【文章內(nèi)容簡介】 7 2 腿部氣動按摩儀的硬件設計 硬件設計概述 系統(tǒng)組件原理圖如圖 21所示： 10pFC510pFC7GND5VGND5V1234567813121514EA/VPP31X119X218RESET9171632333435363738392122232425262728VCC40GND201011ALE/PROG30PSEN29U2c511KR3Q19013GND12V12JJ1A繼電器34J1B繼電器12VGND12P2Header 25V1KR6GND12V12JJ2A繼電器34J2B繼電器12VGND12P3Header 21KR7GND12V12JJ3A繼電器34J3B繼電器12VGND12P4Header 210KR2GND10uFC6Y112M 晶體D3IN4148D2IN4148D1IN4148Q29013Q390135V5V1KR115V1KR121KR1012P1Header 212V 5VS1SWSPST220uFC1C3Vin1GND2+5V3U17805220uFC2C4GND工作電路電源電路 圖 21 系統(tǒng)組件原理圖 為使硬件電路搭建與調(diào)試方便，本系統(tǒng)使用了單片機最小系統(tǒng)進行控制，硬件電路主要包括電源電路和工作電路，其中工作電路包括：單片機最小系統(tǒng)，氣 8 泵驅(qū)動電路，電磁閥驅(qū) 動電路。整個系統(tǒng)由 12V 的開關(guān)電源供電，電源電路是利用 LM7805 將 12V電壓降為直流 5V電壓為單片機供電，系統(tǒng)上電開始工作后，單片機自動復位，采用內(nèi)部時鐘電路產(chǎn)生時鐘，單片機的 引腳輸出高電平使三極管 Q1 導通，繼電器閉合， P2 接口通電，驅(qū)動氣泵開始充氣，與此同時，單片機的 引腳也輸出高電平使三極管 Q2 導通，繼電器閉合， P3 接口通電，驅(qū)動電磁閥 1 開始工作，為第 3氣囊充氣。充氣定時時間到以后， 引腳輸出低電平， Q2截止，繼電器斷開，電磁閥 1 停止工作，第 3氣囊通過電磁閥 1 的排氣口自動放 氣；此時 引腳輸出高電平， Q3 導通， P4 接口通電，驅(qū)動電磁閥 2開始工作，為第 4 氣囊充氣，充氣定時時間到以后， 引腳輸出低電平， Q3 截止，繼電器斷開，電磁閥 2停止工作，第 4氣囊通過電磁閥2的排氣口自動放氣；同時，電磁閥 1又開始工作。電磁閥 1和電磁閥 2依次循環(huán)工作，當?shù)竭_已設定的按摩循環(huán)次數(shù)后， 引腳輸出低電平， Q1 截止，繼電器斷開，氣泵停止工作。 電源電路 電源電路設計時主要考慮因素有系統(tǒng)工作所需電壓、系統(tǒng)工作所需電流，本系統(tǒng)使用的是 12V 直流電源供電，系統(tǒng)總電流為 2A。 電源電路的電路圖如圖 22： 12P1Header 212V 5VS1SWSPST220uFC1C3Vin1GND2+5V3U17805220uFC2C4GND 圖 22 腿部氣動按摩儀的電源電路 系統(tǒng)直接采用 DC12V@2A 的開關(guān)電源為系統(tǒng)供電，經(jīng) 7805 降壓為直流 5V為STC89C52RD 單片機供電。 STC89C52RD 單片機介紹 9 STC89C52RD簡介 STC89C52RD 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和可編程 Flash，使得STC89C52RD為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標 準功能： 8K 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復位電路，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89C52RD 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種 軟件 可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率 35MHz， 6T/12T 可選。 STC89C52RD 主要功能 STC89C52RD 主要功能如表 21： 表 21 STC89C52RD主 要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256X8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能 STC89C52RD 引腳介紹 ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND(Pin20)：接地線 10 ②外接晶振引腳（ 2根 ） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③控制引腳（ 4根） RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 ④可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機有 4組 8位的可編程 I/O 口，分 別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8位（ 8 根引腳），共 32 根。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8位準雙向 I/O口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8位準雙向 I/O口線，名稱為 ～ STC89C52RD 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)是整個電路的控制中心，它包括復位電路和時鐘電路。 單片機 最小系統(tǒng)的電路圖如圖 23： 11 10pFC510pFC7GND5VGND5V1234567813121514EA/VPP31X119X218RESET9171632333435363738392122232425262728VCC40GND201011ALE/PROG30PSEN29U2c51VALVE1VALVE25VRSTX1X2X2X1PUMPRST10KR2GND時鐘電路復位電路10uFC6Y112M 晶體 圖 23 單片機最小系統(tǒng)電路圖 其中 、 、 輸出的高低電平用來控制驅(qū)動電路中繼電器的開合，進而控制氣泵和電磁閥的工作狀態(tài)。 最小系統(tǒng)中的復位電路 復位操作有上電自動復位 和 按鍵手動復位兩種方式。 上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖 24（ a）所示。這佯，只要電源 VCC 的上升時間不超過 1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復位初始化。 按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復位是通過使復位端經(jīng)電阻與 VCC 電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖 24（ b） 所示；而按鍵脈沖復位則是利用 RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，其電路如圖 24（ c）所示： VCCRST1KR4GND22uFC822uFC9S2SWSPST1KR5200R1VCC22uFC10S3SWSPST1KR91KR8VCC22uFC11RST RSTGND GND（ c）按鍵脈沖復位（ b）按鍵電平復位（ a）上電復位 圖 24 復位電路 12 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復位信號高電平持續(xù)時間大于 2個機器周期。 本系統(tǒng) 使用的是 12MHz 的晶振， 復位電路采用圖 24（ a）所示的 上電復位方式。 最小系統(tǒng)中的時鐘電路 STC89C52RD 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD和 TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出