浙江海洋学院东海科学技术学院本科生毕业论文
图3.12 定时器2时钟输出模式
3.3.2 晶振电路设计
ATMEL89C51系列单片机可以工作于6MHz、12MHz等频率下，这一频率产生于一个石英晶体振荡器，用于驱动AT89S52系列单片机
【14】
。因此，我们针对ATMEL89C51单片机，设
计的晶振电路如图3.13所示。设计中采用12MHz的石英晶体和两个容值为22PF的电容。Y1（晶振）直接跨接在AT89S52的XTAL1、XTAL2两端，其中C12、C13为起振电容。须注意的是振荡脉冲经过二分频才作为系统的时钟信号，在二分频的基础上再三分频产生ALE信号，在二分频的基础上再进行六分频就得到机器周期信号。因此一个机器周期只有振荡周期的1/12,我们使用的是12MHZ晶振，因此机器周期为1/(12*12)微秒。
图3.13 晶振电路
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3.3.3 复位电路设计
RST引脚是单片机复位信号的输入端，复位信号为高电平有效，其有效时间应持续24
个振荡脉冲周期（即2个机器周期）以上，产生复位信号的电路逻辑图如图3.14所示。此复位电路为按键电平方式复位，首先具有开机复位的功能，在平时状态中由于电容阻断直流电压，因此RST复位端口一直为低电平。
图3.14 复位电路
3.4CPU控制模块
CPU控制模块采用MCS—51单片机（单片机又称单片微控制器）,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜等。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！......它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。
单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列
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单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！它有集成度高，存储量大，性能高，速度快，抗干扰性强，指令丰富等特点。
此类型单片机的封装型号很多，我们采用DIP40脚封装，对与该系统已经够用了，MCS—51单片机中有 时针模块、中断模块、串口、并口等
【15】
。存储空间大，寻址范围宽，数
据存储有64KB地址空间，程序存储有64KB寻址空间。中断有优先级别控制，采用5V供电。外围元件少等优点，
下面是51单片机结构图和外围元件图：
图3.15 CPU核心板
3.5 红外测速模块设计
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图3.16 红外测速模块原理图
现在红外元件的用途很多，例如红外侧温、红外侧距、红外感应等。在这里我们应用了红外感应，感应轮子转动的圈数。测速电路用的是光耦测量转动圆盘引起的脉冲宽度，从而可得单片机的实时速度，精度很高，可达千分之一。用的是外部中断的，在电机带动转盘的时候，转盘上贴了半圆黑色的纸，形成黑白面，只有当转盘到达白面的时候，红外线传感器是导通的，平常的时候传感器都处于断开的状态，利用这一特点，我采用外部中断的方式，每次断开的时候采集一个信号，发生中断，每发生一次中断，就让计数器计数一次，以这样的方式来测量电机的转速。
3.6 键盘设计
图3.17 按键接口
按键电路设计：按键未按下时其输出端为高电平，按键按下时输出端为低电平。键盘是人操作本系统的唯一通道。数字键可设定电机的转速。
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3.7 加热控制电路设计
在控制设计中,需要用设计加热器来加热电机,使其达到并保持某一设定温度,常用的方法有继电式控温、调压器调压控温和电子式(多用可控硅) 调压控温等几种
【1】
。继电式
控温依靠继电器的频繁切换来保持温度,它的温度调节比较粗略,响声大,使用寿命低。调压法控温的特点是对电网电压影响小,但比较笨重,调节粗糙。而可控硅调压控温的特点是体积小,无噪声、调节方便,但它对电网会产生一定影响,适用于小功率加热器。在本课题的研究背景下，对温度保持的调节采用软件实现。
图3.18 加热控制电路原理图 图3.18为加热控制电路原理图，电热丝的加热功率由双向可控硅来控制，单片机通过光耦合给可控硅触发信号，可控硅管和加热丝串接在交流12V、50Hz市电回路。在给定的周期T内，单片机只要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝的功率，从而达到调节温度的目的。而可控硅的接通时间可以通过可控硅极上moc3041控制
【8】
。该光耦器件又由
单片机用软件在P3.7引脚上产生的PWM波控制，受过零同步脉冲同步后经光耦合管和驱动管输出送到可控硅的控制极上。光耦可以将强电与弱电隔离从而既实现控制又保护电路。
过零同步脉冲是一种50HZ交流电压过零时刻的脉冲，可使可控硅在交流电压正弦波过零时触发导通。该脉冲作为可控硅的触发同步脉冲加到控制电路中。加热电路用来实现对系统的升温加热达到预定的温度。当温度没有达到要求，控制电路利用双向可控硅的通断特性来决定加热电路的通电与断电，测量电路功能为将测量到的信号经过处理变成数字信号送入单片机中进行处理为了在关机和超温保护的状态下能可靠地关断加热电源。与电热丝并联的LED发光管用来指示电热丝的工作状态。
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