5.外部总线增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。
6.单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。
2.4.2单片机的选择
（一）方案一：选择80C51作为本系统的控制芯片。80C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上[2]。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。
（二）方案二：选择STC12C5A60S2作为本系统的控制芯片。STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。
由于STC12C5A60S2具有以下优点： 1. 无法解密，采用宏晶最新第六代加密技术 2. 超强抗干扰，整机轻松通过2万伏经典测试
3. 速度快、1个时钟/机器周期，可用低频晶振，大幅降低EMI 4. 超低功耗
5. 输入/输出口多，做多有44个I/O口，A/D做按键扫描还可以节省很多I/O
6. 在系统可编程，无需编程器，无需仿真器，可远程升级
7. 内部集成高可靠复位电路，外部复位电路可彻底省掉，当然也可以继续用外部复位电路。
所以，本设计最终选择方案二，以STC12C5A60S2作为本系统的控制芯片。
2.5测速方案的选择
电机转动速度的数字检测基本方法是利用与电动机同轴连接的光电脉冲发生器的输出脉冲频率与转速成正比的原理[1]。根据脉冲发生器发出的脉冲速度和序列,测量转速和判别其转动方向。根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有:M法(测频法) 、T 法(测周期法) 和MPT 法(频率P周期法) 。
方案一：M法(测频法)
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选择M法测速。M法是在规定的检测时间内,通过检测光电脉冲发生器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。虽然检测时间一定,但检测的起止时间具有随机性,因此M法测量转速在极端情况下会产生士1 个转速脉冲的误差。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的个数较大时,才有较高的测量精度,因此M 法适合于高速测量。
方案二：T 法(测周期法)
选择T法测速。T法是通过测量光电脉冲发生器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下,时间的测量会产生士1 个高频脉冲周期,因此T 法在被测转速较低(相邻两个转速脉冲信号时间较大) 时,才有较高的测量精度,所以T 法适合于低速测量。
方案三：M/T 法(频率P周期法)
选择M/T法测速。M/T法是通过同时测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的转速脉冲信号的个数来确定转速。由于同时对两种脉冲信号进行计数,因此只要“同时性”处理得当,M/T 法在高速和低速时都具有较高的测速精度。
由于本系统对测速精度要求较高，且M/T发测速在高速和低速都具有较高的测速精度。所以最终选择方案三，以M/T法方式进行测速。
2.6系统总体设计方案
本系统选用了三菱直流电机，额定电压12V，额定电流1A，空载转速3600r/min，负载转速2600r/min。本系统主要包括单片机、液晶显示、电机驱动、电机、速度检测与按键控制各部分。如图2.4所示。
速度检测模块通过外部中断接口，将采集到的速度信息以脉冲的形式发送到单片机，单片机通过速度采集程序计算出当前速度，并在液晶上显示。本系统有6个独立式按键，分别控制电机的正反转、电机速度的加减、电机的启动和急停。通过按键设定出电机的转速与方向，控制单元将当前速度与设定速度相比较，然后输出相应的PWM脉冲到由L298组成的电动机驱动电路，实现电动机转速与速度的控制。电动机的当前速度与设定速度通过液晶屏显示出来。
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液晶显示电机驱动模块按键控制模块STC12C5A60S2直流电机速度检测模块 图2.4系统框图
3硬件设计
3.1单片机最小系统
3.1.1 STC12C5A60S2介绍 STC12C5A60S2系列主要性能：
? 高速：1个时钟/机器周期，增强型8051内核，速度比普通8051快8~12倍
? 宽电压：5.5~3.3V
? 增加第二复位功能脚（高可靠复位，可调整复位门槛电压，频率<12MHz时，无需此功能）
? 增加外部掉电检测电路，可在掉电时，即时将数据保存进EEPROM，正常工作时无需操作EEPROM
? 低功耗设计：空闲模式，（可由任意一个中断唤醒）
? 低功耗设计：掉电模式（可由外部中断唤醒），可支持下降沿/上升沿和远程唤醒
? 工作频率：0~35MHz，相当于普通8051:0~420MHz
? 时钟：外部晶体或内部RC振荡器可选，在ISP下载编程用户程序时设置
? 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K字节内Flash程序存储器，擦写数十万次以上
? 1280字节片内RAM数据存储器
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? 芯片内EEPROM功能，擦写数十万次以上
? ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器/仿真器 ? 8通道，10位高速ADC，速度可达25万次/秒，2路PWM还可当2路D/A使用
? 2通道捕获/比较单元（PWM/PCA/CCP），也可以用来实现2个定时器或者2个外部中断（支持上升沿/下降沿中断）
? 4个16位定时器，兼容普通8051的定时器T0/T1，2路PCA实现2个定时器
? 可编程时钟输出功能，T0在P3.4输出时钟，T1在P3.5输出时钟，BRT在P1.0输出时钟
? 硬件看门狗（WDT） ? 高速SPI串行通信端口
? 全双工异步串行口（UART），兼容普通8051的串口
? 先进的指令集结构，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令 ? 通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）
? 可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏。每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但是整个芯片最大不得超过100mA
STC12C5A60S2引脚图如下：
图3.1 STC12C5A60S2引脚图
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3.3.2单片机最小系统
STC12C5A60S2最小系统包括复位电路、晶振电路、电源和地[4]。具体电路如图3.2所示。
该最小系统的应用特点：
1. 有可供用户使用的大量I/O口线。 2. 内部存储器容量有限。 3. 应用系统开发具有特殊性。 1.时钟电路
STC1205A60S2虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。80C51单片机的时钟产生方法有两种。内部时钟方式和外部时钟方式。
本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHZ到12MHZ之间选择。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值，在本设计中，振荡晶体选择12MHZ,电容选择30pF。
在设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。为了提高温度稳定性，应采用NPO电容。
2.复位电路 复位电路的作用
在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。
基本的复位方式
单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。
STC12C5A60S2单片机的复位是由外部的手动复位电路来实现的。即是人为的在复位输入端RST上加入高电平。此处采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC的5V电平就会直接加到RST端。即使人的动作很快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，保证能满足复位的时间要求。
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