【正文】 驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器。能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL 邏輯電平。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)。 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，如表31所示。表31 P3口的第二功能信道位第二功能說(shuō)明RXD串行口的輸出TXD串行口的輸入外部中斷0的中斷請(qǐng)求輸入外部中斷1的中斷請(qǐng)求輸入T0計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)輸入T1計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)輸入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)選通信號(hào)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通信號(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。 ：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)器周期兩次有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。 /VPP：當(dāng)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)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)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。 時(shí)鐘電路STC89C52有內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘兩種連接方式。設(shè)計(jì)中使用內(nèi)部時(shí)鐘，即在RXD和TXD兩端并聯(lián)晶振和適當(dāng)電容。需要注意的是并不是晶振有定時(shí)的作用，而是通過(guò)和單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器連接，使它可以在一定頻率下穩(wěn)定震動(dòng)，起到口令的作用。其連接電路如圖32所示。圖32 時(shí)鐘電路 在RXD和TXD引腳上并聯(lián)的晶振是系統(tǒng)的定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。 ～24MHz之間選擇，并聯(lián)的電容值可在5～30pF之間選擇，為單片機(jī)提供了有序準(zhǔn)確的命令，是單片機(jī)正常運(yùn)行的前提。AT89C52的外圍電路是必須有復(fù)位功能的，一般分為自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位。設(shè)計(jì)使用的是手動(dòng)復(fù)位，電路原理是在普通RC復(fù)位電路的基礎(chǔ)上接一個(gè)有下拉電阻10K、上拉電容10μf接VCC，電源由開(kāi)關(guān)經(jīng)串接的1K限流電阻至復(fù)位腳（和上拉電容并聯(lián)），上拉電容支路負(fù)責(zé)在“上電”瞬間實(shí)施復(fù)位；開(kāi)關(guān)通過(guò)1K上拉電阻和10K下拉電阻分壓器，保證對(duì)單片機(jī)實(shí)施按鍵電平復(fù)位[6]。電路圖如圖33所示。圖33 復(fù)位電路復(fù)位可以對(duì)單片機(jī)初始化。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序[7]。復(fù)位一般有兩種作用，一種是在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)要正常的初始化，另一種是程序可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，運(yùn)行混亂，是系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為了解決這種困境，通常采用復(fù)位方式。 步進(jìn)電機(jī)模塊 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代的今天，傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的功能已不能滿(mǎn)足各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求。為了適應(yīng)這些要求，發(fā)展了一系列新的具備控制功能的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中較有自己特點(diǎn)，且應(yīng)用十分廣泛的一類(lèi)便是步進(jìn)電機(jī)。從發(fā)展趨向來(lái)講，步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)能與直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)，以及同步電動(dòng)機(jī)并列，成為電動(dòng)機(jī)的一種基本類(lèi)型，步進(jìn)電機(jī)己成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類(lèi)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是電動(dòng)脈沖信號(hào)為角位移或線位移的開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制元件塊。步進(jìn)電機(jī)對(duì)于其他種類(lèi)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)是在非超載的情況下,電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、停止的位置非常穩(wěn)定，可以完全在用戶(hù)的掌控之中的，負(fù)載的變化，在惡劣環(huán)境下都不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響，這取決于它的控制方式的與眾不同。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)完全取決于給它脈沖的數(shù)量，它轉(zhuǎn)動(dòng)速度又完全取決于脈沖頻率。只要給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)脈沖，就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為“步進(jìn)角”，旋轉(zhuǎn)角度是固定的一步一步的操作[8]。所以它的可操作性非常優(yōu)越，但是步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是比較慢的，隨著科技的發(fā)展，這種缺點(diǎn)也在逐漸改善。步進(jìn)電機(jī)的實(shí)物圖如圖34所示。圖34 28BYJ48型四相八拍電機(jī)本設(shè)計(jì)選擇28BYJ48步進(jìn)電機(jī)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型四相八拍電機(jī)，電壓為DC5V—DC12V。使步進(jìn)電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方法是不斷的供給控制脈沖。每個(gè)脈沖都對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一項(xiàng)或兩項(xiàng)繞組，當(dāng)它的通電狀態(tài)改變時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度， 這個(gè)角度叫做步距角。通電狀態(tài)改變一個(gè)周期時(shí)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)的角度成為齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見(jiàn)的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（ABCDA），雙（雙相繞組通電）四拍（ABBCCDDAAB），八拍（AABBBCCCDDDAA）。步進(jìn)電機(jī)有轉(zhuǎn)子和定子兩部分，在電流作用下的，定子和轉(zhuǎn)子的相互作用，使得電機(jī)不停轉(zhuǎn)動(dòng)。28BYJ48步進(jìn)電機(jī)的定子是由硅鋼片疊成的，定子上有8大磁極，每2個(gè)相對(duì)的磁極（N，S）組成一對(duì)，共有4對(duì)，如圖35所示。定子齒有個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開(kāi)。 0、1/4π、2/4π、3/4π（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以π表示），即A與齒1相對(duì)齊，B與齒2向右錯(cuò)開(kāi)1/4π，C與齒3向右錯(cuò)開(kāi)1/2π，D與齒4向右錯(cuò)開(kāi)3/4π。而轉(zhuǎn)子是由軟磁材料制成，其外表面也均勻地分布著小齒,與定子上的小齒相同，并且小齒的大小相同，間距相同。 28BYJ48步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)完全取決于給它脈沖的數(shù)量，它轉(zhuǎn)動(dòng)速度又完全取決于脈沖頻率。只要給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)脈沖，就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,可以通過(guò)電脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角偏移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率，來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。本設(shè)計(jì)選擇28BYJ48步進(jìn)電機(jī)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，其原理圖如35所示。圖35 步進(jìn)電機(jī)接線示意圖在圖中可以看到附在周?chē)氖嵌ㄗ?，在中間的是轉(zhuǎn)子。定子的作用是產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)，這個(gè)電磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生一個(gè)扭力[9]，使得步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是定子的電磁場(chǎng)是不能和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在同一直線的。使步進(jìn)電機(jī)不停轉(zhuǎn)動(dòng)的前提是定子的磁場(chǎng)不停的變換，這個(gè)變換是通過(guò)一次改變繞組的磁場(chǎng)，始終是定子和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)產(chǎn)生錯(cuò)位，促使步進(jìn)電機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。而改變磁場(chǎng)切換的時(shí)間間隔，就可以控制步進(jìn)電機(jī)的速度了，這就是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理。由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較小，不能直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，優(yōu)勢(shì)不能充分展現(xiàn)，所以一般都是使用ULN2003達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)，可以為步進(jìn)電機(jī)提供較大的扭力，使電機(jī)穩(wěn)定工作。 ULN2003芯片概述與特點(diǎn)ULN2003芯片是高耐壓、大電流達(dá)林頓陣列，由7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路[10]。由于步進(jìn)電機(jī)并不是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)，它要帶動(dòng)不同的負(fù)載，完成不同的工作，所以需要產(chǎn)生較大的扭力，又由于直接使用三極管驅(qū)動(dòng)的局限和功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力，所以步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)一般使用ULN2003。ULN2003芯片高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品屬于可控大功率器件功率驅(qū)動(dòng)電路，可控大功率驅(qū)動(dòng)器件驅(qū)動(dòng)電路是功率電子設(shè)備輸出電路的一個(gè)重要組成部分。具體電路圖如圖36所示。圖36 ULN2003接線示意圖ULN2003實(shí)際上只是一個(gè)放大電路，用來(lái)放大電流，對(duì)于實(shí)際的邏輯控制沒(méi)有任何作用。如果沒(méi)有這個(gè)芯片電機(jī)也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，只是轉(zhuǎn)動(dòng)的扭力會(huì)受很大影響，制約步進(jìn)電機(jī)的性能。 紅外線發(fā)射接收模塊 紅外線遙控的介紹紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，在太陽(yáng)光中就包含著紅外線。由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱(chēng)為紅外熱輻射。很多人不知道紅外線與紫外線等不可見(jiàn)光線或者紅光等可見(jiàn)光線的產(chǎn)生區(qū)別，它們最大的區(qū)別是波長(zhǎng)不同，波長(zhǎng)是震蕩頻率的結(jié)果。人眼能夠識(shí)別的可見(jiàn)光的種類(lèi)為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，波長(zhǎng)是從長(zhǎng)到短排列的?！粇。比紫光的波長(zhǎng)還要短的光叫紫外線，比紅光的波長(zhǎng)還要長(zhǎng)的光叫紅外線。～。紅外線是我們最常用的一種不可見(jiàn)光線，家用電器的遙控器基本上都是使用紅外線。有一個(gè)很有趣的特點(diǎn)，當(dāng)按下遙控器的鍵盤(pán)時(shí)，我們看不到紅外發(fā)射頭發(fā)出的光線，但是如果我們用照相機(jī)來(lái)對(duì)著紅外發(fā)射頭，按下鍵盤(pán)時(shí)，在相機(jī)中我們可以觀察到它發(fā)出了亮光。紅外遙控的特點(diǎn)是造價(jià)較低，適合市場(chǎng)的推廣，各類(lèi)家庭用戶(hù)的使用。編解碼較容易，不會(huì)因?yàn)槌绦螂娐返膹?fù)雜性而經(jīng)常出現(xiàn)故障。它由32位碼長(zhǎng)，4段碼，通過(guò)用戶(hù)碼的不同區(qū)別開(kāi)了不同產(chǎn)品的不同遙控，以免互相干擾，不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。還有一個(gè)重要原因，紅外線不會(huì)對(duì)人體造成傷害，發(fā)射接收距離較長(zhǎng)，方便用戶(hù)使用。一般在10米以?xún)?nèi)可以靈敏接收的。 通信控制系統(tǒng)大多是由發(fā)射與接收兩部分組成的，紅外通信也不例外。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用紅外一體化接收頭進(jìn)行接收，兩者聯(lián)合構(gòu)成了紅外通信系統(tǒng)。紅外通信的基本原理是：發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)（載波信號(hào)），通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外信號(hào)由接收端轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大、濾波等處理，還原成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，并將其輸出。由于各遙控產(chǎn)品的不同，還有很多不同的遙控廠商，必須有一個(gè)通信協(xié)議來(lái)保障不同種類(lèi)的紅外產(chǎn)品獲得最佳的通信效果。紅外線的波長(zhǎng)在750nm至1mm之間，紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)將紅外通信協(xié)議定為波長(zhǎng)限定在850nm~900nm范圍之間。紅外線的調(diào)制方法常用的有兩種，一種是通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM），另一種是通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈沖調(diào)制（PPM）[13] 。本設(shè)計(jì)采用脈沖調(diào)制方法，即二進(jìn)制信息由兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔來(lái)表示，首先產(chǎn)生一個(gè)同步頭，然后產(chǎn)生2個(gè)8位用戶(hù)碼，接著8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)反碼，如圖37所示。數(shù)據(jù)0數(shù)據(jù)1圖37 PPM調(diào)制波形圖引導(dǎo)碼用戶(hù)碼用戶(hù)碼數(shù)據(jù)碼數(shù)據(jù)反碼數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)8位8位8位8位紅外遙控的一個(gè)數(shù)據(jù)幀是由引導(dǎo)碼、用戶(hù)碼、數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼組成的。每個(gè)品牌的用戶(hù)碼一般都是不同的，數(shù)據(jù)碼同種種類(lèi)的遙控器一般差異不大。每段碼都為8位，2段用戶(hù)碼，數(shù)據(jù)碼及其反碼只有1段。每幀數(shù)據(jù)由一個(gè)起始位、2段8個(gè)用戶(hù)碼位8個(gè)數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼構(gòu)成，如圖38所示。每幀傳送1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。圖38 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖由于紅外光存在反射,在全雙工的方式下發(fā)送的信號(hào)也可能會(huì)被本身接收，因此，紅外通信應(yīng)采用異步半雙工方式，即通信的某一方發(fā)送和接收交替進(jìn)行。 紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射、接收和解調(diào)四部分，如圖39所示。圖39 紅外遙控系統(tǒng)調(diào)制紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)采用調(diào)制的方式，即把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與”操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。調(diào)制載波頻率一般在30kHz到60kHz之間，一般紅外遙控使用的是38kHz，占空比1/3的方波。如圖310所示。圖310 載波波形有很多芯片都可以發(fā)射紅外光，但是對(duì)于遙控的芯片選擇要考慮使用設(shè)備和編碼種類(lèi)的不同。對(duì)于家用電器的遙控，必須功率要低，這樣電池才可以長(zhǎng)時(shí)間使用，一般都使用可休眠的的發(fā)射芯片，能不按鍵時(shí)遙控處于不工作模式。芯片一般選用的晶振為陶瓷共鳴器，因?yàn)槠溆凶銐虻奈锢碜矒裟芰Γm然準(zhǔn)確性不如石英晶體，但是通常是可以允許一些誤差的。經(jīng)過(guò)編碼后，要用專(zhuān)用的發(fā)射頭發(fā)射出去。普通的發(fā)光二極管是不能擔(dān)此重任的，因?yàn)樗荒馨l(fā)射出可見(jiàn)光。紅外發(fā)射二極管是專(zhuān)門(mén)用來(lái)發(fā)射紅外線的，它的內(nèi)部材料是與普通二極管完全不同的，所以導(dǎo)致了其發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光[12]。聽(tīng)上去紅外發(fā)射二極管價(jià)格也很便宜，與普通發(fā)光二極管差不多，某些方面也促進(jìn)了紅外通信技術(shù)的發(fā)展。 紅外遙控接收系統(tǒng)有發(fā)射就要有接收，由于發(fā)射的紅外線有38K的載波，所以一定要先把接收的信號(hào)濾波才行，為了得到準(zhǔn)確的編碼，還要把信號(hào)進(jìn)行放大、積分等。這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，也應(yīng)該有復(fù)雜的電路來(lái)處理。隨著科技的發(fā)展，芯片集成能力的不斷提高，這個(gè)看似復(fù)雜的任務(wù)只需要一個(gè)叫做紅外接收頭的電子器件就可以完成工作。常用的紅外接收頭有HX1838，TL1838等，它們的性能、結(jié)構(gòu)基本都是一樣的，可以把38K載波濾掉，并進(jìn)行一定的處理，使中心處理器件接收到準(zhǔn)確的編碼，但需要注意的是它處理后的是原來(lái)編碼的反碼。圖311中就是TL1838一體化紅外接收頭，其38就是接收38K載波的意思。圖311 TL1838實(shí)物圖TL1838如圖311所示，從左邊開(kāi)始，分別為1腳、2腳、3腳，分別為信號(hào)輸出腳、地和電源，其