【正文】 處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C52是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。外形及引腳排列如 圖 21所示 ： 圖 21 AT89C52 單片機(jī)實(shí)物圖 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 3 頁(yè) 共 30 頁(yè) 3 主要特性如下： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 1288 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 特性概述 : AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部RAM， 32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位 定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 4 頁(yè) 共 30 頁(yè) 4 AT89C52 單片機(jī)的管教說(shuō)明 P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427P 2 .7 /A 1 528P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .4 /T 014P 3 .3 /I N T 113P 3 .5 /T 115P 3 .6 /W R16P 3 .7 /R D17X T A L 119X T A L 218R S T9P S E N29A L E30EA31P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .2 /I N T 057A T 8 9 C 5 2U1 圖 22 AT89C52 引腳圖 VCC：供電電壓。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須接上拉電阻。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，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。 P2 口 ： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(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(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)容。 P3 口 ： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 P3 口也可作為 AT89C52 的一些特殊功能口，如 表 所示 ： 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 5 頁(yè) 共 30 頁(yè) 5 表 P3 口引腳復(fù)用功能 引腳號(hào) 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0的外部輸入） T1（定時(shí)器 1的外部輸入） 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） 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)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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)。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)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 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。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時(shí) 鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此 ， 光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系。所謂透射式是指被測(cè)物體放在光路中，恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物，部份被吸收后，透射光投射到光電元件上；所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上，再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上；所謂遮光式是指當(dāng) 光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份，使投射剄光電元件上的光通量改變，改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān)。 發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。因此，廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。如果選用的光電元件對(duì)紅外光敏感，構(gòu)成傳感器時(shí)可加濾色片將鎢絲燈泡的 可見(jiàn)光濾除，而僅用它的紅外線做光源，這樣，可有效防止其他光線的干擾。 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 7 頁(yè) 共 30 頁(yè) 7 綜上所述，各種光源各具優(yōu)點(diǎn)，但從經(jīng)濟(jì)與使用便利方面考慮，并考慮到抗干擾性能，我們決定選用 紅外光二極管做系統(tǒng)測(cè)量的光源。 電器件組成的光電傳感器在用于光電檢測(cè)時(shí)，還必須配備適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)理電路。不同 的光電元件，所要求的測(cè)量電路也不相同。 光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。 此外，光電開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 8 頁(yè) 共 30 頁(yè) 8 光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 光電轉(zhuǎn)換是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的核心部分，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)通過(guò)電壓比較器轉(zhuǎn)換成符合要求的脈沖信號(hào)最后送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)從而完成轉(zhuǎn)速測(cè)量。 光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖如圖 24所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器， 除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反 。 LM324 的引腳排列見(jiàn)圖 26。 計(jì)數(shù)脈沖 傳感器 整形驅(qū)動(dòng) LM324 AT89C52 數(shù)碼顯示譯碼器 LED 數(shù)碼管 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 9 頁(yè) 共 30 頁(yè) 9 本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用高性能集成四運(yùn)放 LM324 來(lái)進(jìn)行光電信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)。此外，還設(shè)計(jì)了 有源帶 通濾波器。如圖 27 所示是MULTISIM 進(jìn)行電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果。其中信號(hào)預(yù)處理電路包含信號(hào)放大、波形變換和波形整形。系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)框圖 28 所示。在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。 晶體振蕩電路如圖： 29： 信 號(hào) 放大器 LED 顯 示 數(shù)字存儲(chǔ)電路 波形變換 波形整形 單片機(jī) 鍵盤模塊 RS232 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 11 頁(yè) 共 30 頁(yè) 11 P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732P 2. 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 4/ T 014P 3. 3/ I N T 113P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 7/ R D17X T A L 119X T A L 218R S T9P S E N29A L E30EA31P 1. 0/ T 21P 1. 1/ T 2E X2P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 3. 2/ I N T 057A T 89C 52U1C130pFC230pFX1C R Y S T A LV C C 29 晶體振蕩電路 部分 復(fù)位電路部分 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。 復(fù)位電路如圖 210： P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427P 2 .7 /A 1 528P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .4 /T 014P 3 .3 /I N T 113P 3 .5 /T 115P 3 .6 /W R16P 3 .7 /R D17X T A L 119X T A L 218R S T9P S E N29A L E30EA31P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .2 /I N T 057A T 8 9 C 5 2U1C31 0 u FR 1 16KV C CG N D 210 復(fù)位電路部分 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 12 頁(yè) 共 30 頁(yè) 12 轉(zhuǎn)速顯示電路 顯示電路采用 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示， LED（ LightEmitting Diode）是一種外加電壓從而渡過(guò)電流并發(fā)出可見(jiàn)光的器件。 LED有單個(gè) LED和八段 LED之分，也有共陰和共陽(yáng)兩種。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器 ,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。 此外，要畫(huà)出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能進(jìn)行正確的字型段碼編碼。 abcdefgV C C 公共陽(yáng)極 C O MabcdefgG N D 公共陰極 C O M 圖 211七段發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu) abfcgdeDPY1234567abcde