【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部件的集成芯片。單片機(jī)的出現(xiàn)要?dú)w功與大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，就組織和功能而言，它如一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)部集成了中央處理器，隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、只讀程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入輸出（I/O）接口電路和串行通信接口等主要功能部件。這里的 51 單片機(jī)指的是Intel 公司的 MCS51 系列單片機(jī)，屬于這一系列的單片機(jī)芯片有許多種，如8051/8058031/8038752/8751 等，他們的基本組成、基本性能、指令系統(tǒng)都是相同的。（1）MCS51 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)是在一塊芯片中繼承了 CPU、RAM 、ROM 、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多功能 I/O 接口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件的大規(guī)模集成電路，又稱 MCU。51 系列單片機(jī)內(nèi)包含下列幾個(gè)部件：1 個(gè) 8 為 CPU。1 個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。4KB ROM 程序存儲(chǔ)器。128B RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?；趩纹瑱C(jī)的光控自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)14可尋址 64KB 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 64KB 外部程序存儲(chǔ)器的控制電路。32 條可編程的 I/O 線（4 個(gè) 8 位并行 I/O 接口） 。2 個(gè) 16 位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。1 個(gè)可編程全雙工串行接口。5 個(gè)中斷源、2 個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。51 系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 7 所示，各個(gè)功能部件由內(nèi)部總線連接在一起。程序存儲(chǔ)器部分用 ROM 代替即為 8051/8052；用 EPROM 代替即為 8751/8752；若去掉 ROM 即為8031/8032；用 FLASH EPROM 代替即為 89C51/89S52。 基準(zhǔn)頻率源 脈沖技術(shù)輸入 振蕩器及定時(shí)電路4 K B / 8 K B 程序存儲(chǔ)器1 2 8 B / 2 5 6 B 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2 / 3 個(gè) 1 6 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器C P U6 4 K B 總線擴(kuò)展控制可編程 I / O 接口 可編程串行接口外部中斷 控制 并行 I/O接口 串行輸入 串行輸出 圖 7 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（2）引腳功能有總線擴(kuò)展的 51 單片機(jī)有 44 個(gè)引腳的方形封裝形式和 40 個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式，本文用 40 個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式， 40 個(gè)引腳封裝的引腳圖如圖 8，各引腳的功能說明如下。AT89C52 的引腳: A T89C52 單片機(jī) 40 腳基于單片機(jī)的光控自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)15哥 G ND 2 XTAL1, XTAL2 2RESET 1EA/Vpp 1ALE/PROG 1PSEN 1— 8— 8 — 8— 8 圖 8 AT89C52 單片機(jī)引腳圖GND：接地端。VCC：電源端，接 +5V。XTAL1：接外部晶體的一個(gè)引腳。CHMOS 單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。XTAL2：接外部晶體的一個(gè)引腳。HMOS 單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。RST：①?gòu)?fù)位信號(hào)輸入。②VCC 掉電后，此引腳可接備用電源，低功耗條件下保持內(nèi)部RAM 中的數(shù)據(jù)。ALE/RPOG：①地址鎖存允許。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳的輸出信號(hào) ALE 用于鎖存 P0 端口的低 8 位地址。 ALE 輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6。②對(duì) 8751 單片機(jī)片內(nèi)EPROM 編程時(shí)，編程脈沖由該引腳接入。PSEN：程序存儲(chǔ)器允許。輸出讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。取指令操作期間，PSEN 的頻率為振蕩頻率的 1/6；但若此期間有訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作時(shí)，則有一個(gè)機(jī)器周期中的PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP： ①EA=0，單片機(jī)只訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì) 8031 單片機(jī)此引腳必須接地。EA=1，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的 8XX51 單片機(jī)，此引腳應(yīng)接高電平，但若地址值超過 4KB 范圍，單片機(jī)將自動(dòng)訪問外部程序存儲(chǔ)器。②在 8751 單片機(jī)內(nèi)EPROM 編程期間，此引腳接入 21V 編程電源 VPP?；趩纹瑱C(jī)的光控自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)16～: P0 數(shù)據(jù)/低八位地址復(fù)用總線端口。具有雙重功能：①可以作為輸入/ 輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備。②在有外接存儲(chǔ)器和 I/O 接口時(shí)常作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)總線，即低 8 位地址與數(shù)據(jù)線分時(shí)使用 P0 口。此低 8 位地址由 ALE 信號(hào)的下跳沿使它鎖存到外部地址鎖存器中，爾后，P0 口出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息?！篜1 靜態(tài)通用端口。具有單一接口功能，P1 口每一位都能作為可編程的輸入或輸出口線?！篜2 高八位地址總線動(dòng)態(tài)端口。具有雙重功能：①作為輸入/ 輸出口使用，外接輸入/輸出設(shè)備。②在有外接存儲(chǔ)器和 I/O 接口時(shí)，作為系統(tǒng)的地址總線，輸出高 8 位地址，與 P0 口低 8 位地址一起組成 16 位地址總線。對(duì)于內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)來說， P2 口只作為地址總線使用，而不作為 I/O 接口。～：P3 雙功能靜態(tài)端口，①可以作為輸入/ 輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備。②作為第二功能使用時(shí)，每一位功能定義如表 3 所示端口引腳端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入線) TXD(串行輸出線) INT0（外部中斷 0 輸入線） INT1（外部中斷 1 輸入線） T0（定時(shí)器 0 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） T1（定時(shí)器 1 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出 ) 表 3 P3 口 第 二 功 能 說 明(3)單 片 機(jī) 本 身 的 微 小 電 路基于單片機(jī)的光控自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)17圖 9 單片機(jī)的微小系統(tǒng)連線圖上 圖 為 單 片 機(jī) 的 小 系 統(tǒng) ， 包 含 片 內(nèi) 振 蕩 電 路 和 復(fù) 位 電 路 。片 內(nèi) 振 蕩 電 路 ： 通 常 外 接 一 個(gè) 晶 振 ， 兩 個(gè) 電 容 ， 電 容 值 取 值 范 圍 15~45pf,取 值 范 圍晶 振 值 0~24MHZ。 時(shí) 鐘 電 路 為 單 片 機(jī) 產(chǎn) 生 時(shí) 序 脈 沖 ， 單 片 機(jī) 所 有 運(yùn) 動(dòng) 與 控 制 過 程 都 是 在 統(tǒng)一 的 時(shí) 序 脈 沖 驅(qū) 動(dòng) 下 進(jìn) 行 的 ， 時(shí) 鐘 電 路 好 比 人 的 心 臟 ， 如 果 人 的 心 臟 停 止 工 作 ， 則 人 就 沒 有生 命 了 ， 同 樣 ， 如 果 單 片 機(jī) 的 時(shí) 鐘 電 路 停 止 工 作 ， 那 么 單 片 機(jī) 也 就 停 止 運(yùn) 行 了 。復(fù) 位 電 路 ： 當(dāng) 振 蕩 器 運(yùn) 行 時(shí) ， 在 此 引 腳 上 出 現(xiàn) 2 個(gè) 機(jī) 器 周 期 以 上 的 高 電 平 使 單 片 機(jī) 復(fù) 位 ，一 般 在 此 引 腳 與 VSS 之 間 接 一 個(gè) 下 拉 電 阻 ， 與 VCC 引 腳 之 間 接 一 個(gè) 電 容 ， 單 片 機(jī) 復(fù) 位 后 ，從 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 0000H 單 元 執(zhí) 行 程 序 ， 并 初 始 化 一 些 專 用 寄 存 器 為 復(fù) 位 狀 態(tài) 值 。 本 文 中 單 片機(jī) 復(fù) 位 電 路 的 連 接 如 上 圖 ： 外 接 一 個(gè) 10μf 電 容 和 10KΩ 電 阻 ， 分 為 上 電 復(fù) 位 電 路 和 手 動(dòng) amp。上 電 復(fù) 位 電 路 ， 本 文 用 的 是 手 動(dòng) amp。上 電 復(fù) 位 電 路 。 執(zhí) 行 單 元 模 塊 設(shè) 計(jì) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分amp。 amp。行程開關(guān)（ 1） L298 芯 片 介 紹L298 為 意 大 利 SGS 半 導(dǎo) 體 公 司 生 產(chǎn) 的 雙 全 橋 步 進(jìn) 電 機(jī) 專 用 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 ( Dual FullBridge Driver ) ， 內(nèi) 部 包 含 4 信 道 邏 輯 驅(qū) 動(dòng) 電 路 ， 是 一 種 二 相 和 四 相 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 專 用 驅(qū) 動(dòng) 器 ， 可 同基于單片機(jī)的光控自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)18時(shí) 驅(qū) 動(dòng) 2 個(gè) 二 相 或 1 個(gè) 四 相 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 內(nèi) 含 二 個(gè) HBridge 的 高 電 壓 、 大 電 流 雙 全 橋 式 驅(qū)動(dòng) 器 ， 接 收 標(biāo) 準(zhǔn) TTL 邏 輯 準(zhǔn) 位 信 號(hào) ， 可 驅(qū) 動(dòng) 46V、 2A 以 下 的 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 且 可 以 直 接 透 過 電源 來 調(diào) 節(jié) 輸 出 電 壓 ； 此 芯 片 可 直 接 由 單 片 機(jī) 的 IO 端 口 來 提 供 模 擬 時(shí) 序 信 號(hào) ， L298 之 接 腳如 圖 9 所 示 ， OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之 間 接 步 進(jìn) 電 機(jī) ； input1~input4 輸 入 控 制電 位 來 控 制 電 機(jī) 的 正 反 轉(zhuǎn) ； Enable 則 控 制 電 機(jī) 停 轉(zhuǎn) 。 本 文 主 要 采 用 L298 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 ， 通 過單 片 機(jī) 的 I/O 輸 入 改 變 芯 片 控 制 端 的 電 平 ， 即 可 以 對(duì) 電 機(jī) 進(jìn) 行 正 反 轉(zhuǎn) ， 停 止 的 操 作 。 圖 10 L298 內(nèi)部邏輯圖輸 入 引 腳 與 輸 出 引 腳 的 邏 輯 關(guān) 系 表 （ ENB 引 腳 與 ENA 引 腳 同 ） ：L298 功能引腳模塊Ｅ NＡ IN1 IN2 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)0 停止1 1 0 正轉(zhuǎn)1 0 1 反轉(zhuǎn)1 1 1 剎停1 0 0 停止表 4 L298 功 能 引 腳 模 塊基于單片機(jī)的光控自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)19圖 11 L298 引腳圖（2）芯片（采用 powerso20 封裝）引腳說明：+5V： 芯片電壓 5V。功率電源電壓, 此引腳與地必須連接 100nF 電容器VCC：電機(jī)電壓，最大可接 50V。邏輯電源電壓。 此引腳與地必須連接 100nF 電容器GND：共地接法。EnA， EnB:接控制使能端高電平有效，E NA、 ENB 分別為 IN1 和 IN IN3 和 IN4 的使能端。IN1~ IN4： 輸 入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn),輸入端電平和輸出端電平是對(duì)應(yīng)的。OUT1~ OUT4：輸出端，接電機(jī)。L298 需要從外部接兩個(gè)電壓，一個(gè)是給電機(jī)的，另一個(gè)給 L298 芯片的。圖 12 雙四拍模式波形圖（3）位置開關(guān)（行程開關(guān)）步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的位置的末端分別安裝行程開關(guān)，當(dāng)窗簾運(yùn)動(dòng)到末端