【文章內(nèi)容簡介】 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)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩電路： 外接石英晶體或者陶瓷諧振器以及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。為了使裝置能夠被外部 時鐘信號 激活， XATL1 應(yīng)該有效，而 XTAL2應(yīng)該被懸空。由 于輸入到內(nèi)部的時鐘信號電路通過了一個二分頻的信號，外部信號的工作周期比沒有別的要求，但是最大值和最小值的大小可以在數(shù)據(jù)表上觀察出來。 當(dāng)正常工作時，外部振蕩器可以計算出 XTAL1 上的電容，最大可達(dá)到 100pF。這是由于振蕩器電容和反饋電容之間的相互作用。當(dāng)外部信號是標(biāo)準(zhǔn)高電平或者低電平時，電容不會超過 20pF。 空置模式： 用戶的軟件都可以調(diào)用空置模式。當(dāng)單片機(jī)出于這種模式，耗能就會自然降低。特殊功能端和板子上的隨機(jī)存儲器在空置狀態(tài)保持各自的電平。但是處理器阻止裝置執(zhí)行指令?？罩媚Ｊ綍患せ钊绻丝谔?于復(fù)位狀態(tài)或者中斷系統(tǒng)有效。 STC89C52RC 單片機(jī)最小系統(tǒng) 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 共 52 頁 STC89C52RC 單片機(jī)最小系統(tǒng)的基本工作電路包括電源電路、時鐘電路和復(fù)位電路。其組成方框圖如圖 33 所示 。 圖 33 單片機(jī)最小系統(tǒng)組成方框圖 1．電源電路 電源電路模塊為單片機(jī)最小系統(tǒng)和其他功能模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的 +5V 電源電壓。 2．時鐘電路 單片機(jī)的時鐘信號為單片機(jī)芯片內(nèi)部的各種操作提供時間基準(zhǔn)，時鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列。作為單片機(jī)工作的時間基準(zhǔn)，典型 的晶體振蕩頻率為 12MHz。 MCS51 系列單片的時鐘信號可以由兩種方式產(chǎn)生：一種為內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種為外部時鐘方式。其兩種電路如圖 34 所示。 （ a）內(nèi)部時鐘方式 （ b）外部時鐘方式 圖 34 單片機(jī)時鐘信號示意圖 3．復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都恢復(fù)到一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。當(dāng)在 MCS51 系列單片的 RST 引腳處引入高電平并保持 2 個機(jī)器周期，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。單片機(jī)常見的復(fù)位電路有兩種基本形式：一種是上自動 電復(fù)位，另一種是手動復(fù)位。其兩種電路方式如圖 35（ a）、（ b）所示。 由于 STC89C52RC 單片機(jī)芯片內(nèi)有時鐘振蕩電路，所以此系統(tǒng)單片機(jī)均采用內(nèi)部時鐘方式。只需在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體和微調(diào)電容，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘信號脈沖信號。同時，也采用手動復(fù)位電路。其 單 片 機(jī) 電源電路 時鐘電路 復(fù)位電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 共 52 頁 具體電路設(shè)計如圖 36 所示。 （ a）上電自動復(fù)位 （ b）手動復(fù)位 圖 35 單片機(jī)復(fù)位電路示意圖 在此圖中， C C2 電容的作用的是穩(wěn)定頻率和快速起振，其值為 5~30pF，在此選擇 30pF；晶振 X1 的振蕩頻率范圍在 ~33MHz 之間選擇， 因為需要使用串通訊涉及波特率，所以 在此選擇 。 89C52 單片機(jī)的使用 本次設(shè)計，使用到了 89C52 單片機(jī)的 I/O 口的輸入輸出功能、內(nèi)部定時器 T0、 TT2 的使用及串口中斷、外部中斷。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U2STC12C5A60S21 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 910KRP2Res Pack4VCCD0D1D2D3D4D5GNDD6D7TXRX12Y112M30pFC1Cap30pFC2Cap1KR8Res2220R6Res222uFC5CapS2SWPBVCCGNDGND 圖 36 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 89C52 單片機(jī)的 I/O 口的輸入功能用于傳感器信號的輸入處理。通過單片機(jī)對外部傳感器的信號采集處理，從而對外部條件進(jìn)行判斷以確定小車下一步的運行狀態(tài)。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 52 頁 89C52 單片機(jī)的 I/O 口信號輸出，主要是給驅(qū)動模塊送控制 信號用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動、給舵機(jī)送 PWM 控制信號控制舵機(jī)的偏轉(zhuǎn)以及控制開關(guān)蜂鳴器、燈光等。單片機(jī)的內(nèi)部定時器的使用是用于產(chǎn)生 PWM 信號，以及其他需要精確時間的地方。單片機(jī)的串口中斷，用于與路由器進(jìn)行的串口通訊，接收電腦終端發(fā)送的串口指令。單片機(jī)的外部中斷用于紅外信號的接收，然后通過解碼程序得到命令，從而控制小車的運動。 電機(jī)驅(qū)動 電路 電動小車的驅(qū)動不但要求電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)矩重量比、寬調(diào)速范圍、高可靠性，而且電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速特性受電源功率的影響，這就要求驅(qū)動具有盡可能寬的高效率區(qū)。 我們所使用的電機(jī)一 般為直流電機(jī)，主要用到永磁直流電機(jī)、伺服電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)三種。直流電機(jī)的控制很簡單，性能出眾，直流電源也容易實現(xiàn)。 我們使用的這種直流電機(jī)的驅(qū)動及控制需要電機(jī)驅(qū)動芯片進(jìn)行驅(qū)動。常用的電機(jī)驅(qū)動芯片有 L297/298， MC33886， ML4428 等。 電機(jī)驅(qū)動 模塊使用 我們使用的 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。該芯片采用 15 腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A；額定功率 25W。內(nèi)含兩個 H 橋的高電壓大電流全橋 式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用 L298N 芯片驅(qū)動電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。 項目 使用的是 4 個直流電機(jī)， 項目中 使用了兩塊 L298N 電機(jī)驅(qū)動來驅(qū)動這四個直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動。 其實物及引腳圖如下圖 37 所示 。 其中 6 和 11 引腳是它的使能端 ， 一 個使能端控制一個電機(jī) ， 只有當(dāng)它們都是高電平的時候兩個電機(jī)才有可能工作， 12 是 298 的信號輸入端和單片機(jī)的 IO 口相連， 1 14 腳是輸出端，輸入 5 和 7 腳控制輸出 2 和 3 腳 ， 輸入的 12 腳控制輸出的 1 14 腳。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 52 頁 驅(qū)動原理及電路圖 驅(qū)動部分我們使用的是 L298N 驅(qū)動芯片 構(gòu)成 的一個驅(qū)動電路模塊如圖 38 所示 。 驅(qū)動模塊 原理及 電路原理圖 電路原理 圖如下圖 39 所示 。 圖 37 L298 驅(qū)動芯 片實物及 引腳圖 圖 38 驅(qū)動實物圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 52 頁 IN15IN27IN310IN412ENA6ENB11VSS9GND8VS4OUT12OUT23OUT313OUT414ISENA1ISENB15L298NJ3R141KR131KR121KR111KR151KR161KR171KR181KC15100uFC16104 D7IN4007D11IN4007D8IN4007D12IN4007D9IN4007D13IN4007D10IN4007D14IN4007C18104C17100uF1234J5OUT123J1V+5V+5V +9V+5V+9V+5V1234J4INA11K12A23K24A35K36A47K48E49C410E311C312E213C214E115C116J2guanguo 使用直流 /步進(jìn)兩用驅(qū)動器可以驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。分別為 M1 和 M2。引腳 A， B可用于輸入 PWM脈寬調(diào)制信號對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。（如果無須調(diào)速可將兩引腳接 5V，使電機(jī)工作在最高速狀態(tài)，既將短接帽短接）實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就更容易了，輸入信號端IN1 接高電平輸入端 IN2 接低電平，電機(jī) M1 正轉(zhuǎn)。（如果信號端 IN1 接低電平， IN2接高電平，電機(jī) M1 反轉(zhuǎn)。）控制另一臺電機(jī)是同樣的方式，輸入信號端 IN3 接高電平，輸入端 IN4 接低電平，電機(jī) M2 正轉(zhuǎn)。（反之則反轉(zhuǎn)）， PWM 信號端 A 控制 M1 調(diào)速，PWM 信號端 B 控制 M2 調(diào)速。 可參考下圖表 31。 電機(jī) 旋轉(zhuǎn)方式 控制端 IN1 控制端 IN2 控制端 IN3 控制端 IN4 輸入 PWM 信號改變脈寬可調(diào)速 調(diào)速端 A 調(diào)速端B M1 正轉(zhuǎn) 高 低 / / 高 / 反轉(zhuǎn) 低 高 / / 高 / 停止 低 低 / / 高 / M2 正轉(zhuǎn) / / 高 低 / 高 反轉(zhuǎn) / / 低 高 / 高 停止 低 低 / / / 高 攝像頭介紹 本項目中攝像頭實現(xiàn)實時監(jiān)測小車周邊情況 ，使之成為一個無線可控移動的視頻監(jiān)控器，也用于判斷小車 當(dāng)前路況。 攝像頭簡介 表 31 電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)表 圖 39 L298 驅(qū)動模塊電路原理 圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 52 頁 攝像頭 (CAMERA)又稱為電腦相機(jī)、電腦眼等，它作為一種視頻輸入設(shè)備，在過去被廣泛的運用于視頻會議、遠(yuǎn)程醫(yī)療及實時監(jiān)控等方面。近年以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，再加上感光成像器件技術(shù)的成熟并大量用于攝像頭的制造上，這使得它的價格降到普通人可以承受的 區(qū)間 。普通的人也可以彼此通過攝像頭在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有影像、有聲音的交談和溝通，另外，人們還可以將其用于當(dāng)前各種流行的數(shù)碼影像、影音處理。 攝像頭的分類 攝像頭分為數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩大類。模擬攝像頭可以 將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)而將其儲存在計算機(jī)里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計算機(jī)上運用。數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉影像，然后通過串、并口或者 USB 接口傳到計算機(jī)里。現(xiàn)在電腦市場上的攝像頭基本以數(shù)字?jǐn)z像頭為主，而數(shù)字?jǐn)z像頭中又以使用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的 USB 數(shù)字?jǐn)z像頭為主，目前市場上可見的大部分都是這種產(chǎn)品。除此之外還有一種與視頻采集卡配合使用的產(chǎn)品，但目前還不是主流。由于個人電腦的迅速普及，模擬攝像頭的整體成本較高等 原因， USB 接口的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于串口、并口的速度，因此現(xiàn)在市場熱點主要是 USB 接口的數(shù)字?jǐn)z像頭。以下主要是指 USB 接口的數(shù)字?jǐn)z像頭。 攝像頭的工作原理 攝像頭的工作原理大致為：景物通過鏡頭 (LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)過 A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換 )轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號，再送到數(shù)字信號處理芯片 (DSP)中加工處理，再通過 USB 接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。我們這里是將攝像頭連接在路由器的 USB 接口上，通過路由器 上 的攝像頭驅(qū)動軟件使攝像頭工作，并由路 由器通過 WIFI 將視頻信號發(fā)送出去。電腦等終端接收設(shè)備，接收到視頻信號 后 通過控制軟件的界面顯示圖像。 攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和組件 從攝像頭的工作原理就可以列出攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和組件： 主控芯片（詳情請參閱下面介紹） 感光芯片（詳情請參閱下面介紹） 鏡頭（詳情請參閱下面介紹）電源。攝像頭內(nèi)部需要兩種工作電壓： 和 ，因此好的攝像頭內(nèi)部電源也是 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 18 頁 共 52 頁 保證攝像