【文章內(nèi)容簡介】 的硬件設計 單片機最小系統(tǒng)該部分電路是系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理的核心，主要由RS232串口電路、STC89C52RC單片機及相應的時鐘振蕩電路和復位電路組成。 RS232串口電路設計STC89C52RC單片機電平為TTL電平(即：高電平 — +5V,低電平 — 0V)，而計算機串口電平為RS232電平(即：高電平 — 12V,低電平 — +12V),所以，計算機與單片機之間進行通訊時需要加電平轉(zhuǎn)換芯片。圖中MAX232芯片是專門設計為TTL電平和RS232標準電平做電平轉(zhuǎn)換的芯片。RS232標準電平在+15V ~ 15V之間，而傳統(tǒng)的TTL電平在0V ~ 5V之間。MAX232芯片的設計就是為了完成這個電平之間的轉(zhuǎn)換。MAX232芯片采用單電源+5V供電，僅需要幾個電容就可以完成RS232和TTL電平之間的轉(zhuǎn)換，共兩路。其中R1IN、R1OUT、T1IN、T1OUT為第一數(shù)據(jù)通道；R2IN、R2OUT、T2IN、T2OUT為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS信號從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦的DP9插頭；DP9插頭中RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后由R1OUT、R2OUT輸出。圖 RS232串口電路，RS232串口電路使用MAX232CPE作為電平轉(zhuǎn)換芯片，通過串口線連接到計算機的COM口(9針D形口)，用于STC89C52RC單片機與上位機通信以及和其他串口設備的數(shù)據(jù)交互。 復位及振蕩電路。 圖 復位及振蕩電路系統(tǒng)在啟動運行時都要復位，使中央處理器和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作。復位電路由按鍵復位和上電復位兩部分組成。STC89C52RC單片機為高電平復位，通常在復位引腳RST上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個RC充放電回路，保證單片機在上電時RST引腳上有足夠時間的高電平進行復位，隨后回到低電平進入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值分別為10KΩ、10uF。按鍵復位是在復位電容上并聯(lián)一個開關，當開關按下時電容放電，RST被拉到高電平，由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復位。 時鐘振蕩電路控制著計算機的工作節(jié)奏。STC89C52RC內(nèi)部都有一個反相放大器，XTALXTAL2 分別是反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件就組成振蕩器產(chǎn)生時鐘送至單片機內(nèi)部的各個部件。 所示，片內(nèi)電路與片外器件構成一個時鐘發(fā)生電路，CPU 的所有操作均在時鐘脈沖同步下進行。片內(nèi)振蕩器的震蕩頻率fosc非常接近晶振頻率，～12MHz 之間選取。CC2 為反饋電容，其值在5pF～30pF 之間選擇,其典型值是30pF，設計中采用20pF。單片機采用的是STC公司的89C52RC芯片。該款芯片是一款 80C51微控制器，16kB Flash和 512字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM。89C52RC的典型特性是它的 X2方式選項。利用該特性，設計工程師可使應用程序以傳統(tǒng)的 80C51時鐘頻率（每個機器周期包含 12個時鐘）或 X2方式（每個機器周期包含 6個時鐘）的時鐘頻率運行，選擇 X2方式可在相同時鐘頻率下獲得 2倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時鐘頻率減半而保持特性不變，這樣可以極大地降低電磁干擾(EMI)。 Flash程序存儲器支持并行和串行在系統(tǒng)編程（ ISP）。并行編程方式提供了高速的分組編程（頁編程）方式，可節(jié)省編程成本和上市時間。 ISP允許在軟件控制下對成品中的器件進行重復編程。應用固件的產(chǎn)生/更新能力實現(xiàn)了 ISP的大范圍應用。 89C52RC也可采用在應用中編程（ IAP），允許隨時對 Flash程序存儲器重新配置，即使是應用程序正在運行也不例外。 AT45DB021B芯片簡介，串行接口閃存。非常適合用于各種各樣的數(shù)字語音，圖像，程序代碼和數(shù)據(jù)存儲應用。其內(nèi)存空間有1024頁，每頁264字節(jié)，共2,162,688位。除了主存儲器，AT45DB021B還包含兩個SRAM數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，每個264字節(jié)。該緩沖器允許接收數(shù)據(jù)，而且在主存儲器中的頁被重新編程，以及讀取或?qū)懭胍粋€連續(xù)的數(shù)據(jù)流。一個自包含三步讀 修改 寫操作EEPROM仿真（位或字節(jié)改變能力）的芯片是很容易處理。不同于傳統(tǒng)的快閃記憶體，它可以隨機訪問多個地址線和一個并行接口，數(shù)據(jù)閃存使用的SPI串行界面的順序訪問其數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)閃存支持SPI模式0和模式3。簡單的串行接口有利于硬件布局，提高了系統(tǒng)的可靠性，最大限度地降低開關噪聲，并減少包裝規(guī)模和活躍引腳數(shù)。該器件經(jīng)過優(yōu)化，使用在許多商業(yè)和工業(yè)應用的高密度，低引腳數(shù)，低電壓和低功耗是至關重要的。該器件工作在一個典型的有效的讀電流消耗為4 mA至20 MHz的時鐘頻率。為了讓簡單的系統(tǒng)內(nèi)可編程，不需要AT45DB021B高輸入電壓進行編程。該器件工作在單電源供電，兩個方案和讀取操作。該AT45DB021B被啟用通過片選引腳（CS），并通過一個三線的接口，包括訪問串行輸入（SI），串行輸出（SO）和串行時鐘（SCK）。所有的編程周期是自定時，并沒有單獨的擦除周期之前需要編程。當芯片從Atmel公司出貨后，最重要的內(nèi)存頁陣列可能不會被刪除。換句話說，最后一頁的內(nèi)容可能并不充滿FFH。圖 AT45DB021B芯片 AT45DB021B與單片機接口電路設計AT45DBO21B是一款基于SPI通訊總線的串行FLSAH芯片。其連接電路圖比較簡單。、。4個芯片的3腳RESET、5腳WP以及6腳VCC連接至高電平VCC，而7腳GND連接于GND。圖 FLASH存儲電路SI和SO是數(shù)據(jù)輸入輸出口，用于完成數(shù)據(jù)的讀寫；SCK是芯片的時鐘信號，由單片機給出，作為工作基準；CS是芯片片選信號，通過單片機給低電平信號選通芯片使某個芯片工作；RESET和WP連接至高電平，使其不會復位和關閉寫保護功能；。 顯示電路設計顯示模塊由6個數(shù)碼管、74HC245總線收發(fā)器和74LS138譯碼器組成。采用動態(tài)掃描。第一位數(shù)碼管用于顯示當前轉(zhuǎn)速，第二位數(shù)碼管用于顯示花型數(shù)據(jù)，后四位數(shù)碼管用于顯示花型地址（行數(shù)或列數(shù)）。圖 顯示與譯碼電路通過138譯碼器選取不同的數(shù)碼管來顯示不同數(shù)據(jù)，用9012驅(qū)動數(shù)碼管，采用動態(tài)掃描。數(shù)碼管為共陽數(shù)碼管。，使得P0口具備高電平要求。圖中74LS138解碼一八線，根據(jù)條件在三元選擇輸入和三使能輸入。雙有源低一電平有效使能輸入減少需要外部大門或逆變器在擴大。一個24line譯碼器可以實現(xiàn)無需外部逆變器，和一個32line解碼器只需要一個逆變器。使能輸入可以用來作為解復用應用程序的數(shù)據(jù)輸入?？梢酝ㄟ^三條信號線的輸入來決定八條信號線的輸出。電路圖中74HC245是一種高速COMS器件，管腳同時也可以兼容TTL電平。工作時間為7ns。其主要功能是作為三態(tài)輸出的八組總線收發(fā)器，DIR可以作為方向控制，用于驅(qū)動數(shù)碼管或者LED等輸入電流要求較高的器件。 鍵盤電路設計鍵盤使用經(jīng)典的4*4的矩陣鍵盤，使用單片機P2口擴展。 鍵盤電路為了使用戶使用方便，將KKKKKKKKK1K8設置為0數(shù)字鍵盤按鍵。K1K16為查詢、修改功能按鍵，K1K1K15為模擬報警信號按鍵，分別為斷針、斷線、斷油情況，K4為清除報警按鈕。，為防止單片機IO口燒壞。 報警電路設計報警信號由鍵盤電路產(chǎn)生一個模擬報警。當單片機查詢到K1K1K15按鍵按下時，則會調(diào)用報警子程序，完成一個模擬報警過程。K4為報警狀態(tài)消除按鍵，只有當按下K4時，報警狀態(tài)才能夠解除。報警電路主要由三極管，發(fā)光二極管組成。圖 報警電路當檢測到報警信號時，使9013三極管導通，點亮二極管報警。200、1K電阻是為限流設計的。 從單片機電機控制電路設計 步進電機簡介步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。 步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的一種開環(huán)線性執(zhí)行元件，具有無累積誤差、成本低、控制簡單特點。產(chǎn)品從相數(shù)上分有二、三、四、五相，176。/176。、176。/176。，從規(guī)格上分有口42~φ130，M~40NM。一般步進電機的精度為步進角的35%，且不累積。此次設計采用的步進電機型號為28BYJ48，它是四相八拍的電機，電壓為DC5V。類型為永磁式減速步進電機。 28BYJ48步進電機四相電機工作方式有二種，四相四拍為ABBCCDDAAB,；四相八拍為ABBBCCCDDAB,(）。當對步進電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。每一個脈沖信號對應步進電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度（一個步距角）。當通電狀態(tài)的改變完