【文章內容簡介】 指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1口： P1是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯 門電路。對端口寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信蘭州工業(yè)學院畢業(yè)論文 8 號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。與 AT89C51不同之處是， 時 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ） P2口： P2是一個帶有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4TTL 邏輯門電路。對端口 P2寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在 上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令）時， P2口送出高 8位地址數(shù)據。在訪問 8位地址的外部數(shù)據存儲器（如執(zhí)行 MOVX@RI 指令）時， P2口輸出 P2鎖存器的內容。 Flash 編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。 P3口： P3口是一組帶有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。 P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。對 P3口寫入“ 1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外 部拉低的 P3口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3口除了作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能 P3口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據存儲器時將跳過 一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE禁止位無效。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據存儲器，將跳過兩 次 PSEN 信號。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H— FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 Flash存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V蘭州工業(yè)學院畢業(yè)論文 9 編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 驅動模塊電路設計 驅 動模塊采用 L298N 驅動芯片。 利用 12V 電源供電，通過 單片機的 I/O 口提供 輸入信號， 其 輸出的 PWM 脈沖控制直流電機，能夠對電機轉速的啟動與停止進行調節(jié)，其電路原理圖如圖 33所示。 圖 33驅動模塊電路原理圖 采集模塊電路設計 采集模塊電路分別有傳感器模塊和轉換模塊組成，傳感器模塊利用 HQ7101 三軸加速度傳感器實現(xiàn)信息的采集，轉換模塊使用 AD7715 芯片實現(xiàn)模數(shù)轉換功能，當加速度傳感器檢測到有效信號時 ,便將信號傳輸給 AD7715 進行轉算 ,AD771 再將轉換后的信號傳輸給單片機從而實現(xiàn)角度的測 量，其硬件電路圖如圖 34所示。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)論文 10 圖 34采集模塊電路原理圖 顯示模塊電路設計 顯示模塊利用 ST7920 的 12864 液晶顯示，液晶通過串行工作方式與單片機 I/O 口連接，當顯示數(shù)據時，液晶能很好的顯示出所要的效果，其電路原理圖如 35所示。 圖 35顯示模塊電路原理圖 R12KV C C+5P 0 7P 0 6P 0 5J 7 2J 7 2T X 1TXRR120KGND1V C C2V03R S ( C S )4R / W ( S I D )5E N ( S C L K )6D B 07D B 18D B 29D B 310D B 411D B 512D B 613D B 714PSB15NC16R E T17VOUT18L E D A19L E D K20Y3L C D 1 2 8 6 4S C L K1 I N2OUT3CS4R E S E T5AVDD6A I N +7A I N 8R E F ( I N + )9R E F ( I N )10AGND11D R D Y12DOUT13D I N14DVDD15DGND16U1A D 7 7 1 5y12 .4 5 M H ZC13 0 P FC23 0 P FR1 10K+ 5 VR22KV I N1VOUT2GND3NC4NC5NC6NC7NC8U2M C 1 4 0 3+ 5 V+ 5 VP 1 .6P 1 .7P 1 .5ZVDD1GND2Z3Y4X5通道 16通道 27ST8GND9V C C10U3H Q 7 0 1 0C40 .1 U FC50 .1 U FC60 .1 U FC30 .1 U F+ 5 VZ+ 5 V蘭州工業(yè)學院畢業(yè)論文 11 電源模塊電路設計 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器 T、整流、濾波及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖36所示。 圖 36直流穩(wěn)壓電源框圖及波形 電源變壓器 T的 作用是將 220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為 P2/P1=n，式中 n是變壓器的效率。 整流電路：整流電路將交流電壓 Ui變換成脈動的直流電壓。再經濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓 U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 圖 37 整流電路 濾波電路：各濾波電路 C滿足 RLC=（ 3~5） T/2，式中 T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)論文 12 圖 38 濾波電路 穩(wěn)壓電路 :常用的穩(wěn)壓電 路有兩種形式：一是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，二是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。二者的工作原理有所不同。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。它一般適用于負載電流變化較小的場合。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是利用電壓串聯(lián)負反饋的原理來調節(jié)輸出電壓的。集成穩(wěn)壓電源事實上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。 電源電路設計 根據上述介紹設計，電源電路包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等模塊組成，使用 LED 進行電源工作狀態(tài)指示。 LM78XX 系列三端穩(wěn)壓 IC來組成穩(wěn)壓 電源所需的外圍元件極少電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路 ,如圖 39 所示。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)論文 13 F U 11AC40. 33 uf FC510 00 u FC60. 33 u fC747 0u FR20. 5 1 kB R 12W 0 1 GD1D I O D E LE DD5VI1VO3GND27 8 0 5 圖 39電源電路模塊圖 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)論文 14 4 軟件設計 程序功能描述與設計思路 程序功能描述 根據題目要求軟件部分主要實現(xiàn)鍵盤的設置和液晶的顯示。 1）鍵盤實現(xiàn)功能：首先，鍵盤我們選擇 6 個獨立按鍵，通過調節(jié)按鍵來控制電機的轉速從而控制風速的大小、風扇的啟動與停止以及設定角度的調節(jié)。 2）顯示部分：在液晶上顯示帆板轉動的實時角度，并且顯示程序設定的角度。 程 序設計思路 通過按鍵控制單片機輸出 PWM 脈沖，經驅動電路 L298N 帶動電機的轉動與電機的控制，從而控制帆板的旋轉的角度，經 AD 轉換芯片將傳感器輸出的模擬信號量轉換成數(shù)字信號量，送回到單片機中，與實際角度相比較后，經 PID 調節(jié)輸出 PWM 的脈寬，來控制電機的轉速達到調解帆板角度的目的。 LCD 液晶顯示的設計 本系統(tǒng)采用 LCD12864 屏作為本系統(tǒng)的顯示器， 12864 有兩種顯示模式，串行及并行兩種方式，本系統(tǒng)采用串行通信，采用較少的單片機管腳。液晶顯示及樹狀目錄分頁是本系統(tǒng)設計的一大特色。 根 據本題目要求，我們設計了人性化的開機及操作界面。我們程序設計采用了 C 語言進行設計，我們都知道 C 語言基于過程的，但我們樹狀目錄采用類似 C++語言的面向對象的變成思路。操作非常簡單直觀。 角度控制流程圖 分析此題本題是 PID 控制中最典型的一種，其算法簡單。但題目要求能再在 5秒內完成這一過程，這是本題的難點。我們通過分析提出了繼電器和 PWM控制結合的思路。主要思路是，通過控制繼電器使風扇在 12秒獲得比較高的轉速，然后通過 PID 算法控制風扇達到設定角度，實驗證明此方法極大縮短了風扇提速時間。并最終能再題目 要求的時間內達到設定角度。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)論文 15 圖 41 角度控制流程圖 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)程序流程圖如圖 4— 8 所示： 蜂 鳴 器 響L E D 亮初 始 化讀 取 風 力 等 級鍵 盤 輸 入角 度角 度4 0 W 5 0顯 示 風 力 、 坐 標 、 角 度否是條 件 按 鍵 按 下風 扇 轉 動帆 板 轉 角讀 取 坐 標 、 角 度鍵 盤 輸 入風 力 等 級讀 取 并 顯 示初 始 狀 態(tài)是否顯 示 角 度 圖 4— 8系統(tǒng)流程圖 設定角度 CPU開啟 AD 獲取角度信息 兩者角度做差值運算 控制風扇減速或加速