物质磁性及其应用毕业论文.doc

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1、l 本科毕业论文物质磁性及其应用 专 业 名 称 物 理 学 申请学士学位所属学科 工 科 指导教师姓名、职称 2012年 05月 30日摘 要对近几年磁技术在水处理中的研究工作进展进行了综述。内容包括利用磁的力学效应,电化学效应,核磁效应和生物效应处理污废水中污染物。由于该技术的独特性质和广泛的应用前景。加强磁场与其他多能场的综合利用,对保护环境和节约能源无疑具有重大意义。8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、交通灯显示、LED倒计时、车流量检测及调整、违规检测、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量

2、检测及调整、交通异常状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。本设计主要做了如下几方面的工作：一是物质磁性的概括，包括，物质磁性的起源、分类，二是物质磁性的应用及应用举例。关键词：物质磁性；磁性分类；应用；应用举例AbstractThe application and recent advances of magnetism in water treatment were summarized in this paper, covering the use of mechanics effect, electrochemistry, bio

3、logical and nuclear magnetic resonance in water treatment. Due to unique properties and wide application, the magnetic field and other multi-functional fields were thought to be widely applied inenvironment protection and energy saving.The 8051 microcontroller control system consists of the traffic

4、lights display, 8051 monolithic integrated circuits, and LED the countdown, traffic violation detection, emergency adjustment, manual mode, time as modules. In addition to the basic traffic function outside, still have time to manually set, can pass the countdown, car that forced through traffic, in

5、spection and adjustment, transportation and processing abnormal discriminant functions. Theory shows that the system can simple, economic and effective relieves traffic, improve the crossroads capacity.This design mainly do the following aspects: one is the work of the traffic control system design,

6、 including the crossroads, specific design and system should be restricted with each function, two is that the sensor, the hardware circuit design of the circuit and the basic function and requirement. Key Words: traffic control; sensing detection; display and countdown; AT89S51目录1 引言11.1物质磁性及其应用的选题

7、背景11.2物质磁性及其应用选题的现实意义11.3物质磁性及其应用主要研究的内容22 物质磁性简介32.1磁的产生32.2磁性的分类42.3磁性材料及其应用63 磁性材料及其应用83.1传统工业中的应用83.1.1磁性制剂83.1.2回旋加速器93.2生物界和医学界的磁现象93.2.1生物界的磁现象93.2.2医学界的磁现象123.3天文、地质、采矿、考古等领域的应用133.3.1天文领域的应用134 物质磁性在水处理中的应用174.1程序主体设计流程174.2理论基础知识184.2.1定时器原理184.2.2软件延时原理194.2.3中断原理194.2.4消抖动程序20附录 总电路图21参考

8、文献221 引言1.1物质磁性及其应用的选题背景随着现代化进程的加快以及物质资源的有限性，物质磁性及其应用就应运而生，在人类的生活、工作环境中，磁性扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时不刻与磁打着交道。物质磁性的研究和应用已经在人类社会生活的各个方面都得到深入而广泛的发展。磁现象的研究和应用依然是21世纪科学技术研究的重要领域。1.2物质磁性及其应用选题的现实意义物质磁性及其应用的发展是以城市现代化高科技的发展为前导，与通信工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于通信的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到生活中来，从而促进了物质磁性的不断发展。物质磁性的发展

9、，旨在解决人类通信因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于现有技术的不足和需求的快速增长，就要使更多的物质高效的利用有限的磁性，避免因资源和利用不当造成的不必要的麻烦。物质磁性的应用遍及人们生活的各个方面，小到我们日常生活中用的校园一卡通，手机卡，磁带。达到随着科学的发展，物质的磁性在军事方面，医学方面都得到了应运。1.3物质磁性及其应用主要研究的内容基于物质磁性及其应用的发展情况，本设计主要进行如下方面的研究：从物质的磁性入手，来进一步研究其应用本设计主要做了如下几方面的工作：一是对物质磁性进行概括，包括，物质磁性的起源，物质磁性的分类以及物质磁性的应用。二是应用的分类，主要从磁性制剂，回旋

10、加速器，生物磁现象，F117隐形战斗机几个反面来展开。三是进行软件系统的设计，对于本系统，本人采用单片机汇编语言编写，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理，总体上完成了软件的编写。2 物质磁性2.1磁的产生 铁中有许多具有两个异性磁极的原磁体，在无外磁场作用时，这些原磁体排列紊乱，它们的磁性相互抵消，对外不显示磁性。当把铁靠近磁铁时，这些原磁体在磁铁的作用下，整齐地排列起来，使靠近磁铁的一端具有与磁铁极性相反的极性而相互吸引。这说明铁中由于原磁体的存在能够被磁铁所磁化。而铜、铝等金属是没有原磁体结构的，所以不能被磁铁所吸引。 什么是磁性？简单说来，磁性是物质放

11、在不均匀的磁场中会受到磁力的作用。在相同的不均匀磁场中，由单位质量的物质所受到的磁力方向和强度，来确定物质磁性的强弱。因为任何物质都具有磁性，所以任何物质在不均匀磁场中都会受到磁力的作用。物质的磁性不但是普遍存在的，而且是多种多样的，并因此得到广泛的研究和应用。近自我们的身体和周边的物质，远至各种星体和星际中的物质，微观世界的原子、原子核和基本粒子，宏观世界的各种材料，都具有这样或那样的磁性。 2.2磁的分类世界上的物质究竟有多少种磁性呢？一般说来，物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。1 抗磁性 当磁化强度为负时，固体表现为抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种

12、性质。在外磁场中，这类磁化了的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度。抗磁性物质的原子的磁矩应为零，即不存在永久磁矩。当抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变，感生一个与外磁场方向相反的磁矩，表现为抗磁性。所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态的变化。抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，为负值。 2 顺磁性 顺磁性物质的主要特征是，不论外加磁场是否存在，原子内部存在永久磁矩。但在无外加磁场时，由于顺磁物质的原子做无规则的热振动，宏观看来，没有磁性；在外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则地取向，物质显示极弱的磁性。磁化强度与外磁场方向一致，为正值，而且严格地与外磁场成正比。 顺磁性物质的磁性除了

13、与外磁场有关外，还依赖于温度。其磁化率与绝对温度成反比。 顺磁性物质的磁化率一般也很小，一般含有奇数个电子的原子或分子，电子未填满壳层的原子或离子，如过渡元素、稀土元素、钢系元素，还有铝铂等金属，都属于顺磁物质。 3 铁磁性 对诸如Fe、Co、Ni等物质，在室温下磁化率可达10-3数量级，称这类物质的磁性为铁磁性。 铁磁性物质即使在较弱的磁场内，也可得到极高的磁化强度，而且当外磁场移去后，仍可保留极强的磁性。其磁化率为正值，但当外场增大时，由于磁化强度迅速达到饱和，其H变小。 铁磁性物质具有很强的磁性，主要起因于它们具有很强的内部交换场。铁磁物质的交换能为正值，而且较大，使得相邻原子的磁矩平行

14、取向，在物质内部形成许多小区域磁畴。每个磁畴大约有1015个原子。这些原子的磁矩沿同一方向排列，假设晶体内部存在很强的称为“分子场”的内场，“分子场”足以使每个磁畴自动磁化达饱和状态。这种自生的磁化强度叫自发磁化强度。由于它的存在，铁磁物质能在弱磁场下强列地磁化。因此自发磁化是铁磁物质的基本特征，也是铁磁物质和顺磁物质的区别所在。 4 反铁磁性 反铁磁性是指由于电子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自发磁化强度，电子磁矩是同向排列的；在不同子晶格中，电子磁矩反向排列。两个子晶格中自发磁化强度大小相同，方向相反，整个晶体 。反铁磁性物质大都是非金属化合物，如MnO。 不论在什么温度下，都不能观察

15、到反铁磁性物质的任何自发磁化现象，因此其宏观特性是顺磁性的，M与H处于同一方向，磁化率 为正值。温度很高时， 磁化率极小；温度降低， 磁化率逐渐增大。在一定温度 时， 磁化率达最大值 。该温度称为反铁磁性物质的居里点或尼尔点。对尼尔点存在的解释是：在极低温度下，由于相邻原子的自旋完全反向，其磁矩几乎完全抵消，故磁化率几乎接近于0。当温度上升时，使自旋反向的作用减弱，磁化率增加。当温度升至尼尔点以上时，热骚动的影响较大，此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为。2.3磁性材料分类及应用1.磁性材料的分类磁性材料具有磁有序的强磁性物质，广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。磁性是物质的

16、一种基本属性。物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。 2.磁性材料的应用磁性材料是生产、生活、国防科学技术中广泛使用的材料。如制造电力技术中的各种电机、变压器，电子技术中的各种

17、磁性元件和微波电子管，通信技术中的滤波器和增感器，国防技术中的磁性水雷、电磁炮，各种家用电器等。此外，磁性材料在地矿探测、海洋探测以及信息、能源、生物、空间新技术中也获得了广泛的应用。 磁性材料的用途广泛。主要是利用其各种磁特性和特殊效应制成元件或器件；用于存储、传输和转换电磁能量与信息，或在特定空间产生一定强度和分布的磁场；有时也以材料的自然形态而直接利用(如磁性液体)。磁性材料在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用。3 磁性材料及其应用3.1传统工业中的应用3.1.1磁性制剂磁性制剂是将药物与铁磁性物质共同包裹于高分子聚合物载体中.用于体内后,利用体外磁场的效应引导药物在体内定向

18、移动和定位集中,主要用作抗癌药物载体.动物实验及临床观察证明,磁场具有确切的抑制癌细胞生长作用,可使患者肿瘤缩小,自觉症状改善等. 这种磁性载体由磁性材料和具有一定通透性但又不溶于水的骨架材料组成,用体外磁场将其固定于肿瘤部位,释放药物,杀伤肿瘤细胞.这样既可避免伤害正常细胞,又可减少用药剂量,减轻药物毒副作用,加速和提高治疗效果,显示特有的优越性.此制剂还可运载放射性物质进行局部照射,进行局部定位造影,还可以用它阻塞肿瘤血管,使其坏死. 通常用的铁磁性物质有磁铁矿羰基铁,正铁酸盐,铁镍合金,铁铝合金,r-三氧化二铁,氧化钻,三氧化二锰,BaFe12O19等.这些物质都具有较高的磁导率.磁性微

19、粒是指磁性纳米粒子与无机或有机分子结合形成的可均匀分散于一定基液中具有高度稳定性的胶态复合材料。由于磁性微粒具有磁响应性，成本低、能耗少、无污染等特点，人们在磁性微粒表面或通过磁性微粒表面的功能基因将酶、抗体等生物活性物质进行固定，可进一步用于酶的固定化、靶向药物载体、细胞分类、免疫监测及蛋白与核酸的分离纯化、杂交检测等领域。 3.1.2回旋加速器用于产生高能粒子的装置,其结构为金属双 D 形屏蔽盒,在屏蔽盒上加有磁场和交变的电场.当带电粒子从双 D形盒的中心缝隙处释放后,在电场的作用下,粒子不断地被加速.目前世界上最大的加速器在美国费米加速实验室,环形管道的半径为2公里.产生的高能粒子能量为

20、5000亿电子伏特. 世界第二大回旋加速器在欧洲加速中心,加速器分布在法国和瑞士两国的边界,加速器在瑞士,储能环在法国.产生的高能粒子能量为280亿电子伏特.3.2生物界和医学界的磁现象3.2.1生物界的磁现象 信鸽爱好者都知道,如果把鸽子放飞到数百公里以外,它们还会自动归巢.鸽子为什么有这么好的认家本领呢？ 原来,鸽子对地球的磁场很敏感,它们可以利用地球磁场的变化找到自己的家.如果在鸽子的头部绑上一块磁铁,鸽子就会迷航.如果鸽子飞过无线电发射塔,强大的电磁波干扰也会使它们迷失方向.3.2.2医学界的磁现象 在医学上,利用核磁共振可以诊断人体异常组织,判断疾病,这就是我们比较熟悉的核磁共振成像

21、技术,其基本原理如下:原子核带有正电,并进行自旋运动.通常情况下,原子核自旋轴的排列是无规律的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡.自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长,当系统达到平衡时,磁化强度达到稳定值.如果此时核自旋系统受到外界作用,如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应.在射频脉冲停止后,自旋系统已激化的原子核,不能维持这种状态,将回复到磁场中原来的排列状态,同时释放出微弱的能量,成为射电信号,把这许多信号检出,并使之时进行空间分辨,就得到运动中原子核分布图像. 核磁共振的特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应.因此血管是灰白色管状结构,而血液为无信号的黑

22、色.这样使血管很容易软组织分开.正常脊髓周围有脑脊液包围,脑脊液为黑色的,并有白色的硬膜为脂肪所衬托,使脊髓显示为白色的强信号结构.核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断.效果最佳的是颅脑,及其脊髓,心脏大血管,关节骨骼,软组织及盆腔等.对心血管疾病不但可以观察各腔室,大血管及瓣膜的解剖变化,而且可作心室分析,进行定性及半定量的诊断,可作多个切面图,空间分辨率高,显示心脏及病变全貌,及其与周围结构的关系,优于其他X线成像,二维超声,核素及CT检查.磁不仅可以诊断，而且能够帮助治疗疾病。磁石是古老中医的一味药材。现在，人们利用血液中不同成分的磁性差别来分离红细胞和白细胞。另外，磁场与人体经络的相互

23、作用可以实现磁疗，在治疗多种疾病方面有独到的作用，已经有磁疗枕、磁疗腰带等应用。用磁铁作成的除铁器可以去除面粉等中可能存在的铁末，磁化水可以防止锅炉结垢，磁化种子可以在一定程度上使农作物增产。3.3天文、地质、考古、采矿等领域的应用3.3.1天文领域的应用我们已经知道，地球是一块巨大的磁铁，那么，它的磁性来自何处？它是自古就有的吗？它和地质状况有什么联系？宇宙中的磁场又是如何的？我国自古代就有了北极光的记载。北极光实际上是太阳风中的粒子和地磁场相互作用的结果。太阳风是由太阳发出的高能带电粒子流。当它们到达地球时，与地磁场发生相互作用，就好象带电流的导线在磁场中受力一样，使得这些粒子向南北极运动

24、和聚集，并且和地球高空的稀薄气体相碰撞，结果使气体分子受激发，从而发光。太阳黑子是太阳上磁场活动非常剧烈的区域。太阳黑子的爆发对我们的生活会产生影响，例如使得无线电通信暂时中断等。因此，研究太阳黑子对我们有重要意义。3.3.2地质领域的应用地磁的变化可以用来勘探矿床。由于所有物质均具有或强或弱的磁性，如果它们聚集在一起，形成矿床，那么必然对附近区域的地磁场产生干扰，使得地磁场出现异常情况。根据这一点，可以在陆地、海洋或者空中测量大地的磁性，获得地磁图，对地磁图上磁场异常的区域进行分析和进一步勘探往往可以发现未知的矿藏或者特殊的地质构造。不同地质年代的岩石往往具有不同的磁性。因此，可以根据岩石的

25、磁性辅助判断地质年代的变化以及地壳变动。很多矿藏资源都是共生的，也就是说好几种矿物质混合的一起，它们具有不同的磁性。利用这个特点，人们开发了磁选机，利用不同成分矿物质的不同磁性以及磁性强弱的差别，用磁铁吸引这些物质，那么它们所受到的吸引力就有所区别，结果可以将混在一起的不同磁性的矿物质分开，实现了磁性选矿。 3.4军事领域的应用磁性材料在军事领域同样得到了广泛应用。例如，普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸，因此作用有限。而如果在水雷或地雷上安装磁性传感器，由于坦克或者军舰都是钢铁制造的，在它们接近（无须接触目标）时，传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸，提高了杀伤力。很容易被敌方的

26、雷达侦测到,从而具有较大的危险性.为了躲避敌方雷达的监测,可以在飞机表面涂一层特殊的磁性材料-吸波材料,它可以吸收雷达发射的电磁波,使得雷达电磁波很少发生反射,因此敌方雷达无法探测到雷达回波,不能发现飞机,这就使飞机达到了隐身的目的.这就是大名鼎鼎的隐形飞机.隐身技术是目前世界军事科研领域的一大热点.美国的F117隐形战斗机便是一个成功运用隐身技术的例子.F117隐形战斗机 在美国的星球大战计划中,有一种新型武器电磁武器的开发研究.传统的火炮都是利用弹药爆炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加速,推出炮膛.而电磁炮则是把炮弹放在螺线管中,给螺线管通电,那么螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力

27、,将炮弹射出.这就是所谓的电磁炮.类似的还有电磁导弹等.3.2.3磁性分离原理磁种凝聚分离技术是磁性材料在环境工程上的主要应用，近20年来逐渐被重视，也因此磁性材料之选择、制备及其理论的应用，成为许多学者研究议题。磁分离是将污染物与磁性颗粒结合，再通过磁场，使凝聚物受磁力作用，则磁性污染物会沿磁力线方向移动至分离器上，便可予以分离取出。此操作程序简单，去除污物种类多，且能耗低，同时效率高，是极其潜力污水处理技术。3.2.4其它器件（1）发光二极管根据本设计的特点，红绿灯的显示不可少，红绿灯的显示采用普通的发光二极管。每个方向上设置红绿黄灯，总共4组。如果东西红灯亮，那南北方向就是绿灯亮，反之亦

28、然，所以在硬件上连接图上也是对称分布的，如下图6所示。图6 信号灯的连接在本设计中，实际控制的灯只有6个，即：东西红灯，东西绿灯，东西黄灯，南北红灯，南北绿灯，南北黄灯,其中均是低电平有效。共有4钟状态：东西红灯亮，南北绿灯亮（11011101/DDH）；东西红灯亮，南北黄灯亮（10111101/BDH）；东西绿灯亮，南北红灯亮（11101101/EDH）；东西黄灯亮，南北红灯亮（11100111/E7H）。括号中是P1端口8个引脚值P1.7，P1.6，P1.5，P1.4，P1.3，P1.2，P1.1，P1.0以及对应的十六进制码。在用于显示发光二极管时，直接由MOV指令将十六进制码送入P1口

29、。刚才的4个状态是依次变换的，这就要涉及到状态的判断和衔接了。先把P1端口的值与所有的4个状态码比较，若相同则判断成功当前状态，再把下一状态的状态码送显P1即可。（2）蜂鸣器本设计采用一般蜂鸣器，蜂鸣器使用PNP三极管进行驱动控制，当连接到单片机上的引脚输出为低电平，PNP导通，蜂鸣器蜂鸣；当连接到单片机上的引脚输出高电平时，PNP截止，蜂鸣器停止蜂鸣。如下图7所示8051图7 蜂鸣器连接紧停按键和违规信号传感器连接到外部中断引脚INT1，P3.6捕获到一个低电平，则进入该中断，中断程序中先把蜂鸣器P3.7端口置0，启动蜂鸣。并且等待恢复键F键按下，然后关闭蜂鸣返回。（3）按键控制本设计设置了

30、有3个键：S键，J键，F键。每个按键一端接地，另一端接上拉电阻。低电平有效，当按键按下端口接地，单片机捕获到低电平，从而知道相应的输入信息。如下图图8 按键示意图首先程序不断扫描模式设置键，分别记为：S键，J键，F键,低电平有效，按键顺序是指定的，若直接按F键，则为自动调整模式，然后进入下一程序；若先按S键，再按J键，F键则为设置时间模式，然后进入下一程序。程序的开始要判断是否有键按下，可以不断将S键值和F键值相与，与值为1则表示没有键按下，为0则表示有键按下。 接下来要判断具体是那个键，若为F键，则将自动标志位置1，进入下一程序，否则为S键，则表示设置南北绿灯时间，用R0存值，按1下加1，同

31、时还需判断此时J键是否按下，若按下，则表示南北绿灯时间设置完毕，开始设置东西绿灯时间，用R1存值，同样按1下加1 ，同时判断此时F键是否按下，若按下，则表示时间设置完毕，进入下一程序。在这个过程中，S，J键的计数是循环的，从初值20开始，加到40则循环回到20。 （4） 电源电路设计由于单片机工作时需要的+5V电压,所以在设计电源电路时,需要一个电子元件能提供+5V电压,由于7805能够提供5V电压的三端稳压电源,在实际的电路控制中应用其作为电源电路较为广泛,在普通的电子元器件商场都有销售易于购买,并且技术相对成熟.7805一脚为电源输入端,二脚为公共接地端,三脚即为我们所需要的+5V电压输出

32、端.本文采用7805提供电压的电路,即在7805的1脚和公共接地端(即2脚)之间接入0.3F的电容,在公共接地端和三脚+5V电压输出端之间接入0.1F的电容. 图9 +5V电源电路（5）7448七段显示译码器该集成显示译码器有多个辅助控制端，以增强器件的功能,可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七段数码管显示对应，用于显示09的数字。 图10 7448芯片4 系统软件程序的设计4.1程序主体设计流程全部控制程序实际上分为若干模块：键盘设置处理程序，状态灯控制程序，LED显示程序，消抖动延时程序，次状态判断及处理程序，紧停或违规判断程序，中断服务子程序，车流量计数程序，红绿灯时间调整程

33、序等6。整个软件程序方面主要分两大部分：按键处理程序和50ms扫描程序。流程图如图11所示。图11 系统总流程图首先是按键处理程序，89S51通过对IO扫描，确定是否有键按下，再判断具体是那个键按下，根据键值跳转到按键处理程序7。按键处理结果可设置两种工作模式：红绿灯时间设置模式和红绿灯时间自动模式，次程序相当于系统的模式设置，若想重新设置则要按下复位键。设置过后进入50ms扫描程序。50ms扫描程序开始后，先刷新显示模块，若为自动模式则接下来要计数车流量，然后扫描紧停信号和违规信号，若捕获则调用中断，中断服务子程序主要启动蜂鸣器，直至恢复键按下。50ms已到则重新扫描。扫描20次之后计时到达

34、1s则时间数据减1，在显示模块中修改显示缓冲区内容。在半个状态对换时，车流量计数程序在一个状态变换循环先后计数两个方向的车流量，然后调用红绿灯时间调整程序，更新红绿灯时间。当前状态时间已到，则判断次状态装入相应数据，然后进入下一状态。4.2理论基础知识4.2.1定时器原理 定时器工作的基本原理其实就是给初值，让它不断加1直至减完为模值，这个初值是送到TH和TL中的8。它是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值，即所要求的计数值设定为C，把计数初值设定为TC 可得到如下计算通式： （1）式中，M为计数器模值。计数值并不是目的，目的是时间值

35、，设计1次的时间，即定时器计数脉冲的周期为T0，它是单片机系统主频周期的12倍，设要求的时间值为T，则有C=TT0。计算通式变为： （2）模值和计数器工作方式有关。在方式0时M为8192；在方式1时M的值为65536；在方式2和3为256。就此可以算出各种方式的最大延时。如单片机的主脉冲频率为12MHZ，经过12分频后，若采用方式最大延时只有8.129毫秒，采用方式最大延时也只有65.536毫秒。这就是为什么扫描周期为50ms的原因，若使用软件则会耽搁程序流程，显然不可行。相反，时间计时方面却不可能只用计数器，因为显然秒钟已经超过了计数器的最大定时间，所以我们还必须采用定时器和软件相结合的办法

36、才能解决这个问题。4.2.2软件延时原理MCS-51的工作频率为12MHZ，机器周期与主频有关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/12MHZ）=1us。我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间，但同时由于单片机的运行速度很快其他的指令执行时间可以忽略不计。我们设定一个初值为20的软件计数器和使T0定时50毫秒。这样每当T0到50毫秒时CPU就响应它的溢出中断请求，进入他的中断服务子程序。在中断服务子程序中，CPU先使软件计数器减，然后判断它是否为零。为零表示秒已到。设定定时器需要定时50毫秒，故T0必须工作于方式。要求初值：T

37、C=M-T*T0=216-50ms/1us=15536=3CBOH. 4.2.3中断原理本系统主要使用了外部中断，中断信号有引脚INT0和INT1输入，低电平有效，CPU每个时钟周期都会检测INT0和INT1上的信号，8051允许外部中断以电平方式或负边沿方式两种中断方式输入中断请求信号，可由用户通过设置TCON中IT0和IT1位的状态来实现9。以IT0为例，IT0=0，为电平触发方式，IT0=1，为负边沿触发方式，本设计采用电平方式，IE0为其中断标志位，有中断信号则置位，中断服务子程序响应后，IE0自动清零。IE中的EA为允许中断的总控制位，为1开启，EX0为外部中断允许控制位，为1开启。

38、在优先级的允许下，一旦有外部中断信号产生，单片机CPU首先保护断点，PC值进栈，然后执行相应的中断服务子程序，执行完后，用RETI指令返回，此时CPU会从堆栈中取保存的断点地址，送回PC，程序再正常执行。4.2.4消抖动程序另外，在按键计数的过程中，还存在机械抖动与软件方面的矛盾，即当程序检测到了有按键按下，则会计一次数，但是实际上，按键闭合后在微观上还会弹起，然后闭合，一直到达稳定，显然后面的弹落是无效的，为了使程序避免这个问题，可以在检测到首次闭合时，调用一定时间的延时程序。此处延时程序完全用软件完成，利用程序执行一条指令的时间，再加上两次累减嵌套。附录 总电路图参考文献【1】赵保经.物质

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