【文章內(nèi)容簡介】 EN B11IN15IN27IN310IN412OUT12OUT23OUT313OUT414ISEN A1ISEN B15VS4VSS9GND8U1 L298N1 2P1 Header 25VGND12P3 Header 212P4 Header 25V 5VGND1122334455667788991010111112121313141415151616U2 TLP5214100pFC1 Cap2100pFC3 Cap25VGND104C2104C4GND12VD4D5D2D6D1D7D3D81 2P5 Header 21 2P6 Header 2GNDGND1 2P7 Header 2H12VGND南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 11 圖 發(fā)射式紅外傳感器原理圖 各功能模塊簡介 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 （一） STC89C52 單片機(jī)簡介 本設(shè)計(jì)中選用的宏晶科技的 STC89C52RC 型單片機(jī)，是一種低功耗、高性能、采用 CMOS 工藝的 8 位微處理器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)型 80C51 單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。片內(nèi) 8K Flash 存儲器可在線重新編程，或使用通用的非易失性存儲器編程器。 STC89C52RC 單片機(jī)，基于 STC89C51 內(nèi)核，是新一代增強(qiáng)型單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) STC89C51,速度快 8～ 12倍，帶 ADC,4 路 PWM,雙串口，有全球唯一 ID 號，加密性好，抗干擾強(qiáng)。 （二）單片機(jī)引腳功能 STC89C52RC 采用 40PIN 封裝的雙列直插 DIP結(jié)構(gòu) (如圖 )， 40個引腳中，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 復(fù)用。 STC89C52RC 的引腳圖如圖 所示，其引腳功能如下： 1. PIN20:接地腳。 2. PIN40:正電源腳，工作時，接 +5V 電源。 3. PIN19:時鐘 XTAL1 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。 VCCDF1LEDDS1LED1KRIN11 2UNA74HC04300RF110KRS1470RO1GND231A411UGALM324GNDVCCRP1POWERLEDVCCOUT123P1Header 3VCCGNDOUT南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 12 4. PIN18:時鐘 XTAL2 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 5. STC89C52RC 的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在 18 和19 腳外接石英晶體（ 212MHz）和振蕩電容，振蕩電容的值一般取 10p30p。另外一種是外部時鐘方式，即將 XTAL1 接地，外部時鐘信號從 XTAL2 腳輸入。 6. 輸入輸出（ I/O）： PIN39PIN32 為 輸入輸出腳。 PIN1PIN8 為 輸入輸出腳。 PIN21PIN28 為 輸入輸出腳。 PIN10PIN17 為 輸入輸出腳，且具有第二引腳功能。 7. PIN9： RESET/Vpd 復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng) STC89C52RC 通電，時鐘電路開始工作，在 RESET 引腳上出現(xiàn) 24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。STC89C52RC 的復(fù)位電路可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位。此外，RESET/Vpd 還是一復(fù)用腳， Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 8. PIN30:ALE 當(dāng)訪問外部程序存儲器時， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地 址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時， ALE端將有一個 1/6 時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出，如果單片機(jī)是 EPROM,在編程其間，將用于輸入編程脈沖。 9. PIN29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號， PC 的 16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0和 P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。 10. PIN31:EA/Vpp 程序存儲器的內(nèi)外部選通線， STC89C52RC 內(nèi)置有 4KB 的程序存儲器，當(dāng) EA 為高電平并且程序地址小于 4KB 時，讀取內(nèi) 部程序存儲區(qū)指令數(shù)據(jù)，而超過 4KB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)，如 EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 13 圖 STC89C52 芯片實(shí)物圖 圖 STC89C52 芯片引腳圖 （三）單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成 ： STC89C52RC 芯片內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，通過19 腳和 18 腳引出。反向放大器的輸入端為 XTAL1,輸出端為 XTAL2,在 XTAL1和 XTAL2 兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成 穩(wěn)定的自激振蕩器形成單片機(jī)工作時的時鐘信號振蕩電路如圖 所示。電容 C9 和 C10 的取值范圍：（ 20～ 30） pF,對振蕩器有微調(diào)作用。晶振頻率用 fosc 表示，頻率范圍是～ 12MHz。 圖 振蕩電路 ： (T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40STC89C52RC(T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8RST9(RXD)(TXD)(INT0)(INT1)(T0)(T1)(WR)(RD)(A8)(A9)(A10)(A11)(A12)(A13)(A14)(A15)PSENALE/PROGEA/VPP(AD7)(AD6)(AD5)(AD4)(AD3)(AD2)(AD1)(AD0)STC89C52RC12Y1XTAL 30pFC930pFC10GNDX1X2VCCRST復(fù)位按鍵 16V 以上 10uFE110KR1GNDRST南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 14 單片機(jī)上電后首先從復(fù)位操作開始，復(fù)位操作可以使單片機(jī)處于某種確定的初始狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位是通過復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的引腳 RST 輸入高電平，并保持兩個機(jī)器周期時間以上時，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。實(shí)際應(yīng)用中，復(fù) 位操作有兩種基本形式，即上電復(fù)位與按鍵復(fù)位。單片機(jī)的 圖 復(fù)位電路 復(fù)位電路如圖 所示。 ○1 上電復(fù)位電路 上電復(fù)位是指單片機(jī)接通電源后能夠自動實(shí)現(xiàn)的復(fù)位操作。常用的開機(jī)復(fù)位電容 E1 和電阻 R1 組成，其中電容和電阻的參數(shù)為： E1=10uF /16V,R1=10K，在開機(jī)瞬間，電容 E1 上的電壓不能躍變，相當(dāng)于短路， RST 引腳獲得高電平信號，隨著電容的充電， RST引腳的高電平將逐漸下降。只要 RST引腳的高電平能保持兩個機(jī)器周期時間，單片機(jī)就可以完成復(fù) 位操作并進(jìn)入初始化狀態(tài)。 ○ 2 按鍵復(fù)位電路 在單片機(jī)運(yùn)行期間，利用按鍵完成復(fù)位操作，按鍵復(fù)位支路由按鍵 RST,電阻 R1 組成。在單片機(jī)運(yùn)行期間，按下按鍵 RST，按鍵接通相當(dāng)于短路，電容 E1 上的電壓不能躍變 RST 引腳獲得高電平信號，隨著電容 C1 的放電， RST引腳的電平將逐漸下降。只要 RST 引腳的高電平能保持兩個機(jī)器周期時間，單片機(jī)就可以完成復(fù)位操作，使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)。 ： 單片機(jī)最小系統(tǒng)板支持 ISP和串口兩種方式下載程序，使用串口下載時，需要 MAX232 芯片實(shí)現(xiàn) RS232電平與 TTL 電平的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn) PC與單片機(jī)的下載通信， MAX232 芯片是 美信公司專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v 單電源供電。 其主要特點(diǎn)和引腳介紹如下 : 第一部分是電荷泵電路。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12v 和 12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 1 1 1 14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14腳（ T1OUT）為第 一數(shù)據(jù)通道。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 15 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN輸入轉(zhuǎn)換成 RS232數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DB9插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 第三部分是供電。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v）。 串口通信和下載電路原理圖如圖 所示 圖 單片機(jī)下載和串口電路 4．電源電路： 單片機(jī)最小系統(tǒng)支持 USB 供電或者電源供電，具有較好的選擇性。這里的 5V 穩(wěn)壓電路在內(nèi)外一個穩(wěn)壓模塊中設(shè)計(jì)，同時通過 LED 指示電源是否正常供電。如圖 . 圖 電源電路 C1+1C13C2+4C25T1IN11T2IN10R1OUT12R2OUT9VCC16V+2V6GND15T1OUT14T2OUT7R1IN13R2IN8U7 MAX232104C8104C7 TXD RXD104C5104C6104C4VCC1234567891110J?D Connector 9GND1 23 45 67 89 10U4 ISPVCCRST串口下載電路ISP 在線編程電路+23USBUSB 頭GND223311K1KGVCC1KR0L9GND123J3南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 16 電機(jī)驅(qū)動模塊 （一） L298N 芯片簡介 L298N是一款恒壓恒流橋式 2A驅(qū)動芯片，封裝形式如圖 15 腳Multiwatt 和 SO20 兩種封裝，引腳圖如圖 所示，其 內(nèi)部功能模塊如圖 是 SGS公司的產(chǎn)品，比較常用的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N,內(nèi)部同樣包 含 4 通 道邏輯驅(qū)動電路，可以方 便地 驅(qū)動兩個直流電機(jī)，或一個兩相步進(jìn)電機(jī)。 圖 L298N 封裝形式 圖 L298N 引腳圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 17 L298N 內(nèi)部功能模塊 L298N芯片可以驅(qū)動兩個兩相電機(jī)，也可以驅(qū)動一個四項(xiàng)電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá) 50V,，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的 I/O口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。 L298N可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號 VSS,VSS 可接 ~7V 電壓，為 L298N提供工作電壓。 4 腳 VS 接電源電壓， VS 電壓范圍 VIN 為 +~46V。輸出電