【文章內(nèi)容簡介】 PLCC，本設(shè)計(jì)采 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁用 PDIP 封裝形式的 AT89S52 單片機(jī)，其引腳排列如圖 所示。 圖 PDIP 封裝的 AT89S52 引腳排列圖該芯片各引腳的名稱、序列號及簡要功能說明如表 所示。表 采用 PDIP 封裝形式的 AT89S52 單片機(jī)各引腳及功能說明序號 引腳名稱 引腳序號 功能說明1 P0 口 32~39 8 位并行雙向的 I/O 口，訪問外部存儲器時(shí)，可作為低 8 位地址線/數(shù)據(jù)總線復(fù)用 2 P1 口 1~8 用戶使用的通用 I/O 口，準(zhǔn)雙向 8 位，編程和校驗(yàn)時(shí)作為低 8位地址線， 和 引腳另有第二功能3 P2 口 21~28 通用 8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，訪問外部存儲器時(shí)，可作為高 8 位地址線4 P3 口 10~17 8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，還提供了一些第二功能5 /VPPEA31 訪問芯片內(nèi)部和芯片外部程序存儲器的選擇信號6 RST 9 復(fù)位信號輸入端，高電平有效7 ALE/ PROG30 低 8 位地址鎖存信號/編程脈沖輸入8 SN29 外部程序存儲器讀選通信號，低電平有效9 VCC 40 電源電壓的輸入引腳，~10 XTAL2 XTAL118~19 芯片內(nèi)震蕩器反相放大器的輸出端和輸入端11 GND 20 電源接地引腳 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 P0 口 39~32 引腳：P0 口是 8 位并行、雙向、漏極開路型輸出的 I/O 口，也即地址I/O 數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，可以能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，該口內(nèi)無上拉電阻，由兩個(gè) MOS 管串接，既可以斷開漏極輸出又可以處于高阻態(tài)，因此稱為雙向、漏極開路 I/O 口。對外程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行訪問時(shí)，該口作為低 8 位地址線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。在對片內(nèi) F1ash 存儲器編程時(shí)，該口作為接收指令的字節(jié)代碼，而在程序校驗(yàn)時(shí)需，要求外接 10kΩ的上拉電阻。該口作為通用 I/O 口使用時(shí)，需要外接上拉電阻。作為輸入口使用時(shí)，需對每個(gè)引腳寫入 1 成為高阻抗輸入口，這時(shí)該口為準(zhǔn)雙向 I/O 口。P1 口 1~8 引腳：Pl 是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位、雙向 I/O 口，Pl 口的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路，當(dāng)編程和校驗(yàn)程序時(shí)定義為，該口定義為低 8 位的地址線。將每個(gè)引腳置成高電平 1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。引腳 同時(shí)還是定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入，引腳 同時(shí)還是定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T2 捕獲/重裝操作的控制信號。P2 口 21~28 引腳：P2 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。將每個(gè)引腳置成高電平 1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX@Ri 指令）時(shí)，P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū) P2 寄存器的內(nèi)容） ，在整個(gè)訪問期間不改變。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高字節(jié)地址和一些控制信號。P3 口 10~17：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位、雙向 I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。將該口的各引腳置成 1 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL） 。P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它還具有的第二功能，其具體第二功能如表 所示。此外 P3 口還能接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST 復(fù)位端口 9 引腳：該引腳為復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位。當(dāng)定時(shí)監(jiān)視器 WDT（看門狗）溢出，將使該引腳輸出高電平并持續(xù) 98 個(gè)振蕩周期。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10頁 表 P3 口的引腳的第二功能端口引腳 第二功能 說 明 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0外部中斷 0 請求 1外部中斷 1 請求 T0 定時(shí)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入 T1 定時(shí)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入 WR外部 RAM 寫選通 D外部 RAM 讀選通 ALE/PROG 端口 30 引腳：低字節(jié)地址鎖存允許信號 /編程脈沖輸入端。當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)地址到外接地址鎖存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)復(fù)用。在非訪問外圍器件期間，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘信號或用于定時(shí)目的。如若在對 F1ash 存儲器編程期間，該引腳還用作編程脈沖輸入（ ） 。如果有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH 單元的PROGD0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只一條 M0VX 和 M0VC 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱信號拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。：程序儲存允許（ ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)PSENPSENAT89S52 的 CPU 讀取外部程序存儲器取指令代碼（或數(shù)據(jù)）時(shí)，被讀取的指令代碼被送到 P0 口。每個(gè)機(jī)器周期兩次 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 信號。/VPP 端口 31 引腳： 為訪問芯片內(nèi)部和芯片外部程序存儲器的選擇信號。EAEA為低電平（接地）時(shí)，對程序存儲器的操作限定在外部程序存儲器進(jìn)行，地址為0000H~FFFFH。 端為高電平（接電源電壓 VCC）時(shí)，CPU 首先從芯片內(nèi)部程序存儲器（地址為 0000H~FFFFH）的 0000H 單元開始讀取存儲的指令代碼，如果芯片外部有擴(kuò)展的程序存儲器，則 CPU 在執(zhí)行完芯片內(nèi)部程序存儲器種的程序后，自動(dòng)轉(zhuǎn)向去執(zhí)行外部程序存儲器中的程序。VPP 為片內(nèi) Flash 存儲器的編程電壓。對片內(nèi) Flash 存 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11頁儲器進(jìn)行編程時(shí)，該引腳接編程電壓 VPP（5V 或 12V） ，對編程程序進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，該引腳接電源電壓 VCC。XTAL1 端口 19 引腳：芯片內(nèi)振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2 端口 18 引腳：芯片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。存儲器結(jié)構(gòu)：AT89S52 單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，各自又有芯片內(nèi)和擴(kuò)展部分，因此 AT89S52 單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)共分為 4 部分，即片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。程序存儲器：如果 引腳接地（GND） ，全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在EAAT89S52，假如 接至電源電壓（ VCC） ，程序首先執(zhí)行地址從0000H－0FFFH （4KB ）內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為 1000H－FFFFH（60KB）的外部程序存儲器。數(shù)據(jù)存儲器：AT89S51 的具 128 字節(jié)的內(nèi)部 RAM，這 128 字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行，128 字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間。 晶體振蕩器特性：AT89S52 一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。此外，外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 Cl、C2 接在放大器的反饋回路構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 Cl、C2 雖然沒十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF177。10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。10pF。當(dāng)然，用戶也可以采用外部時(shí)鐘。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2 則懸空。由于外部時(shí)鐘信號是通過一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號的，所以對外部時(shí)鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。Flash 閃速存儲器的并行編程：AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部 8KB 字節(jié)的可快速編程的Flash 存儲陣列。編程方法可通過傳統(tǒng)的 EPROM 編程器使用高電壓（+12V ）和協(xié)調(diào)的控制信號進(jìn)行編程。編程方法：AT89S52 的代碼是逐一字節(jié)進(jìn)行編程的。編程前，須設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號，AT89S52 編程方法如下：首先在地址線上加上要編程單元的地址信號， 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12頁其次在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)，進(jìn)而激活相應(yīng)的控制信號，再者將 EA/Vpp端加上+12V 編程電壓，此外在每對 Flash 存儲陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位，加上 ALE/PROG 編程脈沖。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)的，大多數(shù)約為50μs。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù)以上步驟，直到全部文件編程結(jié)束。 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 AT89S52 單片機(jī)構(gòu)成了控制系統(tǒng)的核心，其基本模塊就主要包括復(fù)位電路和晶體震蕩電路。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，單片機(jī)的 P0 口、 P1 口、P2 口、P3 口全部參與系統(tǒng)工作，單片機(jī)最小系統(tǒng)的接線如圖 所示。圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13頁 單片機(jī) I/O 口分配及實(shí)現(xiàn)的功能? P0 口的全部端口主要用于負(fù)責(zé)處理 LGM12641BS1R 液晶顯示器的讀寫數(shù)據(jù)/ 命令。? P1 口的全部端口主要用于外接矩陣鍵盤電路并由此通過程序的設(shè)定進(jìn)行鍵盤的掃描。? P2 口的全部端口主要用于負(fù)責(zé)處理輸出脈沖給控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2022A 從而讓其工作。? P3 口的部分端口用于 LGM12641BS1R 液晶顯示器的控制使能端以控制實(shí)現(xiàn)液晶顯示器的讀寫操作功能，既與 LGM12641BS1R 液晶顯示器的的使能位端口相接。部分用于串口通信模塊的連接，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)的雙向通信和程序的下載。 步進(jìn)電機(jī)簡介步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，因此可以通過控制脈沖數(shù)來控制角位移，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的?？傮w上說，步進(jìn)電機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)：可以用數(shù)字信號直接進(jìn)行開環(huán)控制，控制簡單；在需要更高控制精度時(shí)可進(jìn)行閉環(huán)控制；位移與脈沖信號數(shù)對應(yīng)，沒有角累積誤差，能精確定位；具有優(yōu)秀的啟停響應(yīng)，可以瞬間啟動(dòng)和急速停止；具有優(yōu)秀的反轉(zhuǎn)響應(yīng)；改變脈沖的順序，可以方便地改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向；停止時(shí)也可以保持轉(zhuǎn)矩，無刷、造價(jià)較低、可靠性高。但是，步進(jìn)電機(jī)也存在如下缺點(diǎn)：難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩，不宜用作高速轉(zhuǎn)動(dòng)；在體積、重量方面沒有優(yōu)勢，能源利用率低；超過負(fù)載時(shí)會破壞同步，高速工作時(shí)會發(fā)出振動(dòng)和噪聲。 步進(jìn)電機(jī)的分類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很多，從廣義上講，步進(jìn)電機(jī)的類型分為機(jī)械式、電磁式和組合式三大類型。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分，電磁式步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB) 三大類；按相數(shù)分則可分為單相、兩相、三相以及三相以上。目前使用最為 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14頁廣泛的是反應(yīng)式和混合式步進(jìn)電機(jī)，而工業(yè)上廣泛使用的是三相步進(jìn)電機(jī)。1．反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(Variable Reluctance，簡稱 VR)，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由高導(dǎo)磁材料構(gòu)成的齒狀轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子中沒有繞組。它的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，步距角可以做得很小，一般為 176。，但動(dòng)態(tài)性能相對較差，噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出。2．永磁式步進(jìn)電機(jī)(Permanent Mag，簡稱 PM)永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個(gè)磁源。轉(zhuǎn)子的極數(shù)和定子的極數(shù)相同，且用轉(zhuǎn)子和定子之間的吸引力和排斥力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)；由于它的出力大，所以步距角比較大，一般為176。或 15176。由于它輸出轉(zhuǎn)矩大，故動(dòng)態(tài)性能好，消耗功率小(相比反應(yīng)式)，但啟動(dòng)運(yùn)行頻率較低，而且還需要正負(fù)脈沖供電。3．混合式步進(jìn)電機(jī)(Hybrid，簡稱 HB)，混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)?；旌鲜脚c傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。由于永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪聲低、低頻且振動(dòng)小。這種電動(dòng)機(jī)最初是作為一種低速驅(qū)動(dòng)用的交流同步機(jī)設(shè)計(jì)的，后來發(fā)現(xiàn)如果各相繞組通以脈沖