【文章內(nèi)容簡介】 原理 本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)中，CPU既是運(yùn)算處理中心，又是控制中心，是控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的器件。本系統(tǒng)中選用與MCS51系列完全兼容的AT89C52單片機(jī)，AT89C52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本。 89C52的P2口輸出的矩形脈沖信號(hào)直接控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，兩臺(tái)電機(jī)需4個(gè)控制信號(hào)，一根信號(hào)線備用。工作臺(tái)上行程開關(guān)的檢測信號(hào)經(jīng)光電隔離器件后送到單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電機(jī)工作電路的隔離，起到了抗干擾和保護(hù)的作用，也有3個(gè)備用。工作臺(tái)工作時(shí)的指示燈則由P14P17和T0、T1控制，分別用于提示操作人員工作臺(tái)是在哪個(gè)坐標(biāo)上朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。 單片機(jī)控制單元模塊電路 2 光電耦合電路 電機(jī)的那個(gè)輸入信號(hào)先經(jīng)光電耦合器后送至單片機(jī)處理，這是由于步進(jìn)電機(jī)的大功率、高電平會(huì)對單片機(jī)產(chǎn)生較嚴(yán)重的干擾，不能直接把單片機(jī)產(chǎn)生的控制信號(hào)直接連在步進(jìn)電機(jī)上，需要進(jìn)行強(qiáng)弱電隔離。在實(shí)際運(yùn)用中，對于強(qiáng)弱電隔離一般采用電子開關(guān)方法或光電隔離的方法，在這里我們采用光電隔離的方法。光電耦合器件是把發(fā)光器件(如發(fā)光二極管)和光敏器件(如光敏三極管)集成在一起，通過光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電光和光電的轉(zhuǎn)換器件。 光電耦合電路 3 芯片介紹 設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能COMS8位單片機(jī)。它片內(nèi)含有8k bytes的可反復(fù)檫寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256 bytes的隨機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工川行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89C52基本外圍電路圖，其管腳功能如下： (1)電源引腳： Vcc(40引腳)：接+5V電源。 Vss(20引腳)：接地。 (2)時(shí)鐘引腳： 2個(gè)時(shí)鐘引腳XTALXTAL2外接晶體與片內(nèi)的反向放大器構(gòu)成了一個(gè)晶體振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。兩個(gè)引腳也可以外接獨(dú)立的晶體振蕩器。 XTAL1（19引腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳。該引腳內(nèi)部是一個(gè)反向放大器的輸入端，這個(gè)反向放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 XTAL1（18引腳）：接外部晶體的另一端，在該引腳的內(nèi)部接至內(nèi)部反向放大器的輸出端。若采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí)，該引腳接收時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)。 AT89C52的內(nèi)部邏輯框圖 (3)控制引腳： 此類引腳提供控制信號(hào)，有的引腳還有復(fù)用功能。 RST/VPD(9引腳)：RST（RESET）是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，在此引腳上加上持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位工作。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為≤。VPD為本引腳的第二功能，即備用電源輸入端。 ALE/PROG（30引腳）：ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作以后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低8位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號(hào)。PROG為本引腳的第二功能，為低電平有效。在對片內(nèi)EPROM型單片機(jī)編程寫入，此引腳作為編程脈沖輸入端。 PSEN（29引腳）：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端，為低電平有效。在單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 EA/VPP（31引腳）：EA功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端，為低電平有效。EA為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，反之則選擇片外程序存儲(chǔ)器。VPP為本引腳的第二功能。在對Flash閃速存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V或是+5V的編程允許電源。 (4)I/O口引腳： P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。 P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。 P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。 P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。除此之外，P3口還有第二功能，： P3口的第二功能（三） 串行通信模塊 串行通信有很多種，目前較常用的有RS23RS422和RS485，根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，RS232串行通信可以滿足要求，232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換使用已廣泛使用且效果良好的MAX232芯片。 1 RS232通信協(xié)議 （1）RS232C標(biāo)準(zhǔn)介紹 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)中，RS232C是目前最常用的一種串行通信接口。RS232C標(biāo)準(zhǔn)的全稱是EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對串行通信的連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能以及傳輸過程都進(jìn)行了明確的規(guī)定，適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在020kb/s范圍內(nèi)的通信。 RS232C的推薦最大電纜長度為15m，實(shí)際通信中可以以降低通信速率為代價(jià)適當(dāng)延長通信距離。如果要實(shí)現(xiàn)長距離的傳輸（數(shù)百米），需要使用專門的長線驅(qū)動(dòng)器來延長RS232C的通信距離。 （2）RS232C中的引腳定義和電氣特性 RS232C中定義了20根信號(hào)線，使用25芯D型連接器DB25實(shí)現(xiàn)，后來為了簡化串口的線路連接，出現(xiàn)了9芯D型連接器DB9。 DB9連接器引腳定義 DB9連接器信號(hào)說明引腳號(hào)符號(hào)縮寫方向說明1DCD輸入數(shù)據(jù)載波檢出2RXD輸入接受數(shù)據(jù)3TXD輸出發(fā)送數(shù)據(jù)4DTR輸出數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好5GND信號(hào)地6DSR輸入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒7RTS輸出請求發(fā)送8CTS輸入允許發(fā)送9RI輸入振鈴提示 RS232C標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性參數(shù)有帶37KΩ時(shí)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平、輸出開路時(shí)接受器的輸出邏輯、輸入經(jīng)300Ω接地時(shí)接收器的輸出邏輯和驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率等。不同于傳統(tǒng)的TTL等數(shù)字電路的邏輯電平，RS232C的邏輯電平以公共地為對稱，其邏輯“0”電平規(guī)定在+3V+25V之間，邏輯“1”電平規(guī)定在3V—25V之間，因此需要使用正負(fù)極性的雙電源供電。由于其與TTL等數(shù)字電路的邏輯電平不兼容，因此二者之間的連接必須使用電平轉(zhuǎn)換。一般使用中，只需要連接好TXD、RXD、DSR、RTS、GND5根線即可正常通信。如果去掉握手信號(hào)，最少使用3根線即可實(shí)現(xiàn)正常的串口