【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)計(jì) 4 第 三 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件介紹 系統(tǒng)在 硬件設(shè)計(jì) 方面 主要使用到的芯片 L298N 是和最小單片機(jī) AT89C52。 L298N 的介紹 L298 作為 一種大 電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。 其 主要特點(diǎn)是 : （ 1）工作電壓高，可達(dá) 46V 的 最高工作電壓 ，一般工作電 流在 2 安培左右，最大 時(shí) 可以達(dá)到 3安培。 （ 2） 內(nèi)部有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，是起到 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī) 的作用 。 （ 3）采用標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)控制，在使能端滿足自身的工作電位是正常工作 （ 4） 有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分 能在低電壓下運(yùn)行 。 通過(guò)電阻的變化量控制電路。 LN298 引 腳圖 圖 L298N 引腳圖 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn) 品，內(nèi)部包 含 4 通道邏輯 驅(qū)動(dòng)電路。 可以 驅(qū) 動(dòng) 與 自身匹配 的電機(jī)。 其引腳排列 如圖 所示 1 腳和 15 腳 電阻在電 路中分流 ，形成電流 傳感信號(hào)。 L298 中的 1， 2 引腳 可驅(qū)動(dòng) 1 個(gè)電 機(jī)， 3， 4 引腳 驅(qū)動(dòng) 另 1 個(gè)電機(jī)。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 12 腳接輸 入控制電 平，控制電 機(jī)的正反轉(zhuǎn) 。 ENA， ENB 接控制使 能端，控制 電機(jī)的停 轉(zhuǎn)。 1298 的邏 輯功能 。 表 1 L298N 的邏輯功能 ENA(B) INl(IN3) IN2(IN4) 電 機(jī) 運(yùn) 行 情況 H H L 正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H 同 IN2(IN4) 同 INl(IN3) 快速停止 L X X 停止 引腳說(shuō)明 ： 1和 15 和 8 引腳直接接。， 4管腳 VS 接 到 46的電壓，它是用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的。 9引腳是用來(lái)給電機(jī)內(nèi)部供電和 L298 供電。 6和 11 引腳是它的使能端， 只有兩個(gè) 全 是高電平 時(shí) 才可以正常工作。 5,7,10,12 是 298 的信號(hào)輸入端與 單片機(jī)的 IO口相連， 2,3,13,14 是輸出端，輸入 5和 7控制輸出 2和 3, 輸入的 10,12 控制輸出的 13,14。 驅(qū)動(dòng)原理圖 : 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 圖 L298 驅(qū)動(dòng)原理圖 OUT OUT2 和 OUT OUT4 之間分別 有 接兩個(gè)電機(jī)。 IN IN IN IN4引腳從單片機(jī)輸入控制電平，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) 電機(jī)的正反轉(zhuǎn) 控制 ， ENA、 ENB 接控制使能端，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) 電機(jī)的停轉(zhuǎn) 控制 。 L298N 的邏輯功能如表 所示。 表 L298 邏輯功能表 IN1 IN2 IN3 IN4 左電機(jī) 右電機(jī) 電動(dòng)車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 1 0 1 0 正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 前行 1 0 0 1 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 左轉(zhuǎn) 1 0 1 1 正轉(zhuǎn) 停 以電機(jī)為中心左轉(zhuǎn) 0 1 1 0 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 1 1 1 0 停 正轉(zhuǎn) 以電機(jī)為中心右轉(zhuǎn) 0 1 0 1 反轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 后退 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7 單片機(jī) AT89C52 的介紹 圖 AT89C2 引腳圖 AT89C52 單片機(jī)具有低功耗高性能的特 點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)中得到 廣泛的使用。由 40 個(gè)引腳組成，主要包括 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，其中 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器以及 2 個(gè)全雙工串行通信口， STC89C52 進(jìn)行編程不僅可以按照常規(guī)方法進(jìn)行而且也可以通過(guò)在線編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于 STC89C52單片機(jī)由微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器組成，并且具有可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器功能，這樣可以降低開(kāi)發(fā)成本。引腳中 XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳） 接 12MHz 晶 振，作振蕩器使用。 RST（ 9 腳）是復(fù)位引腳通常用作為輸入端口， RST（ 9 腳）復(fù)位電路是通過(guò)外接電阻電容來(lái)組成的； VCC（ 40 腳）接 +5V 電源， VSS（ 20 腳）接地或負(fù)極。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O口。 表 P3 口第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時(shí)／計(jì)數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時(shí)／計(jì)數(shù)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 單片機(jī)智能小車(chē)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 完成本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、藍(lán)牙模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 、 時(shí)鐘南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8 電路 、 晶振電路 、 電源 、 復(fù)位電路組成 。 圖 系統(tǒng)框圖 單片機(jī)智能小車(chē)系統(tǒng)的基本組成 主要由單片機(jī) 的 最小系統(tǒng)、藍(lán)牙模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 、 時(shí)鐘電路 、 晶振電路 、電源 、 復(fù)位電路組成 。 系統(tǒng)電路圖 系統(tǒng)主要組成部分：主要由通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙發(fā)送指令 藍(lán)牙接收模塊接受指令 將接收到的指令送單片機(jī)進(jìn)行處理后送電機(jī)，電機(jī)由 L298N 芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)通過(guò)改變電機(jī)的占空比來(lái)改變電機(jī)的速度，然后送數(shù)碼進(jìn)行顯示。系統(tǒng)電路圖如 圖 系統(tǒng)電路圖 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 9 系統(tǒng)基本組成 主要由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、藍(lán)牙模塊、數(shù)碼顯示電路組成。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是能在 AT89S52 單片機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生需要 的時(shí)鐘信號(hào)， AT89C52 本身就是復(fù)雜的 同步時(shí)序電路，為保證 其 工作方式的實(shí)現(xiàn)， AT89C52 在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下 按 照 時(shí)序執(zhí)行指令 嚴(yán)格 進(jìn)行工作 ，單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性 也會(huì)受到時(shí)鐘 頻率影響 。通常時(shí)鐘會(huì)有 兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。 本 系統(tǒng) 是 采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來(lái)為 系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。 AT89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳 分別 為 XTAL1 和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器。 電路中的 C C2 的選擇 應(yīng)控制 在 30PF 左右，因?yàn)?電容太小 也 會(huì)影響 到振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率也要控制 在 ～ 12MHZ 之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但 同時(shí) 對(duì)存儲(chǔ)器 的 速度要求就 更 高。 因此 為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性 較 好的 NPO 電容，晶振頻率 使用 為 12MHZ。本次系統(tǒng) 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如圖 所示 。 圖 復(fù)位電路 在圖 中復(fù)位開(kāi)關(guān) K 被按下并松開(kāi)，使 MR 端獲得低電平， RST 端輸出復(fù)位信號(hào)，單片機(jī)復(fù)位?；蛴捎?( VCC 加入并超過(guò)復(fù)位門(mén)限電壓 ) 引起系統(tǒng)正常復(fù)位。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 10 圖 復(fù)位電路圖 藍(lán)牙模塊電路 藍(lán)牙 模塊是一種集成 藍(lán)牙功能 的 PCBA 板， 它可實(shí)現(xiàn) 短距離 的 無(wú)線通訊，按功能 可將其 分為 藍(lán)牙數(shù)據(jù)模塊 和藍(lán)牙 語(yǔ)音模塊 這兩種 。藍(lán)牙模塊可以 有效 避免 射頻信號(hào) 到 中頻信號(hào) 的變換，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單藍(lán)牙模塊是指集成藍(lán)牙功能的芯片 基本電路 集合， 它 用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 通訊，大致可分為三大種 ：數(shù)據(jù)傳輸模塊（如 BLKMDBC04B） 遠(yuǎn)程控制 模塊（如 BLKMDBC04L）等，一般模塊具有半成品的屬性，是， 是在芯片的基礎(chǔ)上進(jìn)行過(guò)加工，以使后續(xù)應(yīng)用更為簡(jiǎn)單。 藍(lán)牙模塊通常也 是由芯片、 PCB 板、外圍器件構(gòu)成。如 BLKMDBC04B藍(lán)牙模塊則有 CSR BC4 藍(lán)牙芯片， MX 閃存 Flash 焊接在 4層 PCB 板上，同時(shí) PCB 板集成 印制板 天線，采用印制板天線性價(jià)比高。而有些模塊則會(huì)有射頻功放，如BLKMDBC04L 遠(yuǎn)距離藍(lán)牙模塊。不同藍(lán)牙模塊由于作用和 應(yīng)用 的 不同，模塊的外引管腳都會(huì)不一樣作為取代數(shù)據(jù)電纜的短距離 無(wú)線通信技術(shù) ， 藍(lán)牙 支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，以無(wú)線方式將家庭或辦公室中的各種數(shù)據(jù)和語(yǔ)音 設(shè) 備 連成一個(gè) 微微網(wǎng) （ Pico－ ），幾個(gè)微微網(wǎng)還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，形成一個(gè) 分布式網(wǎng)絡(luò) （ scatter－ ），從而在這些連接設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)快捷而方便的通信。本文介紹 藍(lán)牙 接口在嵌入式 數(shù)字信號(hào) 處理器 OMAP5910 上的實(shí)現(xiàn)， DSP 對(duì) 模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并對(duì) A/D 變換后的 數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行處理，通過(guò) 藍(lán)牙 接口傳輸?shù)浇邮斩耍瑯樱?DSP 對(duì) 藍(lán)牙 接收到的 數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行 D/A 變換，成為 模擬信號(hào) 。藍(lán)牙信號(hào)的收發(fā)采用藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)。此藍(lán)牙模塊是公司最近推出的遵循藍(lán)牙 標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線信號(hào)收發(fā)芯片，主要特性有：具有片內(nèi)數(shù)字無(wú)線處理器 DRP（ DigitalRadioProcessor）、數(shù)控 振蕩器 ，片內(nèi)射頻收發(fā)開(kāi)關(guān)切換，內(nèi)置 ARM7嵌入式處理器 等。接收信號(hào)時(shí)，收發(fā)開(kāi)關(guān)置為收狀態(tài)， 射頻信號(hào) 從天線接收后，經(jīng)過(guò)藍(lán)牙收發(fā)器直接傳輸?shù)?基帶信號(hào) 處理器?；鶐盘?hào)處理包括 下變頻 和采樣，采用 零中頻 結(jié)構(gòu)。數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在 RAM（容量為 32KB）中，供 ARM7 處理器 調(diào)用和處理， ARM7 將處理后的數(shù)據(jù)從編碼接口輸出到其他設(shè)備，信號(hào)發(fā)過(guò)程是信號(hào)南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 11 收的逆過(guò)程，此外，還包括時(shí)鐘和 電源管理 模塊以及多個(gè)通用 I/O 口，供不同的外設(shè)使用。的主機(jī)接口可以提供 雙工 的通用串口，可以方便地和 PC 機(jī)的 RS232通信，也可以和 DSP 的緩沖 串口通信 。 數(shù)碼顯示電路 數(shù)碼管 也可以叫做 LED 數(shù)碼管， 只是 不同行 業(yè)人士對(duì) 它 的稱呼不 同而已 ， 但這都是 同樣的產(chǎn)品。 數(shù)碼管 按段數(shù)可分為 七段數(shù)碼管 和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多了 一個(gè) 發(fā)光二極管 單元，也就是多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)（ DP）這個(gè)小數(shù)點(diǎn)可以更精確的表示數(shù)碼管想要顯示的內(nèi)容；按能顯示多少個(gè)（ 8）可分為 1 位、 2位、 3 位、 4位、5 位、 6 位、 7位等數(shù)碼管。 如果 按發(fā)光二極管 的 單元連接方式 又 可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng) 極 數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極 (COM)的數(shù)碼管，共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí) 需要 將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)