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种需要较高精度的实时时钟场合中。其主要功能如下： (1)内含一个锂电池，断电情况运行十年以上不丢失数据。 (2)计秒、分、时、天、星期、日、月、年，并有闰年补偿功能。 (3)二进制数码或BCD码表示时间、日历和定闹。
(4)12小时或24小时制，12小时时钟模式带有PWM和AM指导，有夏令时功能。 (5）MOTOROLA5和INATAEL总线时序选择。
(6)有128个RAM单元与软件音响器，其中14个作为字节时钟和控制寄存器，114字节为通用RAM，所有ARAM单元数据都具有掉电保护功能。 (7)可编程方波信号输出。
(8)中断信号输出(IRQ)和总线兼容，定闹中断、周期性中断、时钟更新周期结束中断可分别由软件屏蔽，也可分别进行测试。
在实际使用中，为了和89C52单片机统一，我们将MOT管脚接地用于选择 INTE时序，时钟的片选信号接89C52的P1.3。其与主单片机的接口电路如图 28所示。
4.4.4 与PC机通讯接口
考虑到大部分计算机只有RS－232接口，所以我们专门设计了一个RS－
232 接口实现与上位机的通讯。计算机的串行口通常采用一个25针或9针的D型连接器，在本设计中我们选用了9针型的D型连接器，如图29所示：
图28 实时时钟与单片机接口原理图
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图29 9针D型连接器
要进行通常的串行通信，只需其中的三根线就可以了，即 2、3、5 三根线，分别是数据输入、数据输出、地线。
由于单片机提供的电平是 TTL 的，而计算机提供的是RS232电平，要实现单片机与计算机的通信，必须对它们进行电平转换，可用MAX232芯片来实现。具体电路如图30所示：
图30 MAX232 芯片接口图 4.4.5 硬件抗干扰设计
超声波流量测量的准确性很大程度上依赖于系统对超声波信号的正确识
别， 然而超声波流量计工作的环境通常比较比较恶劣，易受到各种干扰的影响。对于 测量系统来说，这些干扰不仅可能影响到数据的采集、各种控制信号的状态以及 RAM 的读写，还会影响程序计数器的正常工作，使程序失灵，因此，必须采取有效措施来降低干扰。 1) 干扰的来源
在超声波流量测量系统中，造成干扰的干扰源有很多种，主要有：
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①流量计安装环境中可能存在的较大的电场和磁场干扰； ②靠近水泵安装时水泵带来的接近于超声波信号的噪音；
③电源的噪声干扰。系统中我们使用的超声波频率为 1MHz，电源在这个频率上对系统的影响不大，采用通常的电源滤波技术就可以消除其影响；
④发射信号对接收信号的干扰。发射信号功率较大，通过电路和声路都可以耦合 到接收电路上，如果管径很小，换能器间距离很近，发波干扰的尾部就会波及接 收波的波形，从而严重影响接收信号； 2) 抗干扰的措施
对于本课题设计的流量计，我们主要采取了如下的硬件措施来提高系统的
抗 干扰性能：
①电源。在系统使用的各种直流电源（如+5V）的输入端均跨接一个10～100μF 的电解电容和一个0.01～0.1μF 陶瓷滤波电容，以抑制电源尖峰干扰；收发电路用两套相互隔离的电源供电，这样从地线耦合的发波干扰就会大大减小；
②接收范围门。接收范围门可以防止发射信号以及开关动作给接收信号带
来 的干扰；
③自动增益技术。自动增益技术除了使信号便于测量外，还可以有效地抑
制 噪声干扰；
④看门狗电路。程序在运行过程中会因为受到干扰导致失控，引起程序乱
飞，或陷入“死循环”，此时最直接的抗干扰方法是采用硬件“看门狗”电路。通过 P1.1 给出复位脉冲可使系统复位，程序重新启动运行。
本系统采用X5045来实现看门狗功能。X5045是美国Xicor公司生产的集
电压监控、把关定时器和串行 EEPROM 三项功能于一体的专用集成芯片。X5045 的引脚排列见图31，其功能如下：
CS为片选信号；SO为串行输出；SI为串行输入；SCK为串行时钟输入,WP
为EEPROM写保护输入；RESET为复位信号输出；Vss为地；Vcc为电源电压。
图31 X5045引脚排列
X5045 使用三线总线串行(SPI)外设接口,对芯片进行操作的所有操作
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码、字节地址及写入的数据都从SI引脚输入，写入数据在串行时钟SCK的上升沿被锁存；从芯片读取的数据从SO引脚串行移出，并在SCK的下降沿读出数据。芯片的把关定时器和电压监视器都对单片机提供独立的保护。当电源电压降到4.5V以下时，RESET引脚立即自动产生高电平复位信号，并一直保持到电源电压恢复正常；当系统上电或掉电时，RESET 引脚也自动产生一个高电平复位信号；当系统发生故障时，只要把关定时器达到其可编程的超时极限，RESET引脚立即自动产生一个持续200ms的高电平复位信号。这样，就可有效地防止死机、数据误写及误操作等故障的发生。其与单片机的连接如图32所示：
⑤合理的布线技术。模拟信号线与数字信号线相对分开，信号线与电源线
分 开；PCB 布线时，将公共地线与电源线尽量加宽，并使它们尽可能靠近需要供电的 电路；减小电源线和地线的长度，这样可以减小电源线与地线的公共阻抗，减小 耦合干扰的产生；布线过程中避免回路有重复面积，以减小相互感应；
⑥接地技术。数字地和模拟地分开，它们在一点相连；两个探头各自使用
相 互独立的地线，减小地线干扰耦合；仪表及探头外壳接地；
⑦屏蔽技术。运用屏蔽技术可以隔离通过空间耦合的电磁干扰，采取的措施 是用金属机壳将测量电路封装起来。
图32 看门狗电路
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第五章 系统软件设计
时差法超声波流量计是软件和硬件共同组成的，硬件是功能得以实现的基
础，而软件则是通过硬件最终实现全部功能的桥梁。本超声波流量计的整个软件包括两部分，一部分主要完成参数的设定、流量的计算和补偿、测量结果的显示和存储以及与计算机的通讯；另一部分主要完成测量电路的控制、传播时间的测量、和传输等。为了便于软件的调试及今后的功能扩展，我们采取模块化结构设计。本章将简要介绍整个系统软件的整体结构，并着重介绍时间测量部分的多脉冲测量原理的算法实现。
主程序
结束 调用中断服务子程序 调用计算子程序 调用实时时钟子程序 调用发射接收子程序 中断系统初始化 实时时钟初始化 并行口初始化 主程 开始 计数器初始化 40