【文章內(nèi)容簡介】 片機的優(yōu)點考 慮 到 經(jīng) 濟 和 可 靠 性 的 要 求 ， 本 設(shè) 計 中 采 用 AT89C51 單 片 機 ， 它 宏 晶 科 技 設(shè) 計 生 產(chǎn) 的 單時 鐘 /機 器 周 期 （ 1T） 的 單 片 機 。 是 高 速 /低 功 耗 /超 強 抗 干 擾 的 新 一 代 8051 單 片 機 。 指 令 代碼 完 全 兼 容 傳 統(tǒng) 8051， 但 速 度 快 812 倍 ， 速 度 快 ， 1 個 時 鐘 /機 器 周 期 ， 可 用 低 頻 率 晶 振 。輸 入 輸 出 口 多 ， 最 多 有 40 個 I/O。 它以其獨特的低成本，小體積廣受歡迎，當(dāng)然其易編程也是不可多得的優(yōu)點。2 AT89C51 單片機參數(shù)及特性 AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM ） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，AT89C52 單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 步進電機工 作 電 壓 ： —Flash 程 序 存 儲 器 字 節(jié) ： 4K定 時 器 T0、 T1： 有中 斷 優(yōu) 先 級 ： 23 AT89C51 單片機的引腳功能AT89C51 單片機的 40 引腳配置圖：圖 2 PDIP 封裝的 AT89C51 引腳圖AT89C51 為 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和 XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和 VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V 電源的正負端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中，P0 端口（32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為 IR 輸入端，10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1的 SDAS（18 腳）和 SCLS（19 腳）端口，12 腳、27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能 【1】 。 驅(qū) 動 電 路 的 芯 片 選 擇1 TB6560AHQ1 TB6560AHQ 的選用TB6560AHQ 是東芝 2022 年主推的步進電機驅(qū)動芯片（TB6560AFG 在國內(nèi)應(yīng)用較少），芯片集成度高、外圍電路簡單、可靠性高，適于驅(qū)動 57 電機和部分 86 步進電機，最大細分時的轉(zhuǎn)速范圍從0 rpm 到 300 rpm，可大大降低步進電機驅(qū)動器的成本。2 TB6560AHQ 的優(yōu)勢（1）電機振動小噪音低：因為芯片自帶 16 細分可選，足夠滿足每分鐘 0 轉(zhuǎn)到幾百轉(zhuǎn)的應(yīng)用要求。（2）直插式驅(qū)動器散熱容易：芯片背面的金屬散熱片足以獨立支持小電流驅(qū)動的散熱要求；如需要驅(qū)動電流大于 ，則只需適當(dāng)擴展散熱面積就能滿足要求。（3）支持各種步進電機選型：客戶可選擇力矩稍大的混合式或永磁式步進電機，使電機工作在允許最大轉(zhuǎn)矩的百分之 30 至 50 之間，電機成本幾乎不變；TB6560AHQ 芯片提供的多檔電流衰減模式，用以支持不同動力參數(shù)的步進電機。2 6N137圖 3 6N137 外 觀 圖優(yōu)點：6 N137 光 耦 合 器 是 一 款 用 于 單 通 道 的 高 速 光 耦 合 器 ， 其 內(nèi) 部 有 一 個 850 nm 波 長AlGaAs LED 和 一 個 集 成 檢 測 器 組 成 ， 其 檢 測 器 由 一 個 光 敏 二 極 管 、 高 增 益 線 性 運 放 及 一 個 肖 特基 鉗 位 的 集 電 極 開 路 的 三 極 管 組 成 。 具 有 溫 度 、 電 流 和 電 壓 補 償 功 能 ， 高 的 輸 入 輸 出 隔 離 ，LSTTL/TTL 兼 容 ， 高 速 (典 型 為 10MBd)， 5mA 的 極 小 輸 入 電 流 。特性：① 轉(zhuǎn) 換 速 率 高 達 10MBit/s。② 擺 率 高 達 10kV/us。③ 扇 出 系 數(shù) 為 8。④ 邏 輯 電 平 輸出 。⑤ 集 電 極 開 路 輸 出 。工 作 參 數(shù) ： 最 大 輸 入 電 流 ， 低 電 平 ： 250uA 最 大 輸 入 電 流 ， 高 電 平 ：15mA 最 大 允 許 低 電 平 電 壓 (輸 出 高 )： 最 大 允 許 高 電 平 電 壓 ： Vcc 最 大 電 源 電 壓 、 輸 出 ： 扇 出 (TTL 負 載 )： 8 個 (最 多 ) 工 作 溫 度 范 圍 ： 40176。C to +85176。C 典 型 應(yīng) 用 ： 高 速 數(shù) 字開 關(guān) ， 馬 達 控 制 系 統(tǒng) 和 A/D 轉(zhuǎn) 換 等 簡 單 的 原 理 如 圖 221 所 示 ， 若 以 腳 2 為 輸 入 ， 腳 3 接 地 ，則 真 值 表 如 附 表 所 列 ， 這 相 當(dāng) 于 非 門 的 傳 輸 ， 若 希 望 在 傳 輸 過 程 中 不 改 變 邏 輯 狀 態(tài) ， 則 從 腳 3輸 入 ， 腳 2 接 高 電 平 。 　 　 6N137 真 值 表 輸 入 使 能 輸 出 　 　 H H L 　 　 L H H 　 　 H L H 　 　 L L H 3 PC817優(yōu)點：P C817 光 電 耦 合 器 廣 泛 用 在 電 腦 終 端 機 ， 可 控 硅 系 統(tǒng) 設(shè) 備 ， 測 量 儀 器 ， 影 印 機 ， 自動 售 票 ， 家 用 電 器 ， 如 風(fēng) 扇 ， 加 熱 器 等 電 路 之 間 的 信 號 傳 輸 ， 使 之 前 端 與 負 載 完 全 隔 離 ， 目 的在 于 增 加 安 全 性 ， 減 小 電 路 干 擾 ， 簡 化 電 路 設(shè) 計 。特性：1 .電 流 傳 輸 比 (CTR: MIN. 50% at IF=5mA ,VCE=5V) 隔 離 電 壓 :5000V 有 效值 湊 型 雙 列 直 插 封 裝 ,PC817 為 單 通 道 光 耦 ,PC827 為 雙 通 光 光 耦 ,PC837 為 三 通 道 ,PC847 為 四 通 道 光 耦 .4 LM317優(yōu)點：L M117/LM317 是 美 國 國 家 半 導(dǎo) 體 公 司 的 三 端 可 調(diào) 正 穩(wěn) 壓 器 集 成 電 路 。LM117/LM317 的 輸 出 電 壓 范 圍 是 至 37V， 負 載 電 流 最 大 為 。 它 的 使 用 非 常 簡 單 ，僅 需 兩 個 外 接 電 阻 來 設(shè) 置 輸 出 電 壓 。 此 外 它 的 線 性 調(diào) 整 率 和 負 載 調(diào) 整 率 也 比 標 準 的 固 定 穩(wěn) 壓 器好 。 LM117/LM317 內(nèi) 置 有 過 載 保 護 、 安 全 區(qū) 保 護 等 多 種 保 護 電 路 。特性：通 常 LM117/LM317 不 需 要 外 接 電 容 ， 除 非 輸 入 濾 波 電 容 到 LM117/LM317 輸 入端 的 連 線 超 過 6 英 寸 （ 約 15 厘 米 ） 。 使 用 輸 出 電 容 能 改 變 瞬 態(tài) 響 應(yīng) 。 調(diào) 整 端 使 用 濾 波 電 容能 得 到 比 標 準 三 端 穩(wěn) 壓 器 高 的 多 的 紋 波 抑 制 比 。 LM117/LM317 能 夠 有 許 多 特 殊 的 用 法 。 比 如把 調(diào) 整 端 懸 浮 到 一 個 較 高 的 電 壓 上 ， 可 以 用 來 調(diào) 節(jié) 高 達 數(shù) 百 伏 的 電 壓 ， 只 要 輸 入 輸 出 壓 差 不 超過 LM117/LM317 的 極 限 就 行 。 當(dāng) 然 還 要 避 免 輸 出 端 短 路 。 還 可 以 把 調(diào) 整 端 接 到 一 個 可 編 程 電 壓上 ， 實 現(xiàn) 可 編 程 的 電 源 輸 出 。 可 調(diào) 整 輸 出 電 壓 低 到 。 保 證 輸 出 電 流 。 典 型 線 性調(diào) 整 率 %。 典 型 負 載 調(diào) 整 率 %。 80dB 紋 波 抑 制 比 。 輸 出 短 路 保 護 。 過 流 、 過 熱 保 護 。調(diào) 整 管 安 全 工 作 區(qū) 保 護 。 標 準 三 端 晶 體 管 封 裝 。圖 4 LM317 原 理 圖5 反 相 器 74LS04優(yōu) 點 ： 工 作 速 度 快 帶 負 載 能 力 強 傳 輸 特 性 好特性：74LS04 是 6 非門(反相器)他的工作電壓 5V，他的內(nèi)部含有 6 個 s 反相器，74LS04 的作用就是反相把 1 變成 0，平時在使用中請注意不要芯片的管腳順序搞錯了[6]，圖 5 為芯片的管腳圖。圖 5 74ＬＳ０４引腳圖 測試電路的芯片選擇1 開 關(guān) 型 霍 爾 傳 感 器 CS3020優(yōu) 點 :霍 爾 器 件 具 有 許 多 優(yōu) 點 ， 它 們 的 結(jié) 構(gòu) 牢 固 ， 體 積 小 ， 重 量 輕 ， 壽 命 長 ， 安 裝 方 便 ， 功耗 小 ， 頻 率 高 （ 可 達 1MHZ） ， 耐 震 動 ， 不 怕 灰 塵 、 油 污 、 水 汽 及 鹽 霧 等 的 污 染 或 腐 蝕 。 霍爾 線 性 器 件 的 精 度 高 、 線 性 度 好 ； 霍 爾 開 關(guān) 器 件 無 觸 點 、 無 磨 損 、 輸 出 波 形 清 晰 、 無 抖 動 、 無回 跳 、 位 置 重 復(fù) 精 度 高 （ 可 達 μ m 級 ） 。 取 用 了 各 種 補 償 和 保 護 措 施 的 霍 爾 器 件 的 工 作 溫 度 范圍 寬 ， 可 達 － 55℃ ～ 150℃ 。 CS3020 電 壓 電 源 范 圍 寬 ， 可 用 市 售 的 小 磁 鋼 來 驅(qū) 動 ， 無 可 動 部 件可 靠 性 高 ， 尺 寸 小 抗 環(huán) 境 應(yīng) 力 ， 可 直 接 和 雙 極 或 COMS 邏 輯 電 路 接 口 。特 性 ： 開 關(guān) 型 霍 爾 傳 感 器 可 分 為 單 穩(wěn) 態(tài) 和 雙 穩(wěn) 態(tài) ， 內(nèi) 部 均 有 5 個 部 分 ， 即 由 穩(wěn) 壓 源 、 霍爾 電 勢 發(fā) 生 器 、 差 分 放 大 器 、 施 密 特 觸 發(fā) 器 以 及 輸 出 級 組 成 。 雙 穩(wěn) 態(tài) 傳 感 器 具 有 兩 組 對 稱 的 施密 特 整 形 電 路 。 圖 6 是 單 穩(wěn) 態(tài) 開 關(guān) 集 成 霍 爾 元 件 UGN3020 的 功 能 圖 及 輸 出 特 性 。N S S圖 6 UGN3020 功能特性曲線3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 電機驅(qū)動電路 圖 7 驅(qū) 動 電 路 原 理 圖以單片機為核心，輸出脈沖信號到驅(qū)動器使得步進電機能按要求轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動并且具有細分，提高步進電機精度。利用霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)速并用數(shù)碼管輸出結(jié)果。通過 、 來控制各線圈的接通與切斷。開機時，、 均為高