【正文】 的為第 1 腳，然后按逆時(shí)針?lè)较蛞来螢榈?2 腳、第 3 腳??第 40 腳。在 40 個(gè)管腳中，其中有 32 個(gè)腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這 32 個(gè)腳叫做單片機(jī)的“端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“ ”。 第二章 硬件設(shè)計(jì) 5 AT89C51 單片機(jī)的功能： 1．主要特性： ◆與 MCS51 兼容 ◆ 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ◆壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ◆數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ◆全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ◆三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ◆ 128*8 位內(nèi)部 RAM ◆ 32 可編程 I/O 線(xiàn) ◆兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ◆ 5 個(gè)中斷源 ◆可編程串行通道 ◆低功耗的閑置和掉電模式 ◆片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2．管腳說(shuō)明（圖 ）： 圖 AT89C51 管腳分布 貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 6 ● VCC：供電電壓， ● GND：接地。 ● P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng)P1 口的 管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它 可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口， 當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 ● P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部 下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校 驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 ● P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電 阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此 作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口 當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八 位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀 寫(xiě)時(shí)， 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(yàn)時(shí)接收高八位地 址信號(hào)和控制信號(hào)。 第 15 頁(yè) 共 35頁(yè) ● P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。當(dāng) P3 口寫(xiě)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。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口。 P3 口管腳備選功能： ● RXD（串行輸入口） 第二章 硬件設(shè)計(jì) 7 ● TXD（串行輸出口） ● /INT0（外部中斷 0） ● /INT1（外部中斷 1） ● T0（記時(shí)器 0 外部輸入） ● T1（記時(shí)器 1 外部輸入） ● /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） ● /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） ● P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 ● RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ● ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字 節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于 定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE 禁止， 置位無(wú)效。 ● PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī) 器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 ● EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH）， 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期 間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 ● XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 ● XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 3．振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置 為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。 有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部 時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 4．芯片擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保 持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“ 1” 且在任何非空存儲(chǔ)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(shí)器，計(jì) 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，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理 (1) 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)組成 如下圖 圖 與傳統(tǒng)步進(jìn)控制器相比較有以下優(yōu)點(diǎn)： 用微型機(jī)代替了步進(jìn)控制器把并行二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成串行脈沖序列，并實(shí)現(xiàn)方向控制。 只要負(fù)載是在步進(jìn)電機(jī)允許的范圍之內(nèi)，每個(gè)脈沖將使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的步距角度。 3. 根據(jù)步距角的大小及實(shí)際走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進(jìn)電機(jī)的最終 位置。 (2) 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理 A、 脈沖序列的生成 第二章 硬件設(shè)計(jì) 9 圖 脈沖的生成 脈沖幅值 ： 由數(shù)字元件電平?jīng)Q定。 TTL 0 ～ 5V CMOS 0 ～ 10V 接通和斷開(kāi)時(shí)間可用延時(shí)的辦法控制。要求：確保步進(jìn)到 位。 B、 方向控制 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與內(nèi)部繞組的通電順序相關(guān)。 三相六拍，通電順序?yàn)?: 正轉(zhuǎn) : AB?BC?CD?DA ?AB 反轉(zhuǎn) : AD?DC?CB?BA?AD 改變通電順序可以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 C、 脈沖分配 實(shí)現(xiàn)脈沖分配（也就是通電換相控制）的方法有兩種：軟件法和硬件法 本設(shè)計(jì) 通過(guò)軟件 法 實(shí)現(xiàn)脈沖分配 ， 軟件法是完全用軟件的方式，按照給定的通電換相順序，通過(guò)單片機(jī)的 IO 向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制脈沖 。 該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí) 序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。左圖是該進(jìn)電機(jī)工作原理示圖。 開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān) SB接通電源， SA、 SC、 SD 斷開(kāi)， B相磁極和轉(zhuǎn)子 0、 3 號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的 4號(hào)齒就和 C、 D 相 繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒， 5號(hào)齒就和 D、 A 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。 當(dāng)開(kāi)關(guān) SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開(kāi)時(shí)，由于 C相繞組的磁力線(xiàn)和 4號(hào)齒之間磁力線(xiàn)的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)， 4 號(hào)齒和 C 相繞組的磁極對(duì)齊。 而 0、 3 號(hào)齒和 A、 B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒， 5號(hào)齒就和 A、 D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類(lèi)推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流 供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著 A、 B、 C、 D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理圖 四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。 鍵盤(pán)輸入塊 (1) 矩陣式連接非編碼鍵盤(pán) 矩陣式又稱(chēng)為行列式。 在按鍵數(shù)量較多時(shí)，可以少占用 I／ O線(xiàn)。用 I／ O 線(xiàn)組成行、列結(jié)構(gòu)，行、列線(xiàn)不相通， 而是通過(guò)一 個(gè)按鍵設(shè)置在行、列交叉點(diǎn)上來(lái)連通。 若需要設(shè)置 N M 個(gè)按鍵，則需要 M＋ N 根 I／ O 線(xiàn) 矩