【文章內(nèi)容簡介】 NDGNDX1X2X1X2RSTRSTP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37 單片機最小系統(tǒng) 本設計中加入了程序下載模塊，方便了程序的調(diào)試運行，如果真正作為產(chǎn)品的話，此模塊可以省略不要。 單片機是一種數(shù)字集成芯片，數(shù)字電路中只有兩種電平：高電平和低電平。單片機輸出與輸入為 TTL 電平，即正邏輯電平。 但計算機的串口為 RS232C 電平， RS232C 電平為負邏輯電平， 因此當計算機與單片機之間要通信時，需要加電平轉(zhuǎn)換芯片，我們這里使用的電平轉(zhuǎn)換芯片是 MAX232。 MAX232 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的、包含兩路接收器和驅(qū)動器的 IC芯片，它的內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的 +5V 電源電壓變換成為 RS232 輸出電平所需的 +10V 電壓。所以此芯片接口的串口通信系統(tǒng)只需要單一的 +5V 電源就可以了。對于沒有 +12V 電源的場合，其適應性更強，加之其價格適中，硬件接口簡單，所以被廣泛采用。 MAX232 芯片引腳結構圖 13 外圍電路連接圖 上半部電容 C1， C2， C3， C4及 V+， V是電源 變換電路部分。在實際應用中，器件對電源噪聲很敏感，因此 Vcc 必須要對地加去耦電容 C5，其值為 。 電容 C1， C2， C3， C4 應取 ，在具體設計電路時，這四個電容要盡量靠近 MAX232 芯片，以提高抗干擾能力。 下半部分為發(fā)送接收部分， 實際應用中， T1IN， T2IN 可直接連接 TTL/CMOS電平的 51 單片機串行發(fā)送端 TXD； R1OUT， R2OUT 可直接連接 TTL/CMOS 電平的51 單片機的串行接收端 RXD； T1OUT， T2OUT 可直接連接 PC 機的 RS232 串口的接收端 RXD； R1IN， R2IN 可直接連接 PC 機的 RS232 串口的發(fā)送端 TXD。 現(xiàn)從 MAX232 芯片中兩路發(fā)送、接收中任選一路作為接口。要注意其發(fā)送接收的引腳要 對應。如使 T1IN 連接單片機的發(fā)送端 TXD，則 PC 機的 RS232 接收端 RXD 一定要對應接 T1OUT 引腳。同時 R1OUT 連接單片機的 RXD 引腳， PC 機的RS232 發(fā)送端 TXD 對應接 R1IN 引腳。 下圖是 MAX232 和單片機 IO口的連接圖 14 C1+1VS+2C13C2+4C25VS6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U7MAX2321uFC81uFC91uFC111uFC101uFC7GNDVCCVCCGNDGNDP30P31COM2COM3 MAX232 的連接圖 時鐘電路模塊的設計 圖示出 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當 Vcc2 大于 Vcc1＋ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。當 Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當 RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc≥ 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )， SCLK 始終是輸入端。 DS1302 引腳圖 DS1302 的控制字如圖所示。控制字節(jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6 如果為 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù) 。位 5 至位 1 指示操作單元的地址 。最低有效位(位 0)如為 0 表示要進行寫操作，為 1 表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 15 DS1302 的控制字節(jié) 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。 DS1302 有 12個寄存器，其中有 7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式 ,其日歷、時間 寄存器及其控制字見表。 DS1302 有關日歷、時間的寄存器 下圖是 DS1302 與單片機的連接圖 X12X23VCC21GND4RST5I/O6SCLK7VCC18U6DS130212Y2XTALVCCGNDVCC+3P10P11P12 DS1302 連接圖 溫度測量模塊的設計 下圖是 DS18B20 器件圖， 1腳是地， 2 腳是數(shù)據(jù)輸入 /輸出， 3腳是電源端，一般接到 +5V 的電源上。 DS18B20 采用單總線技術，這條信號線既可以傳輸時鐘，又可以傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的 。 單總線通常要求外接一個約為 5 KΩ的上拉電阻 。 16 DS18B20 器件圖 DS18B20 的存儲器包括高速暫存器 RAM 和可電擦除 RAM，可電擦除 RAM又包括溫度觸發(fā)器 TH和 TL，以及一個配置寄存器。存儲器能完整的確定一線端口的通訊，數(shù)字開始用寫寄存器的命令寫進寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來確認這些數(shù)字。當確認以后就可以用復制寄存器的命令來將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除 RAM 中。當修改過寄存器中的數(shù)時，這個過程能確保數(shù)字的完整性。 光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位 （ 28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用 是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20的目的。64位的光刻 ROM 又包括 5個 ROM的功能命令：讀 ROM，匹配 ROM，跳躍 ROM，查找 ROM 和報警查找。 下圖是 ROM 指令表和 RAM 指令表 17 ROM 指令表 RAM 指令表 高速暫存器 RAM 是由 8 個字節(jié)的存儲器組成；第一和第二個字節(jié)是溫度的顯示位。第三和第四個字節(jié)是復制 TH和 TL，同時第三和第四個字節(jié)的數(shù)字可以更新；第五個字節(jié)是復制配置寄存器，同時第五個字節(jié)的數(shù)字可以更新；六、七、八三個字節(jié)是計算機自身使用。用讀寄存器的命令能讀出第九個字節(jié)，這個字節(jié)是對前面的八個字節(jié)進行校驗。 18 下表 列出了溫度數(shù)據(jù)在高速暫存器 RAM 的第 0和第 1 個字節(jié)中的存儲格式 溫度數(shù)據(jù)存儲格式 DS18B20 在出廠時默認配置為 12 位，其中最高位為符號位，即溫度值共 11位，單片機在 讀取數(shù)據(jù)時，一次會讀 2 字節(jié)共 16 位，讀完后將低 11 位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制后再乘以 便為所測的實際溫度值。另外，還需要判斷溫度的正負。前 5個數(shù)字為符號位，這 5 位同時變化，我們只需要判斷 11 位就可以啦，前 5 位為 1 時，讀取的溫度為負值，且測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘以 才可以得到實際溫度值。前 5 位為 0 時，讀取的溫度為正值，且溫度為正值時，只要將測得的數(shù)值乘以 即可得到實際溫度值。 下圖是 DS18B20 與單片機的連接圖 1GND2DQ3VCCU9DS18B20R2GNDVCCP13 DS18B20 連接圖 畫軸旋轉(zhuǎn)模塊的設計 利用 ULN2803 達林頓管驅(qū)動步進電機 ， ULN2803 是八路的 NPN 達林頓 連接晶體管陣系列 ， 特別適用于低邏輯電平數(shù)字電路（諸如 TTL, CMOS 或PMOS/NMOS）和較高的電流 /電壓要求之間的接口，廣泛應用于計算機，工業(yè)用和消費類產(chǎn)品中的燈、繼電器、打印錘或其它類似負載中。 下圖是 ULN2803 的引腳圖 19 1 至 8腳為 8 路輸入， 18 到 11腳為 8 路輸出。驅(qū)動能力 500mA /50V。應用時 9腳接地，要是驅(qū)動感性負載， 10 腳接負載電源 V+。輸入的電平信號為 0，或 5V。輸入 0 時 ，輸出達林頓管截止。輸入為 5V 電平時，輸出達林頓飽和。輸出負載加在電源 V+和輸出口上，當輸入為高電平時，輸出負載工作。 步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一，廣泛應用在各種自動化設備中。步進電機和普通電動機不同之處在于它是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構，它同時完成兩個工作：一是傳遞轉(zhuǎn)矩，二是控制轉(zhuǎn)角位置或速度。 這個設計使用的是 二 相步進電機， 它有四條勵磁信號引線 A， A\， B， B\，通過控制這四條引線上勵磁脈沖產(chǎn)生的時刻，即可控制步進電機的轉(zhuǎn)動 。每出現(xiàn)