清晰地观察时间。单片机驱动数码管显示的电路比较多见，此处不再赘述。
Ｐ１．５是发码控制脚，通过光耦合放大，将码脉冲信号发送到信号线路上。Ｐ１．６控制报警灯继电器的工作状态，继电器的常开触点通过一个单相电源插座接台灯遥控；当设置成灯光参与报警时，熄灭状态的台灯会立即点亮参与报警，尤其在夜间，既是照明灯，又是报警灯。Ｐ１．７控制探头供电继电器，通过探头供电与否决定警戒状态的设置与解除，同时用作探头供电电源的过流保护，一旦短路或严重漏电，单片机控制继电器吸合，常闭触点断开，供电停止。Ｐ３．２检测探头供电线路的电流，一旦出现过流，单片机执行程序被立即中断，转向执行过流保护，切断供电电路。探头由＋１２Ｖ通过Ｒ７和Ｒ８、光耦ＩＣ５Ｂ，经由Ｊ２的常闭触点供电。正常情况下，ＩＣ５Ｂ的输入端无电流，一旦线路短路或严重漏电，探头电流增大，Ｒ７两端的电压降增大。当电压超过光耦的输入导通电压时，ＩＣ５Ｂ输出端由截止变成饱和，Ｐ３．２脚由高电平下拉成低电平，单片机执行中断程序，保护电路动作，保护供电电路的安全，同时发出探头过流提示音。２分钟后，单片机尝试恢复供电。如果探头电路恢复正常，供电成功，如果不正常，重复以上保护和提示的过程。
Ｐ３．０输出各种报警音频信号，Ｐ３．３接收各探头送来的脉冲数字信号。信号线路上的信号经过Ｖ２的放大整形后，再经光电耦合到Ｐ３．２脚，由Ｐ３．２脚读出数据。红外线遥控器发出的遥控信号，经过Ｖ１放大后送到Ｐ３．４脚，由Ｐ３．４读出遥控器发来的数据，单片机按遥控器指令完成相应的工作。利用Ｐ３．３和Ｐ３．４的外部中断和定时（计数）中断可准确无误地接收信号。
通过遥控器可以实现：１．当时时间的输入；２．警戒状态的设置和解除；３．警戒状态的定时开启和定时关闭的时间预置；４．探头号码的输入和消除；５．遥控开灯、遥控关灯；６．定时开灯或定时关灯；７．查询已发生过的报警历史记录；８．查询预置的定时时间等操作，比用按钮设置方便得多。
按钮Ｋ１和Ｋ２是功能设置开关，作用与遥控器的部分功能相同。可完成４种操作：１．当时时间的输入；２．探头号码的输入和解除；３．灯光报警的设置和解除；４．警戒状态的设置和解除。
探头电路工作原理
图２是广域防盗报警器的探头电路原理图。控制器采用８９Ｃ２０５１，其中Ｐ１．０和Ｐ１．１是内部精密比较器的同相输入和反相输入端，内藏输出端Ｐ３．６在编程时允许使用。本电路中Ｐ１．０和Ｐ１．１接成输入端悬浮式的比较器；Ｐ３．２接收主机发来的脉冲数据，Ｐ３．４向主机发出应答和报警脉冲码数据。其它口用于生产时对探头的性能自动检测。
主机通过ＣＺ１的①、②脚向探头提供１１Ｖ～１１．５Ｖ的直流电源，ＣＺ１的③脚是串行通信线。串行通信电路与主机相同。平时，ＩＣ３Ａ截止，主机通过Ｒ１４输出１２Ｖ电压，Ｖ３截止，ＩＣ３的①、②脚无电流通过，对应的输出端截止，⑧脚为高电平。当主机输出低电平脉冲数据后，Ｖ３饱和，ＩＣ３的①、②脚有电流，输出端饱和，Ｐ３．２为低电平，产生外部中断，及时接收主机的数据。需要向主机发应答信号时，由Ｐ３．４经ＩＣ３的③、④、⑤、⑥脚传送到主机。
热释红外线传感器，接收人体热释红外线信号，经Ｖ１和Ｖ２两级交流放大送电压比较电路，比较器输入端Ｐ１．０、Ｐ１．１之间的静态电压由Ｒ５、Ｒ３对Ｒ１１两端电压的分压决定，ＶＰ１．０高于ＶＰ１．１，Ｐ３．６输出高电平。有人进入检测范围内，带菲涅尔透镜的传感器输出变化的信号，经过两级交流放大后加在Ｐ１．１脚上，使得Ｐ３．６输出状态变化。单片机按Ｐ３．６输出的交变信号的规律编写算法程序，对Ｐ３．６脚的信号计算、分析、判断，去掉干扰信号，核实真正的警情信号后，向主机发送“正常”或“报警”状态数据。
系统工作原理
探头与主机通过串行总线连接，所有的探头并联在同一条总线上，每个探头都有自己的号码。探头接入后，通过按钮开关或遥控器向主机输入探头号码，主机将号码排序后储存到Ｅ２ＰＲＯＭ中。程序进入正常工作后，主机将探头的数量和探头号码通知每个探头，各探头根据本身的号码和其它探头的号码顺序，经过运算确定与主机的通信的时间和方式，其它时间探头全部用于警情检测。
探头检测到警情，核实后向主机发送报警信号，主机发出报警声，并显示报警探头号码，值班人员便知出事地点。
如果盗贼切断线路，断点以后的探头不能与主机通信，主机核实后，显示丢失的探头号码并报警。
一旦探头发现警情、探头本身出现问题，或者总线遭到破坏，主机均可及时发出报警或提示音，显示报警地点或事故状况。
该报警器的自检、自查功能、过流保护后的自动恢复功能等，是通过软件来完成的。广域报警器主机的程序比较大，不便提供，需要者可与作者联系（Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｐｃ＠ｃｚ－ｕｓｅｒ．Ｈｅ．Ｃｎｉｎｆｏ．Ｎｅｔ）。
智能LED电子钟的制作
作者：湖南李杰
LED电子钟以美观、清晰、便于夜间观看而深受电子爱好者的青睐。采用专用的LED电子钟芯片制作，有时达不到功能要求，需添加辅助电路，电路复杂，不便于电子爱好者自制
如果采用单片机(89C2051)，用软件完成各种功能，则可做出功能各异的智能电子钟，而且电路非常简单。
图1是一个具有以下功能的电子钟的电路。
1 计时：秒、分、时、天、周、月、年；
2 闰年自动判别；
3 五路定时输出，可任意关断(最大可到16路)；
4 时间、月、日交替显示；
5 停电、来电自动判别；
6 自定任意时刻自动开/关屏；
7 三路倒计时(最大可到8路)；
8 计时精度：误差≤1秒/月(具有微调设置)。
一、电路原理
由单片机(89C2051)、LED、K1等组成最基本的单片系统。所有的软件、参数均存放在89C2051的FlashROM和内部RAM中，减少了芯片的数量和整机的电流，延长了备用电源的工作寿命(停电时)。
由于89C2051的内部FlashROM只有2k，RAM只有128个字节，故软件编制时要精炼，一些数据的存放要采用压缩方式，而且CPU要工作在空闲模式下，以降低功耗。LED、BEEP均直接由89C2051驱动。
键盘采用动态扫描方式查询。所有的查询、设置功能均由K1、K2完成；K3、K4、K5完成倒计时的启动。
电源在3 3～5V之间均可正常工作。
软件的流程图见图2。
主程序非常简单，初始化后，CPU便进入空闲模式，等待T1定时中断的到来(25ms一次)。所有的功能模块，均在T1定时中断服务程序中执行。再利用T0定时器对T1定时中断服务程序的执行时间做记录，重置T1定时器常数时加上T0的值即可。这样可以精确地补偿时间误差。
用AT89C2051控制家用全自动洗碗机
本文介绍一种采用AT89C2051控制的家用全自动洗碗机。重点介绍其如何利用片内精确模拟比较器实现温度检测和多种故障检测。文章给出洗碗机控制器的主要工作流程、硬件框图、温度及故障检测电路图。
家用全自动洗碗机具有冲洗、标准洗、强洗三种洗涤方式，程序一旦启动便自动地按用户选定的洗涤方式进行洗涤，洗涤结束后自动断电。以标准洗涤为例，其洗涤全过程为：排水(至低水位)→进水至高水位→洗涤→加热洗涤(加热由温度传感器控制，65℃开、75℃关→排水(至低水位)→进水至高水位→清洗1→加热清洗1(加热由温度传感器控制，65℃开、75℃关)→排水(至低水位)→进水至高水位→清洗1→加热清洗1(加热由温度传感器控制，65℃开、75℃关)→排水(至低水位)→结束(发出洗涤结束蜂鸣音并自动断电)。
洗碗机的硬件框图如图1：
从框图中可以看出，系统需要检测的信号有水开关、门开关、加热继电器、断电开关，开路、短路、高于75℃、低于65℃等多种状态，如何用89C2051实现这些状态的检测呢?
图2是用89C2051控制的家用全自动洗碗机显示、键盘、温度及故障检测电路图。
图中，模拟开关IC1的输入从0～5为100kΩ、620Ω、1 8kΩ、2 4kΩ、3 9kΩ、3 9kΩ，对应于温度传感器开路、短路、高于75℃、低于65℃、门关好及加热器接通的设定值，模拟开关IC2的输入从0～3为温度传感器的输入、4为门开关检测输入、5为加热器检测输入，IC1、IC2的输出端分别接89C2051片内精确模拟比较器的反向输入端AIN1和同向输入端AIN0，比较的结果转移到P3 5输出，单片机的P1 5－P1 7(P3 6除外)控制选择模拟开关IC1、IC2那一路通。
这样，系统就有效地利用89C2051片内的精确模拟比较器实现了包括温度检测在内的多种状态及故障检测和报警。
用890C2051控制的数字测温仪
1999年,第51期,类别:初学之友
本文通过数字测温仪的设计，讲述单片机系统硬件设计的过程。要求：
1 单点温度测试
2 测温范围：－10℃～50℃
3 分辨率：0 1℃
4 精度：＋0 5℃
5 采用LED数码显示
根据上述要求，确定四位数码显示：第一位为符号位，第二、三位为整数位，第四位为小数位；从测温范围和精度看，热敏电阻完全能满足要求。采用热敏电阻与电容器构成单稳电路再经单片机对单稳脉冲宽度计数，查表可求得对应温度。
根据以上分析，可知输出信号有13个：数码管段选信号8个，数码管位选信号4个，单稳触发信号1个；输入信号1个；单稳脉冲信号。
因而要求单片机具有14个或大于14个I/O口，且其中8个口驱动能力应在8mA以上。
89C2051具15个I/O口，P1、P3口均能吸收20mA电流，片内有2k程序存储器，2个16位定时计数器，完全满足系统对单片机的要求，加之芯片价格便宜与应用广泛的MCS－51系列单片机完全兼容，因此选89C2051作控制芯片。
定义P1口为数码管段选输出，由于仅第三位需显示小数点，故其余三位未接h，P3 0～P3 3为数码管的位选
信号，P3 5为单稳电路的触发信号输出口，P3 4为单稳脉冲输入口。
图1为用89C2051控制的数字测温仪的硬件电路图。
从以上设计过程可以看出，单片机系统硬件设计，首先要明确系统要求，确定I/O口线的数量以及对单片机内部资源有无特殊要求，然后选择能满足要求的单片机，定义I/O口，完成硬件设计。
微电脑催眠器
作者：成都夕阳
一、特点和用途
1 利用单片机控制，体积小，功耗低；
2 用电池供电，使用方便。
本报曾在1998年第33期和1999年第14期登载了两种国外的生物反馈心态调节器，引起读者的极大兴趣。人的大脑在不同的精神状态发射出不同的脑电波，根据生物反馈原理，利用人为制造的类似脑波的δ、θ、α、β波，通过声、光或磁场对大脑进行刺激诱导，改变大脑的活动状态，从而达到调节人们心态的目的。人在睡眠状态时发射δ波，其范围是0 5Hz～4Hz，微电脑催眠器能自动产生与其接近的磁场，诱导大脑进入睡眠状态。
通过本制作，熟练掌握AT89C2051的定时器的应用以及数据传送指令、条件转移指令等常用的实用编程方法。
二、工作原理
原理图如图1所示。D1为AT89C2051型单片机。C1和R1组成D1的上电复位电路，C4、C5为＋5V电源滤波电容。D2是四异或门，与R2～R5等组成波形和频率变换电路。该变换电路的原理如下：当D1的P1口输出00H时，D2：A～D2：D的各输出端为低电平，因此A点电压为0V；当P1口输出01H时，D2：A的1脚为高电平，2脚为低电平，因此3脚为高电平，R2～R5的等效电路如图2（a）所示，R3～R5并联电阻约为31 3kΩ，与R2分压后A点电压为0 37V，当P1口输出02H时，D2：B的5脚为高电平，6脚为低电平，因此4脚为高电平，R2～R5的等效电路如图2（b)所示，R2、R4、R5并联电阻为33 88kΩ，与R3分压后A点电压为0 72V。同理，当P1口输出0FH时，D2：A～D2：D全输出高电平，A点电压为5V。P1口输出数据与A点电压的关系见附表。因此加在L1上的电压波形为正弦波。改变D1在其P1口输出信号的时间间隔，即可改变输出正弦波的频率。若时间设定为1小时，频率逐渐从4Hz变到0 5Hz，由L1产生类似δ波的磁场。L1的制作可参考本报1998年合订本下册第90页文章。当然本机还可再附加上电源延时关机电路，以便使用。
三、软件设计
这里以产生2Hz的频率为例介绍软件设计方法。P1口P3口均设置为输出状态，用P3 7口线驱动LED。用
AT89C2051的内部定时器T0作时间基准，控制P1口输出信号的时间间隔，当P1口输出第16个数据和第32个数据时，将P3 7的状态翻转，从而使LED的闪亮频率与正弦波频率一致。若在A点产生2Hz的正弦波，则必须在P1 0口线输出32Hz的方波（P1 1～P1 4口线输出的方波的频率依次减半）。因此，P1口输出信号的时间间隔为31 25ms，因图1中晶振频率为6MHz，计算出机器周期T=12/fc=2(μs），采用定时器T0，工作于方式2（常数自动装入的8位定时器），产生0 25ms的定时。定时器初值为＃82H，T0每中断一次，21H加1，当21H加到＃7DH时（十进制125），即到31 25ms。然后更新P1口数据（加1）。
程序清单如下：
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 000BH
LJMP WTO
ORG 30H
MAIN：MOV SP，＃50H
MOV 20H，＃0；（向P1口送的数据）
MOV P1，＃0 ；（31 25ms在WTO中加1）
MOV P3，＃0
MOV TH0，＃82H
MOV TH0，＃82H
MOV TMOD，＃02H
SETB EA
SETB ETO
SETB TRO
M：MOV P1，20H
AJMP M
WTO：PUSH ACC
PUSH PSW
INC 21H
MOV A，21H
CJNE A，＃7DH，TORETI
MOV 21H，＃0
INC 20H
INC 22H
MOV A，22H
CJNE A，＃16，TORETI
CPL P3 7
MOV 22H，＃0
TORETI：POP PSW
POP ACC
RETI
END
四、系统调试
软件调试：1 将上面源程序输入PC机以后，以“L07 ASM”文件名存盘。2 运行“MCS51 EXE”调试软件，待屏幕显示调试窗口以后，按
用本报第40期第九版介绍的方法将“L07 ROM”固化到AT89C2051中。
硬件调试：1 检查线路应焊接无误。2 先不插入AT89C2051，接通电源后用短路线分别在D1插座的{12}脚～{16}脚加如附表所示的P1口电压（“1”为＋5V，“0”为接地。测量A点电压，当{12}脚接＋5V（其余各脚接地）时，A点电压应为0 4V左右，当{13}脚接＋5V时，A点电压应为0 7V左右，当{14}脚接＋5V时，A点电压应为1 3V左右，当{15}脚接＋5V时，“A”点电压应为2 6V左右，若符合要求则D2：A～D2：D工作正常，再按附表中“P1口数据”逐点试验，A点电压应基本符合附表要求。若相差较大，则检查R2～R5的阻值。将写入程序的AT89C2051插入电路中的IC插座上，接通电源后观察LED应闪亮，用指针式万用表测量N15脚电压，指针摆动证明系统工作正常。
家用防盗报警器
作者：成都夕阳
一、特点和用途
1 用单片机控制，体积小，成本低。
2 用红外线收发管做探测器，安装隐蔽，窃贼不易发现。
3 探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰。
通过本制作，熟练掌握数据传送指令（MOV）、条件转移指令（CJNE）等的实用编程方法。
二、工作原理
原理图如附图所示。D1为AT89C2051型单片机。C1和R1组成D1的上电复位电路，C4、C5为＋5V电源滤波电容。D2是六反相器。L1～L6是红外发射管，其负极端接于P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，L1～L6发光。V1～V6是红外接收管，当接收到红外光时导通，＋5V电压通过V1～V6加到反相器4069的输入端，经4069反相为低电平，因此D1的P3 0～P3 5为低电平。发射和接收管分别安装在门和窗口的适当位置，当窃贼入室时遮挡了红外光，接收管截止，反相器输入端为低电平，因此D1的P3 0～P3 5为高电平，当在一定时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡（或未被遮挡）时，则由P3 7口输出报警信号。驱动讯响器和红色灯，进行声光报警。（当家中无人时，还可以连接电话，自动拨打110或BP机。此功能以后另文介绍。)
三、软件设计
P1口设置为输出状态，直接驱动红外发射管，P3 0～P3 5设置为输入端，检测红外接收管的状态。正常状态的判断标准应根据红外收发管安装位置和监视的目标而定，例如：L1和V1之间正常时有遮挡物，当把该物体移动后为异常，其余红外收发管之间无遮挡为正常，有遮挡时为异常，则当P1口输出00H时，P3口的正常状态数据是＃01H。当报警时，从P3 7口输出高低电平间隔1秒的脉冲信号。
程序清单如下：
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 000BH
LJMP WTO
ORG 30H
MAIN：MOV SP，＃50H
MOV 20H，＃0
MOV 24H，＃0
MOV P3，＃0
MOV P1，＃0
MOV THO，＃6
MOV TLO，＃6
MOV TMOD，＃02H
SETB EA
SETB ETO
SETB TRO
M：MOV P1，＃00H
MOV A，P3
ANL A，＃7EH
CJNE A，＃7FH，W37
AJMP M
WTO：PUSH ACC
PUSH PSW
INC 22H
MOV A，22H
CJNE A，＃200，TORETI
MOV 22H，＃0
INC 23H
MOV A，23H