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图3.2 AT89S52引脚图
STC89C52具体介绍及连线设计如下: 1、主电源引脚(2根)
VCC(Pin40):电源输入,接+5V电源 GND(Pin20):接地线 这样便完成了单片机的供电。 2、外接晶振引脚(2根)
XTAL1(Pin18):片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin19):片内振荡电路的输出端
时钟电路是由两个电容和晶振组成。时钟电路的作用是给单片机提供时钟脉冲,只有给单片机提供时钟脉冲单片机才会执行程序。 3、控制引脚(4根)
RST/VPP(Pin9):复位引脚,引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。复位电路由电阻R1和电容C1组成。复位电路是用以完成单片机的复位初始化操作的。也就是说,在单片机还没工作之前,我们先把寄存器的值全部复位成初始的默认值然后再开始工作,避免执行程序的时候发生错乱。在单片机没上电的时候,电容C1两个极板没有电荷,在单片机上电的瞬间,电容C1两端获得电压开始充电,既然C1要充电那
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么就必定有电流通过R1,所以在R1两端产生了瞬时电压,这个电压被加到了单片机的RST端,单片机的RST复位端得到了一个高电平便复位了。随着时间的推移,C1充满电了,再也没有电流通过R1了,R1两端便没有了电压,单片机的RST引脚又由高电平变成低电平,这时,单片机便开始工作了。值得注意的是,要引起单片机的复位,加在RST端的高电平必须保持在一定的时间以上(连续2个机器周期以上高电平)。 ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号 PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读指令, 如果接高电平则从内部程序存储器读指令。本次设计选择的是内部ROM。下载程序是将程序下载的单片机内部的ROM里面存放的,将EA/VPP(Pin31)端接到高电平(+5V),就告诉单片机系统选择的是内部的ROM,这样单片机工作的时候就会执行内部ROM里面的代码了。
4、可编程输入/输出引脚(32根)
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口,分别位P0、P1、P2、P3口,每个口有8位(8根引脚),共32根。
PO口(Pin39~Pin32):8位双向I/O口线,名称为P0.0~P0.7 P1口(Pin1~Pin8):8位准双向I/O口线,名称为P1.0~P1.7 P2口(Pin21~Pin28):8位准双向I/O口线,名称为P2.0~P2.7 P3口(Pin10~Pin17):8位准双向I/O口线,名称为P3.0~P3.7
3.2 单片机最小系统电路
单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路构成。STC89C52 单片机的工作电压范围:4V-5.5V,所以通常给单片机外界5V直流电源。连接方式为单片机中的40脚VCC接正极5V,而20脚VSS接电源地端,如图3.3所示。
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图3.3 单片机主控电路
单片机的最小化系统是指单片机能正常工作所必须的外围元件,主要可以分成时钟电路和复位电路,我们采用的是STC89S52芯片,它内部自带4K的FLASH程序存储器,一般情况下,这4K的存储空间足够我们使用,所以我们将芯片的第31脚固定接高电平,所以我们只用芯片内部的4K程序存储器。
复位电路由10UF的电容和10K的电阻组成,单片机接通电源时产生复位信号,完成单片机启动确定单片机起始工作状态。当单片机系统在运行中,受到外界环境干扰出现程序跑飞的时候,按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。一般有上电自动复位和外部按键手动复位,单片机在时钟电路工作以后,在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。本设计采用的是外部手动按键复位电路,需要接上上拉电阻来提高输出高电平的值。
单片机的时钟电路有一个12M的晶振和两个20P的电容组成,它们决定了单片机的工作时间精度为1微秒。时钟电路就是振荡电路,是向单片机提供一个正弦波信号作
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为基准,决定单片机的执行速度。AT89S51单片机个功能部件运行都是以时钟控制信号为基准,有条不紊地一拍一拍地工作。因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机的稳定性。常用的时钟电路设计一般有两种方式,一种是内部时钟方式,另一种是外部时钟方式。此电路采用内部时钟方式。
3.3 电机驱动模块的设计
3.3.1电机驱动芯片的选择与设计
对于电机驱动,需要考虑如下几个问题:电机是单方向转动还是双向转动。是否需要调速。对于单方向的电机驱动,只要用一个大功率的三极管或者场效应管或者继电器直接带动电机即可,当电机需要双向转动时,可以使用由四个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速,只需使用继电器即可;但如果需要调速,可以使用三极管或者场效应管等开关元件实现PWM调速。
L298采用16引脚DIP封装,其内部集成了双极型H-桥电路,所有的开量都做成n型。这种双极型脉冲调制方式具有很多优点,如电流连续,电机可以四角限运行,并且停止时有轻微的振动电流,起到润滑和缓冲作用,消除电机正反向转动时的静摩擦死区,平稳性好。L298芯片引脚功能表如表3.1所示。
名称
SEN1、SEN2 OUT1、OUT2 VS
INPUT1、INPUT2 ENA、ENB GND VCC
OUT3、OUT4 INPUT3、INPUT4
管脚 1、15 2、3 4 5、7 6、11 8 9 13、14 10、12
表3.1 L298引脚功能表 说明
分别为两个H桥的电流反馈脚,不用时可以直接接地 输出端,与对应输入端同逻辑
驱动电压,最小值须比输入的低电平电压高2.5V 输入端,TTL电平兼容 使能端,低电平禁止输出 地
逻辑电源,4.5V~7V
输出端,与对应输入端同逻辑 输入端,TTL电平兼容
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采用普通的直流电机,而通过控制脉冲占空比,实现对小车速度的控制。种调速方式有调速优良、带载能力大、调整平滑、调速范围广,能承受频繁的负载冲击,还可以实现频繁的快速启动、制动和反转等优点。表3.2为I/O脉冲控制小车动作。
表3.2 I/O脉冲控制小车
In1 1 1 0 0
In2 0 0 1 1
In3 1 0 1 0
In4 0 1 0 1
左电机 正转 正转 反转 反转
右电机 反转 反转 正转 反转
运行状态 前行 左转 右转 后退
1脚和 15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻,形成电流传感信号。L298N可驱动2个电动机,OUT1,OUT2,OUT3和OUT4之间可分别接电动机,我选用驱动一台电动机。5,7,10,12脚接输入控制电平,控制电机的正反转。InA,InB接控制使能端,控制电机的停转。In3,In4的逻辑图相同。由可见InA为底电平时,输入电平对电机控制器作用,当InA为高电平,输入电平为一高一低,电机正或反转。同为低电平电机停止,同为高电平电机刹停。图3.4为H桥工作图。
图3.4 H桥工作图 11