【正文】 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和 引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)驅動電路 轉速檢測、反饋電路 LED 顯示 功能鍵控制 PWM 單片機 AT89S52 本科畢業(yè)設計 3 電動機直流調速器硬件設計 20 編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。 ○ 1 主要性能 1)與 MCS51 單片機 產品兼容； 2)8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 FLASH 存 儲器 ； 3)1000 次擦寫周期； 4)全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz； 5)三級加密程序存儲器； 6)32 個可編程 I/O 口線； 7)三個 16 位 定時器 /計數(shù)器 ； 8)六個 中斷源 ； 9)全雙工 UART 串行通道； 10)低功耗空閑和掉電模式； 11)掉電后中斷可喚醒； 12)看門狗定時器； 13)雙數(shù)據(jù)指針； 14)掉電 標識符 。 ○ 2 引腳說明 圖 單片機引腳圖 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 ，F(xiàn)lash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器 技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完 全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常本科畢業(yè)設計 3 電動機直流調速器硬件設計 21 規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2級中斷結構，全雙工串行口， 片內晶振及 時鐘電路 。另外 ， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅動 8個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫 “1” 時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， P0 不具有內部上拉電阻。 在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅動 4個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 “1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 在 flash 編程和校驗時， P1口接收低8 位地址字節(jié)。 引腳號第二功能： T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在 系統(tǒng)編程 用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 ， 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此 時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口使用很強的內部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。 在flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器本科畢業(yè)設計 3 電動機直流調速器硬件設計 22 能驅動 4個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1” 時，內部上 拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 端口引腳 第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存 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是單片機復位。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)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(jù)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 AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）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(jù)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0000HFFFFH）， 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， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器的指令。 FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 V，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 V。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 本科畢業(yè)設計 3 電動機直流調速器硬件設計 23 直流電機控制電路 圖 直流電機控制電路 該控制電路分為驅動電路和主電路。主電路為雙極性可逆 PWM 變換電路，硬件電路如圖 所示。主電路由 4個二極管和 4 個功率管 IGBT 組成。 Q2 和 Q7同時導通和關斷，其柵極驅動電壓 U2=U7； Q5 和 Q8 同時導通和關斷，其柵極驅動電壓 U5=U8. 在一個開關周期內，當 0=tton 時， U2 和 U7 為正，功率管 Q2 和 Q7 飽和導通，而 U5 和 U8 為負， Q5 和 Q8 截止。這時 +U 加在電樞左右兩端，電樞電流從電機左端流入。當 ton=tT 時， U2 和 U7變 負， Q2和 Q7 截止， U5 和 U8 變正，但 Q5和Q8 不能立即導通，因為在電樞電感釋放儲能的作用下， I 沿經(jīng) D2 和 D3 續(xù)流，在D2 和 D3 上的壓降使 Q5 和 Q8 的 ce 之間承受著反壓，這時，電樞電壓反向，并在一個周期內正負相間，這時雙極式工作制的特征。 由于電樞兩端電壓的正負變化，使電流形式存在兩種情況如圖 33中的 i1和 i2，i1 相當于電動機負載較重的情況，這時平均負載電流大，在續(xù)流階段電流仍維持正方向，電動機始終工作在第一象限的電動狀態(tài)。 I2 相當于負載很輕的情況下，平均電流小，在續(xù)流階段電流很快衰減到零，于是 Q5 和 Q8 的 ce 間失去反壓，在負的電源電壓和電樞反電動勢的合成作用下導通，電樞電流反向，電動機處于制動狀態(tài)。兩個輸入端均可輸入 PWM0、 PWM1 兩個脈寬調制信號，控制電動機正反轉時的電樞電壓。 由前述的 PWM 控制工作原理可知，在程序進行控制時，將一端的 PWM 信號占空比設為 0，則電動機此時將受另一端輸入的 PWM 信號控制方向及轉速大小。 本科畢業(yè)設計 3 電動機直流調速器硬件設計 24 圖 電壓和電流關系圖 顯示電路 圖 LED 顯示屏 ，發(fā)光 二極管的英文縮寫，簡稱 LED。它是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個通常是紅色的發(fā)光二極管組成，靠燈的亮滅來顯示字符。用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 LED 顯示電路如圖 所示，是由一個共陽極的四位一體的 LED 來實現(xiàn)的。使用本科畢業(yè)設計 3 電動機直流調速器硬件設計 25 單片機的 口來對顯示器進行控制和輸入信號 單片機按鍵和接線電路 圖 按鍵鏈接電路 電機直流調速的按鍵控制系統(tǒng)及顯示器接線如圖 所示，電路分別由 470，10k 的電 阻和五個按鍵組成。電阻的一端分別與相應的顯示屏端口相接。五個按鍵分別控制電動機的置復位，正轉，反轉，減速，加速。五個按鍵通過四個與門后與外部中斷 0、 1 口相連，則只要有按鍵按下，就會觸發(fā)外部中斷 0、 1。另外使用P3 口作為鍵值輸入口。程序上使用外部中斷 0、 1（ INT0、 INT1） 及鍵值掃描實現(xiàn)對按鍵的控制。當按下選位鍵時，可以對四位 LED 進行選擇，選定某位后按下置位鍵則可在該位上選擇 0～ 9任一個數(shù)，當完成轉速給定值設定后按下確定鍵，則系統(tǒng)開始調速。在電動機運行過程中按下升速、降速或反轉鍵則能進行對電動機升、降速 及反轉的控制。 電源電路 圖 電源電路 電電機直流調速系統(tǒng)的電源電路如圖 ，此電路將 AC220V 電壓轉變?yōu)?DC12V，本科畢業(yè)設計 3 電動機直流調速器硬件設計 26 用來供電動機電壓。 其中， 7818 為輸出電壓為 12V 的三端固定正穩(wěn)壓器，具有內部過流、熱過載和輸出晶體管安全區(qū)保護功能，電路使用安全可靠。主要性能： ○ 1 輸出電壓： 5V、 6V、 9V、 12V、 15V、 18V 和 24V。 ○ 2 最大輸出電流： 。 ○ 3 失穩(wěn) 電壓： 2V。 ○ 4 內部熱過載保護。 ○ 5 內部過流、短路保護。 ○ 6 輸出晶體管安全區(qū)保護。 轉速檢測反饋電路 圖 檢測電路 光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目 標物體進行探測。安防系統(tǒng)中常見的光電開關煙霧報警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來記數(shù)機械臂的運動次數(shù)。 光電開關是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉化為電流的變化以達到探測的目的。由于光電開關輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應用。 采用集成電路技術和 SMT 表面安裝工藝而制造的新一代光電開關器件，具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關是一種采用脈沖調制的主動式光電探測系統(tǒng)型電子開關，本科畢業(yè)設計 3 電動機直流調速器硬件設計 27 它所使用的冷光源有紅 外光、紅色光、綠色光和藍色光等，可非接觸，無損傷地