【文章內容簡介】 50K/S),針對電機控制，強干擾場合。增強型8051 CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。由于STC12C5A60S2具有以下優(yōu)點：1. 無法解密，采用宏晶最新第六代加密技術2. 超強抗干擾，整機輕松通過2萬伏經(jīng)典測試3. 速度快、1個時鐘/機器周期，可用低頻晶振，大幅降低EMI4. 超低功耗5. 輸入/輸出口多，做多有44個I/O口，A/D做按鍵掃描還可以節(jié)省很多I/O6. 在系統(tǒng)可編程，無需編程器，無需仿真器，可遠程升級7. 內部集成高可靠復位電路，外部復位電路可徹底省掉，當然也可以繼續(xù)用外部復位電路。所以，本設計最終選擇方案二，以STC12C5A60S2作為本系統(tǒng)的控制芯片。電機轉動速度的數(shù)字檢測基本方法是利用與電動機同軸連接的光電脈沖發(fā)生器的輸出脈沖頻率與轉速成正比的原理[1]。根據(jù)脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖速度和序列,測量轉速和判別其轉動方向。根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉速測量的方法主要有:M法(測頻法) 、T 法(測周期法) 和MPT 法(頻率P周期法) 。方案一：M法(測頻法)選擇M法測速。M法是在規(guī)定的檢測時間內,通過檢測光電脈沖發(fā)生器所產生的脈沖信號的個數(shù)來確定轉速。雖然檢測時間一定,但檢測的起止時間具有隨機性,因此M法測量轉速在極端情況下會產生士1 個轉速脈沖的誤差。當被測轉速較高或電機轉動一圈發(fā)出的轉速脈沖信號的個數(shù)較大時,才有較高的測量精度,因此M 法適合于高速測量。方案二：T 法(測周期法)選擇T法測速。T法是通過測量光電脈沖發(fā)生器所產生的相鄰兩個轉速脈沖信號的時間來確定轉速。相鄰兩個轉速脈沖信號時間的測量是采用對已知高頻脈沖信號進行計數(shù)來實現(xiàn)的。在極端情況下,時間的測量會產生士1 個高頻脈沖周期,因此T 法在被測轉速較低(相鄰兩個轉速脈沖信號時間較大) 時,才有較高的測量精度,所以T 法適合于低速測量。方案三：M/T 法(頻率P周期法)選擇M/T法測速。M/T法是通過同時測量檢測時間和在此檢測時間內光電脈沖發(fā)生器所產生的轉速脈沖信號的個數(shù)來確定轉速。由于同時對兩種脈沖信號進行計數(shù),因此只要“同時性”處理得當,M/T 法在高速和低速時都具有較高的測速精度。 由于本系統(tǒng)對測速精度要求較高，且M/T發(fā)測速在高速和低速都具有較高的測速精度。所以最終選擇方案三，以M/T法方式進行測速。本系統(tǒng)選用了三菱直流電機，額定電壓12V，額定電流1A，空載轉速3600r/min，負載轉速2600r/min。本系統(tǒng)主要包括單片機、液晶顯示、電機驅動、電機、速度檢測與按鍵控制各部分。速度檢測模塊通過外部中斷接口，將采集到的速度信息以脈沖的形式發(fā)送到單片機，單片機通過速度采集程序計算出當前速度，并在液晶上顯示。本系統(tǒng)有6個獨立式按鍵，分別控制電機的正反轉、電機速度的加減、電機的啟動和急停。通過按鍵設定出電機的轉速與方向，控制單元將當前速度與設定速度相比較，然后輸出相應的PWM脈沖到由L298組成的電動機驅動電路，實現(xiàn)電動機轉速與速度的控制。電動機的當前速度與設定速度通過液晶屏顯示出來。 第三章 硬件設計 STC12C5A60S2介紹STC12C5A60S2系列主要性能：l 高速：1個時鐘/機器周期，增強型8051內核，速度比普通8051快8~12倍l 寬電壓：~l 增加第二復位功能腳（高可靠復位，可調整復位門檻電壓，頻率12MHz時，無需此功能）l 增加外部掉電檢測電路，可在掉電時，即時將數(shù)據(jù)保存進EEPROM，正常工作時無需操作EEPROMl 低功耗設計：空閑模式，（可由任意一個中斷喚醒）l 低功耗設計：掉電模式（可由外部中斷喚醒），可支持下降沿/上升沿和遠程喚醒l 工作頻率：0~35MHz，相當于普通8051:0~420MHzl 時鐘：外部晶體或內部RC振蕩器可選，在ISP下載編程用戶程序時設置l 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K字節(jié)內Flash程序存儲器，擦寫數(shù)十萬次以上l 1280字節(jié)片內RAM數(shù)據(jù)存儲器l 芯片內EEPROM功能，擦寫數(shù)十萬次以上l ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程/在應用可編程，無需編程器/仿真器l 8通道，10位高速ADC，速度可達25萬次/秒，2路PWM還可當2路D/A使用l 2通道捕獲/比較單元（PWM/PCA/CCP），也可以用來實現(xiàn)2個定時器或者2個外部中斷（支持上升沿/下降沿中斷）l 4個16位定時器，兼容普通8051的定時器T0/T1，2路PCA實現(xiàn)2個定時器l 可編程時鐘輸出功能，，l 硬件看門狗（WDT）l 高速SPI串行通信端口l 全雙工異步串行口（UART），兼容普通8051的串口l 先進的指令集結構，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令l 通用I/O口（36/40/44個），復位后為：準雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）l 可設置成四種模式：準雙向口/弱上拉，推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏。每個I/O口驅動能力均可達到20mA，但是整個芯片最大不得超過100mASTC12C5A60S2最小系統(tǒng)包括復位電路、晶振電路、電源和地[4]。 該最小系統(tǒng)的應用特點：1. 有可供用戶使用的大量I/O口線。2. 內部存儲器容量有限。3. 應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。STC1205A60S2雖然有內部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。80C51單片機的時鐘產生方法有兩種。內部時鐘方式和外部時鐘方式。本設計采用內部時鐘方式，利用芯片內部的振蕩電路，在XTALXTAL2引腳上外接定時元件，內部的振蕩電路便產生自激振蕩。本設計采用最常用的內部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。電容值無嚴格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CXCX2可在20pF到100pF之間取值，在本設計中，振蕩晶體選擇12MHZ,電容選擇30pF。在設計印刷電路板時，晶體和電容應盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用NPO電容。復位電路的作用在上電或復位過程中，控制CPU的復位狀態(tài)：這段時間內讓CPU保持復位狀態(tài)，而不是一上電或剛復位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能?；镜膹臀环绞絾纹瑱C在啟動時都需要復位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位。STC12C5A60S2單片機的復位是由外部的手動復位電路來實現(xiàn)的。即是人為的在復位輸入端RST上加入高電平。此處采用的辦法是在RST端和正電源VCC之間接一個按鈕。當人為按下按鈕時，則VCC的5V電平就會直接加到RST端。即使人的動作很快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，保證能滿足復位的時間要求。