【正文】 一旦復(fù)位，CPU將從0000H開始執(zhí)行程序。三是電源部分，采用+5V的電源，要加一個(gè)LED用來指示電源接通。四是31管腳接高電平表示使用內(nèi)部的程序區(qū)。（1）時(shí)鐘系統(tǒng)電路系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22μF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。（2）復(fù)位系統(tǒng)電路復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路，如圖所示。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C取22μF，Rs約為200Ω，Rk約為1K。下面是最小系統(tǒng)的電路圖。圖1 單片機(jī)最小系統(tǒng)二、“H—橋”電動(dòng)機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖2 直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)這是分析直流電機(jī)的物理模型圖。 其中，固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極；固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動(dòng)部分有環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組。(其中2個(gè)小圓圈是為了方便表示該位置上的導(dǎo)體電勢或電流的方向而設(shè)置的) 上圖表示一臺(tái)最簡單的兩極直流電機(jī)模型，它的固定部分（定子）上，裝設(shè)了一對(duì)直流勵(lì)磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵心。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個(gè)圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對(duì)固定不動(dòng)的電刷B1和B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場須恒維持90176。，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會(huì)造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機(jī)沒有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到?，F(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來越快，可實(shí)現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋?直流電機(jī)的最大弱點(diǎn)就是有電流的換向問題，消耗有色金屬較多，成本高，運(yùn)行中的維護(hù)檢修也比較麻煩。因此，電機(jī)制造業(yè)中正在努力改善交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能，并且大量代替直流電動(dòng)機(jī)。不過，近年來在利用可控硅整流裝置代替直流發(fā)電機(jī)方面，已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。包括直流電機(jī)在內(nèi)的一切旋轉(zhuǎn)電機(jī)，實(shí)際上都是依據(jù)我們所知道的兩條基本原則制造的。一條是：導(dǎo)線切割磁通產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢；另一條是：載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用。因此，從結(jié)構(gòu)上來看，任何電機(jī)都包括磁場部分和電路部分。從上述原理可見，任何電機(jī)都體現(xiàn)著電和磁的相互作用，是電、磁這兩個(gè)矛盾著的對(duì)立面的統(tǒng)一。我們在這一章里討論直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，就是討論直流電機(jī)中的“磁”和“電”如何相互作用，相互制約，以及體現(xiàn)兩者之間相互關(guān)系的物理量和現(xiàn)象（電樞電動(dòng)勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁功率、電樞反應(yīng)等）。 電動(dòng)機(jī)控制的基本原理我們知道，要控制直流電動(dòng)機(jī)很簡單：將直流電源的正、負(fù)2根輸出線連接到直流電動(dòng)機(jī)的2個(gè)接線端，直流電動(dòng)機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，如果將直流電源的正、負(fù)兩級(jí)交換，直流電動(dòng)機(jī)就會(huì)向與原來相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然，我們不可能用手去交換電動(dòng)機(jī)的接線，這就需要用采取用電控制的方式去控制變換電路。在電氣領(lǐng)域中，人們常用繼電器來轉(zhuǎn)換觸電，以改變電動(dòng)機(jī)的引線的連接方式，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。用晶體三極管也可以做電子開關(guān)。它的靈敏度高、動(dòng)作速度快、不受塵埃及氣體氧化的影響、耐震動(dòng)、無機(jī)械動(dòng)作、無火花干擾、價(jià)格低廉、使用壽命長，因而得到廣泛應(yīng)用。普通數(shù)字集成電路的功率很小，其輸出電流和吸入電流都無法直接驅(qū)動(dòng)小型玩具直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。因此，如果想用普通數(shù)字集成電路來控制直流電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，可以利用晶體三極管“H橋”電路?！癏橋”電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 我們首先用4支開關(guān)和1支電動(dòng)機(jī)配合，來組成如圖3所示的“H橋”電動(dòng)機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)電路。由于這個(gè)電路結(jié)構(gòu)酷似英文字母“H”的形狀，故得此大名。 “H橋”的基本原理如下：當(dāng)開關(guān)SW1和SW4閉合、開關(guān)SW2和SW3斷開時(shí)，電流如圖3種箭頭所示方向流過電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，假設(shè)它是順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)開關(guān)SW2和SW3閉合、開關(guān)SW1和SW4斷開時(shí)，電流從另一方向流過電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的軸向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖4所示。 圖3 正轉(zhuǎn) 圖4 反轉(zhuǎn)圖5 “H橋”電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用晶體三極管構(gòu)成的“H橋”驅(qū)動(dòng)電路現(xiàn)在我們將上圖中的4個(gè)開關(guān)換成4個(gè)晶體三極管，就構(gòu)成了如圖5所示的晶體三極管“H橋”電路。為了使電路控制簡單方便，電路中使用了2種不同極性的晶體三極管，即2個(gè)PNP型晶體三極管和2個(gè)NPN型晶體三極管。圖中上邊的驅(qū)動(dòng)需要提供電流，它使用PNP型晶體管，下邊的驅(qū)動(dòng)需要吸收電流，使用NPN型晶體管。R是晶體三極管的基極限流電阻，A和B是2個(gè)控制信號(hào)輸入端。用控制信號(hào)恰當(dāng)?shù)拈_、關(guān)“H橋”的4個(gè)晶體三極管是很重要的，晶體三極管是“H橋”在正電源和地之間的一個(gè)通道。當(dāng)A端為低電平“0”，B端為高電平“1”時(shí)，晶體三極管VT1和VT4導(dǎo)通，VT2和VT3截止，電流經(jīng)晶體三極管VT電動(dòng)機(jī)左引腳、右引腳、晶體三極管VT4流過，電動(dòng)機(jī)的軸正轉(zhuǎn)。而當(dāng)A端為高電平“1”，B端為低電平“0”時(shí)，晶體三極管VT2和VT3導(dǎo)通，VT1和VT4截止，電流經(jīng)晶體三極管VT電動(dòng)機(jī)右引腳、左引腳、晶體三極管VT3流過，與上次方向正好相反，電動(dòng)機(jī)的軸便朝著相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)“H橋”的兩個(gè)輸入端A和B分別為“0”和“1”時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，而輸入端變?yōu)椤?”和“0”時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)?？梢娫诳刂齐妱?dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)輸入信號(hào)正好相反，也就是“H橋”需要以對(duì)極性（電平）相反的控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)。輸入電平與電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)方向的關(guān)系如表1所示。這里有一個(gè)額外的功能介紹一下：如果同時(shí)使兩邊的輸入都為“1”（或者都為“0”），將得到一個(gè)意想不到的有效剎車裝置。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)也是一個(gè)發(fā)電機(jī)，當(dāng)它運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓，如果電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)引線端被連接在一起（短路），這個(gè)電壓將會(huì)“抵消”電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)迅速地停止轉(zhuǎn)動(dòng)，它產(chǎn)生的效果與剎車有異曲同工之妙，只可惜在這個(gè)操作里我們還用不上這個(gè)功能。4個(gè)晶體三極管的基極電阻是必須使用的，這里選用的電阻器為510Ω，電阻值的大小和電動(dòng)機(jī)的功率決定了“H橋”電路的功率?！癏橋”電動(dòng)機(jī)控制電路光電耦合器的作用和原理光電耦合器也稱為光電隔離器或光耦合器，有時(shí)簡稱光耦。這是一種以光為耦合媒介，通過光信號(hào)的傳遞來實(shí)現(xiàn)輸人與輸出間電隔離的器件，可在電路或系統(tǒng)之間傳輸電信號(hào)，同時(shí)確保這些電路或系統(tǒng)彼此間的電絕緣。近年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、光電子學(xué)的深入發(fā)展，光耦的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、封裝制作技術(shù)也不斷創(chuàng)新，各種類型產(chǎn)品相繼問世，數(shù)千種型號(hào)構(gòu)成幾百個(gè)品種系列，研發(fā)成為一個(gè)獨(dú)立的種類繁多、性能優(yōu)良的半導(dǎo)體器件門類，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及其外設(shè)接口、工控、電信、儀器儀表、數(shù)據(jù)總線、高速數(shù)字系統(tǒng)、數(shù)字I／O口、模／數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)發(fā)送、單片機(jī)接口、電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)及級(jí)間隔離、脈沖放大等范圍，甚至在電源技術(shù)的線性隔離、電量反饋、電流傳感、電量變換等各個(gè)場合都有成功的應(yīng)用，市場需求量持繼增長，發(fā)展極其迅速。圖6 “H橋”電動(dòng)機(jī)控制電路 原理：光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。通常，為了晶體三極管的安全，應(yīng)該在組成“H橋”電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的VT1~VT4，這4個(gè)晶體管的C、E極之間都反向并聯(lián)一個(gè)晶體二極管，用來泄放因電動(dòng)機(jī)線圈在開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的反向電壓，防止反向電壓擊穿三極管的C、E極。這個(gè)方向電壓比電源電壓更高，如果不用這4個(gè)晶體二級(jí)管，有可能燒毀晶體三極管。在電動(dòng)機(jī)引腳兩端并聯(lián)的電容器C是抗干擾用的，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，他的電刷和整流子之間產(chǎn)生電火花，特別是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，電火花會(huì)更大，容易干擾電子電路的正常工作，增建這個(gè)電容器后可以有效的濾除干擾，免除許多莫名其妙的麻煩。在智能電動(dòng)車的制作中，我們只需要控制一只電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，就可以使小車作出“直線前進(jìn)”和“后退轉(zhuǎn)彎”的動(dòng)作，表（1）給出了電動(dòng)機(jī)狀態(tài)與小車的行為關(guān)系。表（1）A端電平 B端電平電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)方向01正轉(zhuǎn)10反轉(zhuǎn)在一塊集成電路封裝內(nèi)部有4個(gè)2輸入端與非門，我們只使用了其中的2個(gè)來構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器延時(shí)電路，剩余的2個(gè)還在那里閑著無事可干，現(xiàn)在正好派上用場。于是我把IC4的2個(gè)輸入端連接在一起做成“反相器”，將延時(shí)電路的輸出信號(hào)在輸入到這個(gè)反相器，在反相器的輸出端就可以得到與輸入端相反的信號(hào)，這2個(gè)正好相反的信號(hào)就可以作為“H橋”電路的控制信號(hào)。三、信號(hào)檢測電路該電路如圖7的作用就是檢測出地上的黑線并把這個(gè)信號(hào)傳遞給單片機(jī)，以使單片機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作。該電路采用了光電三極管作為檢測元件，下面先對(duì)光電三極管作一介紹：該電路由光電三極管、9013三極管（兩個(gè)）、+5V電源組成。光電三極管通常只有2根引腳，他們的長短是不一致的，對(duì)于NPN型的光電三極管而言，較長的一根通常是E極，較短的一根是C極。光電二極管和光電三極管在外觀上非常相似，很難把它們區(qū)分開來，但可以用萬用表加以判斷。首先將萬用表置于R*1k電阻擋，用不透光的物體，將光電管遮蓋住，使其處于很暗的環(huán)境中，然后測量光電管兩只引腳之間的正反向電阻。如果正反向電阻都很大，那么所測得光電管是光電三極管。反之如果測量得到的正反向電阻值有非常明顯的差別，一個(gè)較小而另一個(gè)較大，則所測的管子是光電二極管。（1）電路組成該電路由光電三極管、9013三極管（兩個(gè)）、+5V電源。（2）電路工作原理。當(dāng)光電三極管沒有檢測到黑線時(shí)，會(huì)輸出一個(gè)低電平信號(hào)，此時(shí)整個(gè)電路的輸出為低電平。當(dāng)光電三極管檢測到黑線以后，將輸出高電平信號(hào)，然后該信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)放大，再把放大了的信號(hào)傳遞給單片機(jī)。當(dāng)單片機(jī)感受到這一上升沿脈沖信號(hào)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生中斷，從而使單片機(jī)去執(zhí)行中斷程序，最終使小車完成響應(yīng)的動(dòng)作。圖7 信號(hào)檢測電路四、系統(tǒng)形成的總電路圖為：圖8 系統(tǒng)總體電路第三章 軟件設(shè)計(jì)（一）程序設(shè)計(jì)根據(jù)本系統(tǒng)的要求，復(fù)讀機(jī)要實(shí)現(xiàn)的功能為錄音、放音。按照這個(gè)要求，我們編寫了下面的程序：單片機(jī)最小系統(tǒng)的驗(yàn)證程序。為了驗(yàn)證我們所設(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)的正確性，我們編寫了簡單的控制程序，通過編程器把程序燒寫到AT89C51的ROM中，來調(diào)試我們的軟件和硬件。程序如下： ORG 0030HLOOP: MOV R0,012H MOV R1,012HLOOP1: MOV P1,0feH LCALL DELAY MOV P1,0ffH LCALL DELAY DJNZ R0,LOOP1 MOV P1,0FFH LCALL DELAY1LOOP2: MOV P1,0fdH LCALL DELAY MOV P1,0ffH LCALL DELAY DJNZ R1,LOOP2 MOV P1,0FFH LC