【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 FLASH ROM 的 89C51編程寫(xiě)入（固化程序）時(shí)，作為編程脈沖輸入端。 /PSEN： 程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端 。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP： 外部程序存儲(chǔ)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(shí)， CPU 只訪問(wèn)片內(nèi) FLASH ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令；但當(dāng) PC（程序計(jì)數(shù)器）的值超過(guò) 0FFFH（ 4KB）時(shí) ， 將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ) 器內(nèi)的程序。 當(dāng) 輸入信號(hào) /EA 引腳接低 電平時(shí)， CPU 只訪問(wèn)片外 FLASH ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令；而 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 需要 注意 的是，如果保密位 LB1 被編程，則復(fù)位時(shí)在內(nèi)部會(huì)鎖存 /EA 端的狀態(tài)。 當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)， CPU 則執(zhí)行 內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(shí)鐘時(shí)，則該引腳輸入外部時(shí)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(jì) 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(shí)鐘電路，則該引腳懸空。 設(shè)計(jì)原理圖各部分的說(shuō)明 直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn) 本設(shè)計(jì)采用晶體三極管來(lái)控制直流電動(dòng)機(jī)的正、反 轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn)，原理圖如 圖 6所示： 圖 6 直流電動(dòng)機(jī)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(shí)，三 極管 Q Q Q6均導(dǎo)通 ， 使得直流電動(dòng)機(jī)正 轉(zhuǎn)，同理，當(dāng) PWM1為低電平 ,PWM2為高電平時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)反 轉(zhuǎn)。 當(dāng) PWM1和 PWM2同時(shí)為低電平時(shí)，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(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 當(dāng) PWM1和 PWM2同時(shí)為高電平時(shí)，三 極管 Q Q2均 不能工作 ，直流電機(jī)也停轉(zhuǎn)。 該電路板可以直接通過(guò)引線或插針的形式與單片機(jī)相連。 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法 在應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行部件時(shí)，如果要很好地控制直流電動(dòng)機(jī)，首先要知道直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，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(jìn)金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四 章 硬件設(shè)計(jì) 12 行檢測(cè)，由于其安裝結(jié)構(gòu)的限制，這種傳感器檢測(cè)的精度很低，所以常常用在高轉(zhuǎn)速并且對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合；旋轉(zhuǎn)編碼器的檢測(cè)精度非常高，通常旋轉(zhuǎn)一圈可輸出幾百至幾千個(gè)脈沖，適用于轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合，但是這種傳感器價(jià)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(cè)精度介于前兩種傳感器之間，安裝簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，所以 是設(shè)計(jì)中的首選。 光電傳感器有時(shí)又陳為光電開(kāi)光，具有體積小、功能多、壽命長(zhǎng)、精度高、響應(yīng)速度快、檢測(cè)距離 遠(yuǎn)，以及抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于光電傳感器屬于非接觸式檢測(cè)器件，對(duì)檢測(cè)對(duì)象不會(huì)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(duì)的方向裝在中間帶槽的支架上。當(dāng)槽內(nèi)無(wú)物體時(shí)，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(guò)槽內(nèi)時(shí)則擋住光線，光敏管無(wú)輸出，以此可識(shí)別物體的有無(wú)。適用于光電控制、光電計(jì)量等電路中，可檢測(cè)物體的有無(wú)、運(yùn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)速等方面。 利用透射式光電傳感器檢測(cè) 的電路圖如 圖 7所示： 圖 7 透射式光電 傳感器檢測(cè)速度 的電路圖 可是當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，并且光電碼盤(pán)上的 條紋或孔較多時(shí)，在示波器上看到的波形對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，識(shí)別起來(lái)十分困難。為了能夠讓單片機(jī)準(zhǔn)確識(shí)別光電傳感器輸出的信號(hào)，可以在傳感器的輸出端連接一個(gè)具有施密特觸發(fā)特性的器件或是連接一個(gè)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(jì) 13 圖 8 應(yīng)用 74LS14為輸出波形整形的電路圖 直流電動(dòng)機(jī)的控制方法 直流電動(dòng)機(jī)在使用時(shí)需要在電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接線端上加載電壓，電壓的高低直接影響電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)兩端的直流電壓， I為直流電動(dòng)機(jī)的工作電流， R為直流電動(dòng)機(jī)線圈的等效內(nèi)阻， Ce=PN/(60a)，其中， P為電極的極對(duì)數(shù)， N為電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)， a為支路對(duì)數(shù)，通常表示為 2a，即電刷間的并聯(lián)支路數(shù)，這個(gè)參數(shù)與電動(dòng)機(jī)繞組的具體結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以 Ce是一個(gè)常數(shù)由電動(dòng)機(jī)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(mǎi)到的直流電動(dòng)機(jī)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，勵(lì)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(dòng)機(jī)兩端的直流電壓。 所以，常見(jiàn)的直流電動(dòng)機(jī)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(yùn)算 放大器才能轉(zhuǎn)換成電壓，另外由于運(yùn)算放大器輸出的電流有限，如果直接連接到直流電動(dòng)機(jī)將會(huì)造成直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)小和運(yùn)算放大器過(guò)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(jī)的一個(gè) I/O引腳作為 PWM的輸出端，輸出信號(hào)控制大功率晶體管 的開(kāi)啟和關(guān)閉，以控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止，當(dāng) PWM的頻率足夠高時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的繞組是感性負(fù)載，具有儲(chǔ)能的作用，對(duì) PWM輸出的高低電平起到了 平波的作用，在電動(dòng)機(jī)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(jì) 14 動(dòng)機(jī)獲得的直流電壓越高，反之， PWM的占空比越低，電動(dòng)機(jī)獲得的直流電壓越低。 PWM的周期對(duì)于控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)特性有十分重要的作用。當(dāng) PWM的周期較長(zhǎng)，占空比較小時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)加載 在直流電動(dòng)機(jī)兩端電壓的時(shí)間為100ms，而電動(dòng)機(jī)失去電壓的時(shí)間為 900ms，在這段時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)線圈繞組內(nèi)的電流已經(jīng)釋放完畢（當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，線圈繞組的性質(zhì)顯現(xiàn)為阻性，感性較少），電動(dòng)機(jī)在內(nèi)部繞組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 下將繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)，如果負(fù)載的轉(zhuǎn)矩較大，那么此時(shí)電動(dòng)機(jī)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(gè) PWM周期到來(lái) 時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能重新轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，如此循環(huán)。當(dāng) PWM的周期較短、占空比仍然為10%時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)直流電動(dòng)機(jī)獲得電壓的時(shí)間為 ，而失去電壓的時(shí)間為，在這段時(shí)間內(nèi)，直流電動(dòng)機(jī)線圈繞組內(nèi)的電流并不會(huì)釋放完畢（主要取決于 繞組感性的大小 ） ，直流電動(dòng)機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)下一個(gè) PWM周期到來(lái)時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)重新獲得電壓，如此循環(huán)，直流電動(dòng)機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí)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(kuò)展電路、基本“ I/O”擴(kuò)展電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)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(duì)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(shí)，這一優(yōu)點(diǎn)更加突出。 A/D采樣電路 就是串行通信的一個(gè)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(jì) 15 式，比如 RS23 CAN總線等。串行通 信的主要缺點(diǎn)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(gè)二進(jìn)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(chǎng)合，通信開(kāi)始時(shí)需要同步信息，對(duì)收發(fā)兩端時(shí)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(gè)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(yàn)位和停止位構(gòu)成，字符數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)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(méi)有數(shù)據(jù)傳送時(shí)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(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)出一個(gè)邏輯“ 0”信號(hào)，這個(gè)低電平就是起始位，接收端檢測(cè)到這個(gè)邏輯低電平后，就開(kāi)始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號(hào)，所以起始位就表示字符傳送開(kāi)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(zhǎng)度可以是 7或 8位數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，數(shù)據(jù)從最小有效位開(kāi)始傳送。 奇偶校驗(yàn) 位：數(shù)據(jù)位發(fā)送完后，可以選擇是否發(fā)送奇偶校驗(yàn)位，奇偶校驗(yàn)用于差錯(cuò)檢測(cè)，有奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)兩種方式。奇校驗(yàn)是指在所有數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位中，“ 1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)；偶校驗(yàn)是指在所有數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位中，“ 1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。奇偶校驗(yàn)的方法是：如果采用奇校驗(yàn)，則對(duì)所有數(shù)據(jù)位取異或后求反便是校驗(yàn)位的數(shù)值；如果采用歐校驗(yàn)，則對(duì)所有數(shù)據(jù)位取異或即是校驗(yàn)位的數(shù)值。 停止位： 在奇偶校驗(yàn)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(gè)字符 第 n 個(gè)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(yàn) 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(jì) 16 或 2位，表示一個(gè)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(hào)持續(xù) 時(shí)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：?jiǎn)挝粫r(shí)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(shuō)明 單片機(jī)上有 UART（通用異步接收 /發(fā)送）用于串行通信，發(fā)送時(shí)數(shù)據(jù)由 TXD端送出，接收時(shí)數(shù)據(jù)由 RXD端輸入，片內(nèi)有兩個(gè)緩沖器，一個(gè)作為發(fā)送緩沖器，另一個(gè)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(dòng)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(jī)通信。 串行通信的 RS232接口電路，包括擴(kuò)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(hào)電平（ 10 ， +10v）轉(zhuǎn)換為單片機(jī)所用到的 TTL信號(hào)點(diǎn)平（ 0 ， +5）的芯片 , MAX232芯片是美信公司專門(mén)為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)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(gè)數(shù)據(jù)通道。 其中 13腳（ R1IN）、 12腳（ R1OUT）、 11腳（ T1IN）、 14腳（ T