【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入公式 110592M 9600 2247。 32 110592M12 256TH1 TH1 250 12M 9600 2247。 32 12M12 256TH1 TH1≈ 24949 上面的計(jì)算可以看出使用 12M 晶體的時(shí)候計(jì)算出來的 TH1 不為整數(shù)而 TH1 的值只能取整數(shù)這樣它就會(huì)有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的 9600 波特率當(dāng)然一定的誤差是可以在使用中被接受的就算使用 110592M 的晶體振蕩器也會(huì)因晶體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差但晶體本身的誤差對(duì)波特率的影響是十分之小的可以忽略不計(jì) 三 AT89C51 引腳功能介紹 AT89C51 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插式封裝其引腳排列和邏輯符號(hào)如圖 11 所示 1 各引腳功能簡(jiǎn)單介紹如下 ● VCC 供電電壓 ● GND 接地 ● P0 口 P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 IO 口每個(gè)管腳可吸收 8TTL 門電流當(dāng)P1口的管腳寫 1時(shí)被定義為高阻輸入 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器它可以被定義為數(shù)據(jù)地址的第八位在 FLASH 編程時(shí) P0 口作為原碼輸入口當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí) P0 輸出原碼此時(shí) P0 外部電位必須被拉高 ● P1 口 P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 IO口 P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流 P1 口管腳寫入 1 后電位被內(nèi)部上拉為高可用作輸入 P1 口被外部下拉為低電平時(shí)將輸出電流這是由于內(nèi)部上拉的緣故在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)P1 口作為第八位地址接收 ● P2 口 P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 IO口 P2 口緩沖器可接收輸 出4 個(gè) TTL 門電流當(dāng) P2 口被寫 1 時(shí)其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高且作為輸入作為輸入時(shí) P2 口的管腳電位被外部拉低將輸出電流這是由于內(nèi)部上拉的緣故 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí) P2口輸出地址的高八位在給出地址 1 時(shí)它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢(shì)當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí) P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容 P2口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào) ● P3 口 P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 IO 口可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流當(dāng) P3 口寫入 1 后它們被內(nèi)部上拉為高電平并用作輸入作 為輸入時(shí)由于外部下拉為低電平 P3 口將輸出電流 ILL 也是由于上拉的緣故 P3 口也可作為AT89C51 的一些特殊功能口 P30 RXD 串行輸入口 P31 TXD 串行輸出口 P32 INT0 外部中斷 0 P33 INT1 外部中斷 1 P34 T0 記時(shí)器 0 外部輸入 P35 T1 記時(shí)器 1 外部輸入 P36 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 P37 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 同時(shí) P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào) ● RST復(fù)位輸入當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高平時(shí)間 ● ALE PROG 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)在 FLASH編程期間此引腳用于輸入編程脈沖在平時(shí) ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)此頻率為振蕩器頻率的 16 因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的然而要注意的是每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE脈沖如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0此時(shí) ALE只有在執(zhí)行 MOVXMOVC指令時(shí) ALE 才起作用另外該引腳被略微拉高如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止置位無效 ● PSEN 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)在由外部程序 存儲(chǔ)器取址期間每個(gè)機(jī)器周期 PSEN兩次有效但在訪問內(nèi)部部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)這兩次有效的 PSEN信號(hào)將不出現(xiàn) ● EAVPP 當(dāng) EA 保持低電平時(shí)訪問外部 ROM 注意加密方式 1時(shí) EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET 當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)訪問內(nèi)部 ROM 在 FLASH 編程期間此引腳也用于施加 12V 編程電源 VPP ● XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 ● XTAL2 來自反向振蕩器的輸出 四最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)對(duì) 51 系列單片機(jī)來說最小系統(tǒng)一 般應(yīng)該包括單片機(jī)晶振電路復(fù)位電路按鍵輸入顯示輸出等 應(yīng)用 89C5152 單片機(jī)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)達(dá)到如下基本要求 1 具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位功能 2 使用單片機(jī)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 3 具有基本的人機(jī)交互接口按鍵輸入 LED 顯示功能 4 具有一定的可擴(kuò)展性單片機(jī) IO 口可方便地與其他電路板連接 89C51 是片內(nèi)有 ROMEPROM 的單片機(jī)因此這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠用 89C51 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可 89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)所示如圖 3 由于集成度的限制最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一 些小型的控制單元其應(yīng)用特點(diǎn) 有可供用戶使用的大量 IO 口線 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性 最小應(yīng)用 12 三方案比較與論證 一控制模塊的選擇方案 方案一采用 FPGA為系統(tǒng)的控制器 FPGA可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能模塊大密度高它將所有器件集成在一塊芯片上減少了體積提高了穩(wěn)定性并且可應(yīng)用EDA 軟件仿真調(diào)試易于進(jìn)行功能控制 FPGA 采用并行的輸入輸出方式提高了系統(tǒng)的處理速度適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心通過輸入模塊將參數(shù)輸入給FPGAFPGA 通過程序設(shè)計(jì)控制直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)但是由于本設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)處理的時(shí)間要求不高 FPGA 的高速處理的優(yōu)勢(shì)得不到充分體現(xiàn)并且由于其集成度高使其成本偏高同時(shí)由于芯片的引腳較多實(shí)物硬件電路板布線復(fù)雜加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的工作 方案采用 AT89C51 單片機(jī)進(jìn)行控制本設(shè)計(jì)需要使用的軟件資源比較簡(jiǎn)單只需要完成數(shù)控部分鍵盤輸入以及顯示輸出功能采用 AT89C51 進(jìn)行控制比較簡(jiǎn)單但是 51 單片機(jī)資源有限控制輸入輸出需要外接 8279 之類的芯片進(jìn)行 IO 擴(kuò)展 采用 AT89C51 單片機(jī)能將相當(dāng)一部分外圍器件結(jié)合到一起使用方便抗干擾性能提高方案一采用直流電機(jī)控制的運(yùn)動(dòng)由于存在機(jī)械觸點(diǎn)直流電機(jī)容易產(chǎn)生噪聲 方案二采用步進(jìn)電機(jī)控制的運(yùn)動(dòng)選擇方案一使用多個(gè)功率放大器件驅(qū)動(dòng)電機(jī) 通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件可以達(dá)到不同的放大的要求放大后能夠得到較大的功率但是由于使用的是四相的步進(jìn)電機(jī)就需要對(duì)四路信號(hào)分別進(jìn)行放大由于放大電路很難做到完全一致當(dāng)電機(jī)的功率較大時(shí)運(yùn)行起來會(huì)不穩(wěn)定而且電路的制作也比較復(fù)雜 方案二使用 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī) L298N 芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(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 IO 口提供信號(hào)而且電路簡(jiǎn)單使用比較方便 L298N 是一款能承受高壓大電流的全橋型直流步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器同過對(duì)輸入引腳的高低不同電壓使步進(jìn)電機(jī)能正反轉(zhuǎn)讓電機(jī)根據(jù) 89C52 單片機(jī)的控制信號(hào)的輸出來控制 L298N 四個(gè)輸入腳的電壓從而達(dá)到我們所要達(dá)到的功能 1 其引腳排列如圖 L298N 引腳排列圖 2 電機(jī)驅(qū)動(dòng) AB 的控制邏輯如下表所示 圖 14 L298N 簡(jiǎn)介 L298是 ST公司生產(chǎn)的一種高電壓大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片該芯片的主要特點(diǎn)是工作電壓高最高工作 電壓可達(dá) 46V 輸出電流大瞬間峰值電流可達(dá) 3A 持續(xù)工作電流為 2A 內(nèi)含兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繼電器線圈等感性負(fù)載采用標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)控制具有兩個(gè)使能控制端在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作可以外接檢測(cè)電阻將變化量反饋給控制電路 四 傳感部分 一紅外傳感器 這個(gè)小車運(yùn)用了 2只紅外發(fā)射管 970nm和一只紅外接收管構(gòu)成紅外傳感系統(tǒng)來檢測(cè)前方左前方和右前方的障礙檢測(cè)距離范圍為 10～ 80cm 紅外避障傳感器利用紅外信號(hào)遇到障礙物反射的原理進(jìn)行有無障礙物的檢測(cè)紅外傳感器具有一對(duì)紅外信號(hào)發(fā)射與接收管電路如圖 15 傳感電路 15 1 紅外傳感器概述 1optical coupler 英文縮寫為 OC 亦稱光電隔離器簡(jiǎn)稱光耦光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)它 對(duì)輸入輸出電信號(hào)有良好的隔離作用所以它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用目前它已成為種類最多用途最廣的光電器件之一光耦合器一般由三部分組成光的發(fā)射光的接收及信號(hào)放大輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 LED 使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出這就完成了電光電的轉(zhuǎn)換從而起到輸入輸出隔離的作用由于光耦合器輸入輸出間互相隔離電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力 顯示了一個(gè)典型的光電耦合器驅(qū)動(dòng)電路在該例中右邊的 5V 副邊輸出將會(huì)被左邊原邊電路的脈寬調(diào)制器控制 比較器 A1將 ZDl 結(jié)點(diǎn) A 的參考電壓和通過分壓電路 R7和 R8的輸出電壓進(jìn)行比較因而控制 Q2的導(dǎo)通狀態(tài)可以定義發(fā)光二極管 D1的電流和通過光耦合在光敏晶體管 Q1的集電極電流然后 Q1定義脈沖寬度和輸出電壓補(bǔ)償任何使輸出電壓改變的傾向 隨著光電耦合器的使用時(shí)間增加和傳輸比即增益的下降為了防止控制失靈給 Q2 提供充足的驅(qū)動(dòng)電流裕量是很有必要的 光電耦合器的種類較多常見有光電二極管型光電三極管型光敏電阻型光控晶閘管型光電達(dá)林頓型集成電路型等外形有金屬圓殼封裝塑封雙列直插等基本工作特性以光敏三極管為例 光電耦合開關(guān)電路圖 19 對(duì)于開關(guān)電路往往要求控制電路和開關(guān)電路之間要有很好的電隔離這對(duì)于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的但采用光電耦合器就很容易實(shí)現(xiàn)了圖 19 中 a所示電路就是用光電耦合器組成的簡(jiǎn)單開關(guān)電路 在圖 19中當(dāng)無脈沖信號(hào)輸入時(shí)三極管 BG處于截止?fàn)顟B(tài)發(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光則 ab兩端電阻非常大相當(dāng)于開關(guān)斷開當(dāng)輸入端加有脈沖信號(hào)時(shí) BG導(dǎo)通發(fā)光二極管發(fā)光則 ab 兩端電阻變得很小相當(dāng)于開關(guān)接通故稱無信號(hào)時(shí)開關(guān)不通為常開狀態(tài) 圖 19中 b所示電路則為帶閉狀態(tài)因?yàn)闊o信號(hào)輸入時(shí)雖 BG截止但發(fā)光 二極管有電流通過而發(fā)光使 ab 兩端處于導(dǎo)通狀態(tài)相當(dāng)于開關(guān)接通當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí) BG導(dǎo)通由于 BG 的集電結(jié)壓降在 0． 3V 以下遠(yuǎn)小于發(fā)光二極管的正向?qū)妷核园l(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光則 ab 兩端電阻極大相當(dāng)于開關(guān)斷開故稱常閉式 可見開關(guān) ab 端在電路中不受電位高低的限制但在使用中應(yīng)滿足 a 端電位為正 b 端為負(fù)并使 Uab 3V 為好同時(shí)還應(yīng)注意 Uab 應(yīng)小于光電三極管的 BVceo 依據(jù)圖 19 的原理光電耦合器可以組成如圖 20 中 ab 等多種形式 圖 2 圖 20 圖 2中 a