【正文】 信號相應的時鐘信號由主控器產(chǎn)生，發(fā)送器在這個時鐘信號釋放SDA，使它處于高電平狀態(tài)，以便接收由接收器在這位發(fā)出的應答信號。這時接收器還必須SCL在這位高電平期間，在SDA上輸出一個恒定低電平信氣以完成應答信號的輸出。整個傳輸過程中，傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)目是沒有限制的。數(shù)據(jù)傳輸一段時間后，接收器無法繼續(xù)接收更多的數(shù)據(jù)，主控器同樣可以終止數(shù)據(jù)的傳送[2]。24C01是一種128字節(jié)串行CMOS EEPROM,它具有如下特點：存儲容量為128字節(jié)。串行接口可使用普通兩根I/O接口。具有頁寫模式：每頁4字節(jié)。同步周期小于10ms 。它只使用一條數(shù)據(jù)線和一條時鐘線，采用ATMEL公司的24C01串口存儲器，應用簡單方便，但是其編程較為復雜。 2864A芯片擴展：2864A是一種并行EEPROM，它的特點同上，但每頁有16字節(jié)，2864A與8051單片機的接口電路如下圖所示,，P2．7=0才能選中2864A，這種線選法決定了2864A對應多組地址空間，即0000H~1FFFH,2000H~3FFFH,4000H~5FFFH,6000H~7FFFH,這8K字節(jié)存儲器可作為數(shù)據(jù)存儲器使用,且掉電后數(shù)據(jù)不丟失 。圖 2864擴展電路2864A的四種工作方式：（1）維持方式：當為高電平時，2864A進入低功耗維持狀態(tài)。此時，輸出線呈高阻狀態(tài)，芯片的電流從140mA下降至維持電流60mA。（2）讀方式：當 和均為低電平而不為高電平時，內部的數(shù)據(jù)緩沖器被打開，數(shù)據(jù)送上總線，此時，可進行讀操作。（3）寫方式：2864A提供了兩種數(shù)據(jù)寫入方式：頁寫入和字節(jié)寫入。頁寫入：為了提高寫入速度，2864A片內設置了16字節(jié)的“頁緩沖器”，并將整個存儲器陣列劃分成512頁，每頁16個字節(jié)。頁的區(qū)分可由地址的高9位（A4~A12）來確定，地址線的低四位(A0~A3)用以選擇頁緩沖器中的16個地址單元之一。對2864A的寫操作可分為兩步來實現(xiàn)：第一步，在軟件控制下把數(shù)據(jù)寫入頁緩沖器，這部稱為頁裝載，與一般的靜態(tài)RAM寫操作是一樣的。第二步，在最后一個字節(jié)（即第16個字節(jié)）寫入到頁緩沖器后20ns自動開始，把頁緩沖器的內容寫到EEPROM陣列中對應的地址單元中，這一步成為頁存儲。寫方式時，為低電平，在下降沿，地址碼A0A12被片內鎖存器鎖存，在上升沿時數(shù)據(jù)被鎖存片內還有一個字節(jié)裝載限時定時器，只要時間未到，數(shù)據(jù)可以隨機地寫入頁緩沖器。在連續(xù)向頁緩沖器寫入數(shù)據(jù)的過程中，不用擔心限時定時器會溢出，因為每當下降沿時，限時定時器自動被復位并重新啟動計時。限時定時器要求寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)的操作時間須滿足；3μS20μS，這樣是正確完成對2864A頁面寫入操作的關鍵。當一頁裝載完畢，不再有信號時，限時定時器將溢出，于是頁存儲操作隨即自動開始。首先把選中頁的內容擦除，然后寫入的數(shù)據(jù)由頁緩沖器傳遞到EEPROM陣列中。字節(jié)寫入：字節(jié)寫入的過程與頁寫入的過程類似，不同之處在于僅寫入一個字節(jié)，限時定時器就溢出。（4）數(shù)據(jù)查詢方式：數(shù)據(jù)查詢是指用軟件來檢測寫操作中的頁存儲周期是否完成。在頁存儲期間，如對2864A執(zhí)行讀操作，那么讀出的是最后寫入的字節(jié)，若芯片的轉儲工作未完成，則讀出數(shù)據(jù)的最高位是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。據(jù)此，CPU可判斷芯片的編程是否結束。如果讀出的數(shù)據(jù)與寫入的數(shù)據(jù)相同，表示芯片已完成編程，CPU可繼續(xù)向2864A裝載下一頁數(shù)據(jù)。并且編程起來比較簡單，所以此設計采用此方案[3]。 LED顯示電路選擇 LED顯示器是由N個LED顯示塊拼接成N位LED顯示器。N個LED顯示塊有N跟位選線，根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也各不相同，段選線控制顯示字符的字型，而位選線為各個LED顯示塊的公共端，它控制該LED顯示位的亮、暗。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。 LED靜態(tài)顯示方式LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段選線（a~dp）分別與一個8位的鎖存器輸出相連。所以稱為靜態(tài)顯示。各個LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式接口編程容易。付出的代價是占用口線較多，若用I/O接口，則要占用4個8位I/O口，若用鎖存器接口，則要用4片74LS373芯片。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式更是無法適應，因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。 LED動態(tài)顯示方式 在多位LED顯示時，為了簡化硬件電路，通常將所有位的段選線相應的并聯(lián)在一起，有一個8位I/O口控制，形成段選線的多路復用。而各位的共陽極或共陰極分別由相應的I/O線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。其中段選線占用一個8位I/O口，而位選線占用一個4位I/O口。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對各位來說都是相同的，因此，同一時刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話，4位LED將顯示相同的字符。若要各位LED能夠顯示出與本位相應的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關閉狀態(tài)，同時，段選線上輸出相應位要顯示字節(jié)的段碼。在確定LED不同位顯示的時間間隔，不能太短，因為發(fā)光二極管從導通到發(fā)光有一定的延時，導通時間太短，發(fā)光太弱人眼無法看清。但也不能太長，因為畢竟要受限于臨界閃爍頻率，如果此時間越長，占用CPU時間也越多，另外，顯示位增多，也將占用大量的CPU時間，因此動態(tài)顯示實質是一犧牲CPU時間來換取元件的減少。所以，由于本系統(tǒng)只涉及到2位顯示輸出，就采用了和2片8位移位寄存器串級使用的LED靜態(tài)顯示方式。 鍵盤輸入電路 矩陣式鍵盤接口：矩陣式鍵盤（也稱行列式鍵盤）適用于按鍵數(shù)目較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交點上。一個33的行列結構可以構成一個有9個按鍵的鍵盤。同理，一個44的行列結構可以構成一個16鍵的鍵盤，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣式鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口線。按鍵設置在行列線交點上，行列線分別接到按鍵開關兩端。行線通過上拉電阻接到+5V上。平時無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)，而當有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由于此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低電平，則行線電平為低電平，列線電平如果為高電平，則行線電平為高電平。這是識別矩陣鍵盤按鍵是否按下的關鍵所在。由于矩陣鍵盤中行列線為多鍵公用，各按鍵均影響該鍵所在行列的電平。因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行列信號配合起來比做適當?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。 獨立式按鍵接口：獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵按下了。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件簡單。但每個按鍵需要占用一個輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時，需要較多的輸入口線且電路結構復雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。由于此系統(tǒng)中共有啟動兩條生產(chǎn)線的“啟動1”鍵和“啟動2”鍵，分秒選擇鍵，時間設置加，時間設置減，生產(chǎn)線狀態(tài)的切換鍵，時間設置鍵，時間切換鍵。只有這8個鍵，比較簡單。所以就采用獨立式按鍵接口電路。 小結本章主要討論了單片機、傳感器、存儲器、LED顯示電路、鍵盤輸入電路這五個部分。重點論述各個部分里可選擇方案在使用上的利弊端，最后介紹并論證了本設計在各個部分里所選的方案可行性。第3章 自動送料小車主電路設計主電路采用AT89C51，由于AT89C51內含4KB容量，因此在設計中不需要外擴ROM。硬件電路主要有LED顯示電路、鍵盤接收電路、繼電器控制電路、EEPROM外部存儲器擴展電路。 系統(tǒng)結構原理圖主電路采用AT89C51，由于AT89C51內含4KB容量。硬件電路主要有LED顯示電路、鍵盤接受電路、繼電器控制電路、EEPROM外部存儲器擴展電路。系統(tǒng)結構框圖如下：使小車置于初始位置按下呼叫按鈕啟動電動機使其正轉小車快速行駛感應到呼叫位置小車停止10s后小車返回初始位置停止8s再次啟動小車停止開始 主機電路核心器件介紹 AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含4K bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元。功能強大AT89C51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。 AT89C51主要性能參數(shù).與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容.4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器.1000次擦寫周期.全靜態(tài)操作：0Hz24MHz.三級加密程序存儲器.1288字節(jié)內部RAM.32個可編程I/O 口線.2個16位定時/計數(shù)器.6個中斷源.可編程串行UART通道.低功率空閑和掉電模式 AT89C51 功能特性概述AT89C51提供以下標準功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32個I/0 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可將至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復位。 AT89C51 引腳功能說明 AT89C51的引腳圖.VCC：電源電壓.GND：接地.P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。 在Flash編程時，P0接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。.P1口：P1口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉倒高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。.P2口：P2口是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVE @DPTR指令）時。P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @RI指令）時，P2口線上的內容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)總R2寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其他控制信號。.P3口：P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： P3口的第二功能端 口 引 腳 第 二 功 能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） （外中斷0）P3,3 （外中斷1） T0 （定時/計數(shù)器0） T1 （定時/計數(shù)器1） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。.RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將單片機復位。.ALE/：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器。ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。但要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，來禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活，此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE無效。.：程序存儲允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的信號不出現(xiàn)。./VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存端狀態(tài)。若EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內部會鎖存端狀態(tài)。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當然這必須是該器件是使用+12V編程電壓VPP。.XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。.XTAL2：振蕩器3放大器的輸出端。．4 時鐘振蕩器AT89C51中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放