【文章內(nèi)容簡介】 FLASH ROM 的 89C51編程寫入（固化程序）時，作為編程脈沖輸入端。 /PSEN： 程序存儲允許輸出信號端 。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP： 外部程序存儲器地址允許輸入端 /固化編程電壓 輸入端。 當(dāng) /EA 引腳接高 電平時， CPU 只訪問片內(nèi) FLASH ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令；但當(dāng) PC（程序計數(shù)器）的值超過 0FFFH（ 4KB）時 ， 將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲 器內(nèi)的程序。 當(dāng) 輸入信號 /EA 引腳接低 電平時， CPU 只訪問片外 FLASH ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令；而 不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 需要 注意 的是，如果保密位 LB1 被編程，則復(fù)位時在內(nèi)部會鎖存 /EA 端的狀態(tài)。 當(dāng) /EA 端保持高電平時， CPU 則執(zhí)行 內(nèi)部程序存儲器 中的程序 。在 FLASH ROM編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程 允許 電 源（ VPP）。 XTAL1： 接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在片內(nèi)，它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，則該引腳輸入外部時鐘脈沖。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四 章 硬件設(shè)計 11 XTAL2： 接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路額頻率就是晶體的固有頻率。若需采用外部時鐘電路，則該引腳懸空。 設(shè)計原理圖各部分的說明 直流電動機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn) 本設(shè)計采用晶體三極管來控制直流電動機的正、反 轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn)，原理圖如 圖 6所示： 圖 6 直流電動機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn)的原理圖 當(dāng) PWM1為高電平 ,PWM2為低電平時，三 極管 Q Q Q6均導(dǎo)通 ， 使得直流電動機正 轉(zhuǎn)，同理，當(dāng) PWM1為低電平 ,PWM2為高電平時，直流電動機反 轉(zhuǎn)。 當(dāng) PWM1和 PWM2同時為低電平時，三 極管 Q Q2均能工作，電路中的其他部分均不工作，直流電動機停轉(zhuǎn)。 當(dāng) PWM1和 PWM2同時為高電平時，三 極管 Q Q2均 不能工作 ，直流電機也停轉(zhuǎn)。 該電路板可以直接通過引線或插針的形式與單片機相連。 直流電動機轉(zhuǎn)速檢測方法 在應(yīng)用直流電動機作為執(zhí)行部件時，如果要很好地控制直流電動機，首先要知道直流電動機的轉(zhuǎn)速。對于轉(zhuǎn)速的檢測，方法有 很多，常用到的傳感器有：霍爾傳感器、光電傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器等。其中霍爾傳感器是應(yīng)用磁感應(yīng)的方式進金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四 章 硬件設(shè)計 12 行檢測，由于其安裝結(jié)構(gòu)的限制，這種傳感器檢測的精度很低，所以常常用在高轉(zhuǎn)速并且對精度要求不高的場合；旋轉(zhuǎn)編碼器的檢測精度非常高，通常旋轉(zhuǎn)一圈可輸出幾百至幾千個脈沖，適用于轉(zhuǎn)速較低的場合，但是這種傳感器價格較比其他傳感器高很多，一般情況下不予采用；光電傳感器的檢測精度介于前兩種傳感器之間，安裝簡單、價格較低，所以 是設(shè)計中的首選。 光電傳感器有時又陳為光電開光，具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離 遠(yuǎn)，以及抗電磁干擾能力強等優(yōu)點，同時由于光電傳感器屬于非接觸式檢測器件，對檢測對象不會造成損傷，所以被應(yīng)用到很多領(lǐng)域中。 透射式光電傳感器是將砷化鎵紅外發(fā)光管和硅光敏三極管等，以相對的方向裝在中間帶槽的支架上。當(dāng)槽內(nèi)無物體時，砷化鎵發(fā)光管發(fā)出的光直接照在硅光敏三極管的窗口上，從而產(chǎn)生一定大的電流輸出，當(dāng)有物體經(jīng)過槽內(nèi)時則擋住光線，光敏管無輸出，以此可識別物體的有無。適用于光電控制、光電計量等電路中，可檢測物體的有無、運動方向、轉(zhuǎn)速等方面。 利用透射式光電傳感器檢測 的電路圖如 圖 7所示： 圖 7 透射式光電 傳感器檢測速度 的電路圖 可是當(dāng)直流電動機高速旋轉(zhuǎn)，并且光電碼盤上的 條紋或孔較多時，在示波器上看到的波形對單片機來說，識別起來十分困難。為了能夠讓單片機準(zhǔn)確識別光電傳感器輸出的信號，可以在傳感器的輸出端連接一個具有施密特觸發(fā)特性的器件或是連接一個比較器。 其原理圖如 圖 8所示： 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四 章 硬件設(shè)計 13 圖 8 應(yīng)用 74LS14為輸出波形整形的電路圖 直流電動機的控制方法 直流電動機在使用時需要在電動機的兩個接線端上加載電壓，電壓的高低直接影響電動機的轉(zhuǎn)速，這取決于兩者之間的關(guān)系： n=(UIR)/CeΦ 上式中 ,U為加 載在電動機兩端的直流電壓， I為直流電動機的工作電流， R為直流電動機線圈的等效內(nèi)阻， Ce=PN/(60a)，其中， P為電極的極對數(shù)， N為電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)， a為支路對數(shù)，通常表示為 2a，即電刷間的并聯(lián)支路數(shù)，這個參數(shù)與電動機繞組的具體結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以 Ce是一個常數(shù)由電動機本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，φ為每極總磁通。 由于我們買到的直流電動機，其機械結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，勵磁部分為永久磁鐵，所以式中的 R、 Ce和φ已經(jīng)固定，只能改變加載在直流電動機兩端的直流電壓。 所以，常見的直流電動機轉(zhuǎn)速控制方法是調(diào)節(jié)直流電壓。 電壓調(diào)節(jié)的兩種方法 ： D/A轉(zhuǎn)換器輸出法和 PWM輸出法。由于 D/A轉(zhuǎn)換器大多是電流輸出型，需要外接運算 放大器才能轉(zhuǎn)換成電壓，另外由于運算放大器輸出的電流有限，如果直接連接到直流電動機將會造成直流電動機的轉(zhuǎn)矩過小和運算放大器過熱的現(xiàn)象，所以建議采用 PWM輸出方法。 該方法可以利用單片機的一個 I/O引腳作為 PWM的輸出端，輸出信號控制大功率晶體管 的開啟和關(guān)閉，以控制電動機的運轉(zhuǎn)和停止，當(dāng) PWM的頻率足夠高時，由于電動機的繞組是感性負(fù)載，具有儲能的作用，對 PWM輸出的高低電平起到了 平波的作用，在電動機的兩端可以近似得到直流電壓值， PWM的占空比越高，電金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四 章 硬件設(shè)計 14 動機獲得的直流電壓越高，反之， PWM的占空比越低，電動機獲得的直流電壓越低。 PWM的周期對于控制直流電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動特性有十分重要的作用。當(dāng) PWM的周期較長，占空比較小時，在一個周期內(nèi)加載 在直流電動機兩端電壓的時間為100ms，而電動機失去電壓的時間為 900ms，在這段時間內(nèi)，電動機線圈繞組內(nèi)的電流已經(jīng)釋放完畢（當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速較低時，線圈繞組的性質(zhì)顯現(xiàn)為阻性，感性較少），電動機在內(nèi)部繞組的轉(zhuǎn)動慣量 下將繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動，如果負(fù)載的轉(zhuǎn)矩較大，那么此時電動機的轉(zhuǎn)速跌落很快，甚至出現(xiàn)停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象， 只有下一個 PWM周期到來 時，電動機才能重新轉(zhuǎn)動起來，如此循環(huán)。當(dāng) PWM的周期較短、占空比仍然為10%時，在一個周期內(nèi)直流電動機獲得電壓的時間為 ，而失去電壓的時間為，在這段時間內(nèi)，直流電動機線圈繞組內(nèi)的電流并不會釋放完畢（主要取決于 繞組感性的大小 ） ，直流電動機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)下一個 PWM周期到來時，直流電動機重新獲得電壓，如此循環(huán)，直流電動機不再有停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。 RS232 通信電路 串行通信與并行通信 在微型計算機系統(tǒng)中， MCU與外圍電路通信的基本方式有兩種，如 圖 9所示： ? 并行通信 —— 數(shù)據(jù)的各位同時傳送 ? 串行通信 —— 數(shù)據(jù)一位一位順序傳送 圖 9 MCU與外圍電路通信的方式 外部 RAM擴展電路、基本“ I/O”擴展電路、實時時鐘電路、鍵盤電路、 LCD接口電路都是采用 并行通信方式，從圖上可以看出，在并行通信中，數(shù)據(jù)有多少位就需要多少條傳送線。而串行通信只需要一對傳送線，故串行通信能節(jié)省傳送線，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)位數(shù)很多和傳送距離較遠(yuǎn)時，這一優(yōu)點更加突出。 A/D采樣電路 就是串行通信的一個應(yīng)用，當(dāng)然串行通信還包括許多其他的通信形 MCU MCU 或 外圍電路 D1 D2 Dn 狀態(tài) 控制 D0 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四 章 硬件設(shè)計 15 式，比如 RS23 CAN總線等。串行通 信的主要缺點是數(shù)據(jù)的傳送速率比并行 通信要慢。 異步串行通信的數(shù)據(jù)傳送格式 串行通信是將構(gòu)成字符的每個二進制數(shù)據(jù)位依據(jù)一定的順序逐位傳送 。按照數(shù)據(jù)傳送格式可以分為異步串行通信和同步串行通信。同步串行通信應(yīng)用在傳輸速度要求較高的場合，通信開始時需要同步信息，對收發(fā)兩端時間要求嚴(yán)格，這些條件局限了同步串行通信的應(yīng)用。 異步串行通信規(guī)定了字符數(shù)據(jù)的傳送格式，即每個數(shù)據(jù)以相同的幀格式傳送。如下圖所示。每一幀由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位構(gòu)成，字符數(shù)據(jù)一個接一個的傳送，在發(fā)送間隙，通信線路上總是處 于邏輯“ 1”狀態(tài)。 空閑位和起始位：當(dāng)通信線上沒有數(shù)據(jù)傳送時就處于空閑狀態(tài)，通信線上保持邏輯電平“ 1”，即相當(dāng)于發(fā)送端不斷發(fā)送空閑位“ 1”，當(dāng)發(fā)送端要發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)時，首先發(fā)出一個邏輯“ 0”信號，這個低電平就是起始位，接收端檢測到這個邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號，所以起始位就表示字符傳送開始，起始位只有 1位。 數(shù)據(jù)位：緊跟在起始位后面的就是數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位長度可以是 7或 8位數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳送過程中，數(shù)據(jù)從最小有效位開始傳送。 奇偶校驗 位：數(shù)據(jù)位發(fā)送完后，可以選擇是否發(fā)送奇偶校驗位，奇偶校驗用于差錯檢測，有奇校驗和偶校驗兩種方式。奇校驗是指在所有數(shù)據(jù)位和校驗位中，“ 1”的個數(shù)為奇數(shù)；偶校驗是指在所有數(shù)據(jù)位和校驗位中，“ 1”的個數(shù)為偶數(shù)。奇偶校驗的方法是：如果采用奇校驗，則對所有數(shù)據(jù)位取異或后求反便是校驗位的數(shù)值；如果采用歐校驗，則對所有數(shù)據(jù)位取異或即是校驗位的數(shù)值。 停止位： 在奇偶校驗位或數(shù)據(jù)位之后發(fā)送的是停止位，可以是 1位、 1位半0 起始位 第 n+1 個字符 第 n 個字符 起始位 0 空閑位 空閑位 低位 高位 5~8 位數(shù)據(jù) 奇偶 校驗 停止 位 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四 章 硬件設(shè)計 16 或 2位，表示一個字符的結(jié)束。 波特率：通信線路上的字符數(shù)據(jù)是按位傳送的，每一位寬度（位信號持續(xù) 時間）由數(shù)據(jù) 傳送速率確定，傳送速率越快，每一位的寬度越短。把數(shù)據(jù)傳送速率稱為波特率，其定義是：單位時間內(nèi)傳送的信息量，以每秒傳送的位（ bit）表示，單位為波特。 1波特 =1位 /秒 =1bit/s=1bps 在異步串行通信中，發(fā)送端和接收端保持相同的傳送波特率，相同的起始位、奇偶位和停止位，這樣收發(fā)兩端 才能成功地傳送數(shù)據(jù)。 RS232接口電路圖及其功能說明 單片機上有 UART（通用異步接收 /發(fā)送）用于串行通信，發(fā)送時數(shù)據(jù)由 TXD端送出，接收時數(shù)據(jù)由 RXD端輸入，片內(nèi)有兩個緩沖器，一個作為發(fā)送緩沖器，另一個作為 接收緩沖器。 UART是可編程的全雙工串行口，這里的串行口只提供TTL電平 ，可以使用驅(qū)動芯片如“ MAX232”把 TTL電平變成 RS232標(biāo)準(zhǔn)接口電平，從而和通用微機通信。 串行通信的 RS232接口電路，包括擴展串行通信的異步收發(fā)器以及 RS232電平轉(zhuǎn)換電路。 (1)、 MAX232片介紹 MAX232是一種把電腦的串行口 RS232信號電平（ 10 ， +10v）轉(zhuǎn)換為單片機所用到的 TTL信號點平（ 0 ， +5）的芯片 , MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路 ,使用 +5v單電源 供電。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分： 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（ T