【文章內(nèi)容簡介】 為主控制器，使用霍爾傳感器測量電機的轉(zhuǎn)速，最終在 LED 上顯示測試結(jié)果。此外，還可以根據(jù)需要調(diào)整制電機的轉(zhuǎn)速，硬件組成由圖 所示。 單片機 (Micro Controller Unit)，又稱為微控制器 ,是指在一塊芯片上集成了中央處理器 CPU、隨機存儲器 RAM、程序存儲器 ROM、定時器 /計數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行 I/0 接口等部件，構(gòu)成一個完整的微型計算機。 目前，新型單片機內(nèi)還有 A/D(D/A)轉(zhuǎn)換器、高速輸入輸出部件、 DMA 通道 、浮點運算等特殊功能部件。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計的，特別適用于工 業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場合。 STC89C52RC 是擁有 256 字節(jié)的 RAM， 8K的片內(nèi) ROM， 3個 16 位定時器， 6個中斷源的微處理器 ,也就是俗稱的單片機。 89系列單片機的內(nèi)核是 8031，所以其指令與 Intel 8051 系列單片機完全兼容并且具有以下優(yōu)點： （ 1）內(nèi)部含有 Flash 存儲器（ STC89C52RC 有 8k）。因此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。同時，在系統(tǒng)工作過程中，能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響到信息的保存。 （ 2）插座與 80C51兼容。 89系列單片機的引腳和 80C51是一樣的，當用 89系列單片機取代 80C51時，可以直接進行代換。 （ 3）靜態(tài)時鐘方式。 89系列單片機采用靜態(tài)時鐘方式，可以節(jié)省電能，這對于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。 （ 4）錯誤編程亦無廢品產(chǎn)生。因為 89系列單片機內(nèi)部采用了 Flash 存儲器，所以，錯誤編程之后仍可以重新編程，直到正確為止，故不存在廢品。 （ 5）可反復(fù)進行系統(tǒng)試驗。用 89系列單片機設(shè)計的系統(tǒng)，可以反復(fù)進行系統(tǒng)試驗，每次試驗可以編入不同的程序，這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計達到最優(yōu)。而且隨著用戶的需要和發(fā)展，還可以進行修改，使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。 （ 6） 具有看門狗功能 ； STC89C52RC 單片機的工作模式 ： 掉電模式：典型功耗 , 可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 空閑模式：典型功耗 2mA 典型功耗 正常工作模式：典型功耗 4Ma～ 7mA 典型功耗 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備 。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 34 頁 圖 STC89C52RC 單片機引腳圖 STC89C52RC 引腳圖如圖 所示 ，此 芯片共 40 引腳 ，每個引腳的功能如下： 18腳 : 通用 I/O 接口 ~ 9腳 : rst 復(fù)位鍵 腳 :RXD 串口輸入 TXD 串口輸出 1219:I/O p3 接口 (12,13 腳 INT0 中斷 0； INT1 中斷 1； 14,15 : 計數(shù)脈沖 T0 T1； 16,17: WR 寫控制 RD 讀控制輸出端 ) 18,19: 晶振諧振器 20： 地線 2128： p2 接口 高 8 位地址總線 29: psen 片外 rom 選通端 ， 單片機對片外 rom 操作時 29腳 (psen)輸出低電平 30:ALE/PROG 地址鎖存器 31:EA rom 取指令控制器 高電平片內(nèi)取 低電平片外取 3239:~(注意此接口的順序與其他 I/O 接口不同 與引腳號的排列順序相反 ) 40:電源 ： +5V 時鐘電路 STC89C52 單片機芯片內(nèi)部設(shè)有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩器。 19 腳 (XTAL1)為振蕩器。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 34 頁 反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端， 18腳 (XTAL2)為振蕩器反相放大器的輸出端。在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元器件，內(nèi)部振蕩電路就會產(chǎn)生自激振蕩。本系統(tǒng)采用的定時元器件為石英晶體（晶振）和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振頻率為6MHz，電容大小為 15~30pF，電容的大小可以起到頻率微調(diào)的作用，時鐘電路如圖 所示。 圖 時鐘電路（晶振） 復(fù)位電路 STC89C52 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的 ,復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式 ,本設(shè)計采用的是最簡單的上電自動復(fù)位電路 ,其電路圖如圖 所示。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電實現(xiàn)的，當電源接通時只要 VCC 的上升時間不超過 1毫秒 ,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。本設(shè)計時鐘頻率選用 6MHZ,電容取 22 微法 ,電阻取 1千歐。 圖 復(fù)位電路 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 34 頁 鍵盤按鍵模塊 本設(shè)計使用的 單片機按鍵板，可以與單片機系統(tǒng)核心板進行連接，板子小巧，做工優(yōu)良，按鍵齊全，同時帶有外擴展插針。 使用 6*4 的按鍵鍵盤，可以對系統(tǒng)輸入各種定義好的指令 。 其元件圖如圖 所示。 圖 鍵盤元件電路圖 顯示模塊 LCD1602 特征及應(yīng)用 微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖 珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 LCD1602 的特性 +5V 電壓，對比度可調(diào) ； 內(nèi)含復(fù)位電路 ； 提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能 ； 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM； 內(nèi)建有 192 個 5X7 點陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM； 8 個可由用戶自定義的 5X7的字符發(fā)生器 CGRAM。 LCD1602 管腳功能 1602 采用標準的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為電源地 第 2 腳： VDD 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度 調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源K 100S W P BK 101S W P BK 102S W P BK 103S W P BR 160R 159R 158R 157+5K E Y 1K E Y 2K E Y 3K E Y 4 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 共 34 頁 時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度）。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負極 。 圖 為 LCD1602 引腳圖。 圖 LCD1602 引腳圖 LCD1602 顯示碼 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼 。 因為 1602 識別的是 ASCII 碼，試驗可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機編程中還可以用字符型常量或變量賦值。 圖 為 1602 的 16進制 ASCII 碼表地址 。 讀的時候，先讀左邊那列，再讀上面那行 。 LCD1602 的具體電路圖如 圖 所示。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 34 頁 圖 1602 的 16 進制 ASCII 碼表地址 圖 LCD 顯示器電路圖 通 信 模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，要使單片機測量的轉(zhuǎn)速能夠向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件電路中必須要考慮到單片機的發(fā)送部分，由 于單片機通過串口發(fā)送出來的是 TTL 邏輯電平（ 0V和 5V），而計算機 RS232 總線上輸入、輸出數(shù)據(jù)和控制信號為 +12V 左右的電壓，單片機要和 PC 的上位機通信就必須是電平一致，所以發(fā)送部分關(guān)鍵的部分是電平轉(zhuǎn)換和串口發(fā)送，電平轉(zhuǎn)換可以用模擬器件進行轉(zhuǎn)換 。 為了方便起見，本設(shè)計采用的是 MAX232 芯片，一個芯片加上它的外圍電路即可完成電平的轉(zhuǎn)換的工作。結(jié)構(gòu)簡單、方便容易，精確度高。我們要對其外圍電路進行設(shè)計，下面我們將詳細的敘述。 數(shù)據(jù)的傳輸： A15 A14 A13 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 34 頁 當電路工作于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)時， PC 機的 RTS 端輸出高電平，經(jīng) IC1 電平轉(zhuǎn)換打開IC3（ 74LS08）的與門 B1，使 PC 機 TXD 端輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)紅外發(fā)射電路發(fā)射出去； RTS信號 IC1 反相后作為 CTS 信號送入計算機，同 時還關(guān)閉與門 B2；使計算機不接收其它數(shù)據(jù)信號。 該必發(fā)器的數(shù)據(jù)傳輸速率最好設(shè)在 9600b/s 為宜，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? 器件的介紹： RS232C 是美國電氣工業(yè)協(xié)會推廣使用的一種串行通信總路線標準，是 DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如微機 )和 DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如 CRT)間傳 輸串行數(shù)據(jù)的接口總線。 RS232C最大傳輸距離為 15m，最高傳輸速率約 20kbps，信號的邏輯 0 電平為 +3V～ +15V。邏輯1 電平為 3V～ 15V。 其 特性 為 ： EIARS232C 對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定； 在 TxD 和 RxD 上：邏輯 1(MARK) =3V～ 15V 邏輯 0(SPACE)=+3～＋ 15V 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD 等控制線上： 信號有效（接通， ON 狀態(tài)，正電壓）＝ +3V～ +15V 信號無效（斷開， OFF 狀態(tài)，負電壓）＝ 3V～ 15V 連接器 DB9 DB9是 RS232 信號線的連接器，其連接器的機械特性見圖 ，表 所示 RS232信號線名稱、符號以及對應(yīng)在 DB9 上的針腳號。 表 RS232 信號線和 DB9 引腳關(guān)系 符 號 名 稱 引 腳 DCD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS RI 接收信號載波檢測 數(shù)據(jù)接收線 數(shù)據(jù)發(fā)送線 DTE 裝置數(shù)據(jù)就緒 公共地 DCE 裝置就緒 請求發(fā)送 清除發(fā)送 振鈴指示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 34 頁 圖 連接器的機械特性 3. MAX232 芯片 MAX232 芯片是美信（ MAXIM）公司專為 RS232 標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v 單電源供電。 其特點是 符合所有的 RS232C 技術(shù)標準 ； 只需要單一 +5V 電源供電 ； 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓 V+、 V； 功耗低，典型供電電流 5mA； 內(nèi)部集成 2 個 RS232C 驅(qū)動器 ； 高集成度，片外最低只需 4個電容即可工作。 其電路圖如圖 所示。 圖 通訊模塊電路圖 數(shù)據(jù)存儲模塊 存儲存儲器 AT24C02 是一個 2K 位串行 CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有 256 個 8 位字節(jié)， CMOS 技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗。 AT24C02 有一個 16 字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過 IIC 總線接口進行操作，有一個專門的寫保護功能。 其引腳圖如圖 所示。 RxD TxD 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 共 34 頁 圖 AT24C02 引腳圖 其電路圖如圖 所示。 圖 存儲模塊電路圖 表 AT24C02 管腳功能表 管腳名稱 功能 A0、 A A2 SDL SCL WP VCC VSS 器件地址選擇 串行數(shù)據(jù)、地址 串行時鐘 寫保護 +~ 工作電壓 地 AT24C02 的存儲容量為 2Kb，內(nèi)容分成 32 頁，每頁 8B，共 256B，操作時 采用 芯片尋址 的方式 ： AT24C02 的芯片地 址為 1010，其地址控制字格式為 1010A2A1A0R/W。其中 A2， A1， A0 可編程地址選擇位。 A2， A1， A0 引腳接高、低電平后得到確定的三位