基于單片機(jī)遙控小車的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)遙控小車的設(shè)計(jì)摘 要隨著電子業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化已不再是一個(gè)新鮮的話題，無人駕駛的遙控小汽車也必將進(jìn)入實(shí)用階段，智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。智能電動(dòng)車就是其中的一個(gè)體現(xiàn)。本系統(tǒng)模擬基于51單片機(jī)的遙控小車的設(shè)計(jì)。89C51單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。這里介紹的是如何用89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)無線遙控小車的畢業(yè)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)是結(jié)合實(shí)際應(yīng)用而確定的設(shè)計(jì)類課題。本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，采用89C51單片機(jī)為控制核心，采用L298N對(duì)小車電機(jī)的控制，

2、利用以PT2262/PT2272芯片的無線遙控模塊裝置，本次設(shè)計(jì)基于完備的軟硬件系統(tǒng)，很好的實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)小汽車的前后行進(jìn)，特定路徑的行駛，以及停車。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及測(cè)試結(jié)果分析關(guān)鍵詞:單片機(jī)；無線控制技術(shù)；PWM調(diào)速；L298N；PT2262/2272。The Design of Remote Control Car Based On MCUAbstractAlong with the development of electronic, automation is not a fresh word any more,

3、 and no-man controlled cars will be realized. The new invention of modern intelligence, is a future of development, he can follow the pattern set in advance in an environment where automatic operation, no human's management, used in scientific exploration and so on. Smart electric car is one of

4、expression. That system is based on the design of 51 MCU controlled car. 89C51 MCU is eight-figure microcontroller, which receives high praise from the users because of its easy use and versatility. This graduation design introduces how 89C51 MCU realize the remote control of the car, a combination

5、of the practical application and design. This system designs for the purpose of the topic request, using 89C51 MCU as control core, the car motor control by L298N,and wireless remote control which chip PT2262/2272 device, with the electric car, driving, and the particular path park. The whole system

6、 of the circuit structure is simple and reliable. This paper introduces the hardware design method of the system and the analysis of the test results.Keyword: MCU; Wireless Remote Control; PWM speed adjusting;L298N；PT2262/2272目 錄1 前 言12 方案設(shè)計(jì)與論證22.1 直流調(diào)速系統(tǒng)22.2 無線控制系統(tǒng)32.3 系統(tǒng)原理圖43 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)53.1 89c51單片機(jī)硬

7、件結(jié)構(gòu)53.1.1 一個(gè)8位的微處理器（CPU）63.1.2 存儲(chǔ)器63.1.3 I/O接口63.1.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器63.1.5 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)7振蕩器及定時(shí)電路73.2 89C51單片機(jī)引腳及其功能73.2.1 電源引腳Vcc和Vss83.2.2 時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL283.2.3 控制信號(hào)引腳RST，ALE，/PSEN和/EA83.2.4 輸入/輸出端口P0，P1，P2和P393.3 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制部分設(shè)計(jì)103.3.1 電機(jī)選型103.3.2 L298N驅(qū)動(dòng)電機(jī)103.4 無線電發(fā)射接收模塊介紹133.5 51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)173.6 PWM調(diào)速系統(tǒng)18

8、4 軟件設(shè)計(jì)215 測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析及結(jié)論23致 謝24參考文獻(xiàn)25附錄1 程序清單26附錄2 系統(tǒng)電路圖271 前 言近年來，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，無線遙控已被廣泛應(yīng)用到日常生活及工業(yè)控制當(dāng)中，電視機(jī)，電冰箱，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，電視演播系統(tǒng)，電視會(huì)議系統(tǒng)，微格教學(xué)系統(tǒng)，多媒體教學(xué)系統(tǒng)，工業(yè)智能可能控制等多種領(lǐng)域都有應(yīng)用。本文基于單片機(jī)控制的設(shè)計(jì)思想，選用廉價(jià)的遙控編碼解碼集成電路（PT2262/PT2272），采用L298N專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過PWM脈沖調(diào)速，外圍安裝無線遙控集成模塊，實(shí)現(xiàn)了小車的無線智能遙控。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大

9、賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有電動(dòng)車模型的基礎(chǔ)上，加裝無線控制模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的無線遙控，并將數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所接收到檢測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列中的80C51單片機(jī)。80C51是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使

10、用者的好評(píng)。它是第三代單片機(jī)的代表。第三代單片機(jī)包括了Intel公司發(fā)展MCS-51系列的新一代產(chǎn)品，如8C15280C51FA/FB80C51GA/GB8C4518C452,還包括了PhilipsSiemensADMFujutsuOKIHarria-MetraATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色與80C51兼容的單片機(jī)。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)Microcomputer完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如A/DPWMPCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)WDT(監(jiān)視定時(shí)器)高速I/O口計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。這一代單片機(jī)中，在總線方面最重要

11、的進(jìn)展是為單片機(jī)配置了芯片間的串行總線，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更加靈活的方式。Philips公司還為這一代單片機(jī)80C51系列8C592單片機(jī)引入了具有較強(qiáng)功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線-CAN(Controller Area Network BUS).新一代單片機(jī)為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的80C51為控制核心，80C51采用CHOMS工藝，功耗很低。該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是在足球機(jī)器人研究方面具有很好的發(fā)展前景。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。2 方案設(shè)計(jì)與論證本章圍繞系統(tǒng)的

12、總體設(shè)計(jì)，介紹系統(tǒng)的組成，并提出各個(gè)組成部分系統(tǒng)的各種方案，并綜合比較，并選出最佳方案。根據(jù)題目的要求，整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成是由兩部分組成。一部分是硬件系統(tǒng)， 一部分是軟件系統(tǒng)。硬件方案確定如下：在現(xiàn)有電動(dòng)車模型的基礎(chǔ)上，加裝無線控制模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的無線遙控，并將數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所接收到檢測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。2.1 直流調(diào)速系統(tǒng)方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流即可

13、改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變勵(lì)磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向都隨著改變，所以G-M系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。且技術(shù)落后，因此擱置不用。方案二：靜止可控整流器簡(jiǎn)稱V-M系統(tǒng)。V-M系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。V-M系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于

14、低速運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），簡(jiǎn)稱PWM。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過改變脈沖寬度來進(jìn)行直流調(diào)速。與V-M系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）由于PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容

15、易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá)1：10000左右。由于電流波形比V-M系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。（2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。（3）由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。根據(jù)以上綜合比較，以及本設(shè)計(jì)中受控電機(jī)的容量和直流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，本設(shè)計(jì)采用了H型單極型可逆PWM變換器進(jìn)行調(diào)速。脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡(jiǎn)稱PWM變換器。脈寬調(diào)速也可通過單片機(jī)控制繼電器的閉合來實(shí)現(xiàn)，但是驅(qū)動(dòng)能力有限。為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的前行與倒車，

16、本設(shè)計(jì)采用了可逆PWM變換器?？赡鍼WM變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個(gè)三極電力晶體管和4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路。2.2 無線控制系統(tǒng)無線遙控簡(jiǎn)介“無線遙控(wireless remote control)”顧名思義，就是一種用來遠(yuǎn)程控制機(jī)器的裝置?，F(xiàn)代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來產(chǎn)生不用訊息的按鈕鎖組成。時(shí)至今日，無線遙控器已在生活中得到了越來越多的應(yīng)用，給人們帶來了極大的便利。隨著科技的進(jìn)步，無線遙控器也擴(kuò)展到許多的種類，簡(jiǎn)單來說常見的有兩種，一種是家電常用的紅外遙控模式（IR Remote Control），另一種是

17、防盜警報(bào)設(shè)備、門窗遙控、汽車遙控等等常見的無線電遙控模式（RF Remote Control）。兩種各有吧不同的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域也各有不同。方案一：紅外遙控系統(tǒng)紅外遙控器（IR Remote Control）是利用波長(zhǎng)為0.761.5m之間的近紅外線來傳送控制信號(hào)的遙控設(shè)備。特點(diǎn)：不影響周邊環(huán)境、不干擾其他其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無誤，一般不需要任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。方案二：無線遙控系統(tǒng)無線電

18、遙控器（RF Remote Control）是利用無線電信號(hào)對(duì)遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備。這些信號(hào)被遠(yuǎn)方的接收設(shè)備接收后，可以指令或驅(qū)動(dòng)其他各種相應(yīng)的機(jī)械或者電子設(shè)備，去完成各種操作，如閉合電路、移動(dòng)手柄、開動(dòng)電機(jī)、之后再由這些機(jī)械進(jìn)行需要的操作。作為一種與紅外遙控器相補(bǔ)充的遙控控制器種類，在車庫門、電動(dòng)門、道閘遙控控制、防盜報(bào)警器、工業(yè)控制以及無線智能家居領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無線遙控器和紅外遙控器的區(qū)別紅外遙控器和無線遙控器是對(duì)不同的載波來說的，紅外遙控器是用紅外線來傳送控制信號(hào)的，它的特點(diǎn)是有方向性，不能有阻擋；無線遙控器是用無線電波來傳送控制的信號(hào)的，它的特點(diǎn)是無方向性，可以不面

19、對(duì)面控制，距離遠(yuǎn)（可達(dá)數(shù)十米，甚至數(shù)公里），容易受電磁干擾，在需要遠(yuǎn)距離穿透或者無方向性控制領(lǐng)域，比如工業(yè)控制等等，使用無線電遙控器較易解決。根據(jù)以上綜合比較，并結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)采用無線電遙控模式，進(jìn)行對(duì)小車的控制。2.3 系統(tǒng)原理圖簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車采用89C51單片機(jī)進(jìn)行智能控制。開始由手動(dòng)啟動(dòng)小車，并復(fù)位，當(dāng)小車接收到無線電波開始，通過單片機(jī)控制小車開始調(diào)速；系統(tǒng)的前后左右行進(jìn)均由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)；在電動(dòng)車進(jìn)駛過程中，采用雙極式H型PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，以提高系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能；系統(tǒng)的無線遙控有無線編碼解碼芯片PT2262和PT2272構(gòu)成的集成模塊，以提高系統(tǒng)的無線穩(wěn)定性。圖2-1

20、系統(tǒng)原理圖3 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROMRAMI/O口定時(shí)/記數(shù)器中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器打印機(jī)A/DD/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。89C51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總

21、線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。3.1 89c51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)89C51是Intel公司生產(chǎn)的一個(gè)單片機(jī)系列的名稱。該公司繼1976推出MCS-48系列8位單片機(jī)后，又于1980年推出了89C51系列高檔8位單片機(jī)。屬于這一系列的單片機(jī)芯片有很多種，如8051，8031，8751，80C51BH等等，它們的基本組成、基本性能和指令系統(tǒng)都是相同的。圖3-1 89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖在一小塊芯片上，集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分。每一個(gè)單片機(jī)包括： 3.1.1 一個(gè)8位的微處理器（CPU）CPU是單片機(jī)的

22、核心，是計(jì)算機(jī)的控制和指揮中心，有運(yùn)算器和控制器等部件組成。 3.1.2 存儲(chǔ)器 89C51片內(nèi)有ROM（程序存儲(chǔ)器，只能讀）和RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可讀可寫）兩類，他們有各自獨(dú)立的存儲(chǔ)地址空間，與一般微機(jī)的存儲(chǔ)器配置方式很不相同。 1.程序存儲(chǔ)器（ROM） 存放程序，一些原始數(shù)據(jù)和表格。89C51及8751的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量為4KB，地址從0000H開始，用于存放程序和表格常數(shù)。     2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)-運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果、欲顯示的數(shù)據(jù)等。89C51片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均為128B，地址為00H-7FH，用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)

23、暫存以及數(shù)據(jù)緩沖等。 在這128B的RAM中，有32個(gè)字節(jié)單元可指定為工作寄存器，這同一般微處理器不同。89C51的片內(nèi)RAM和工作寄存器排在一個(gè)隊(duì)列里統(tǒng)一編址。 3. 特殊功能寄存器89C51單片機(jī)內(nèi)部還有SP，DPTR，PCON，IE，IP等特殊功能寄存器，它們也同128字節(jié)RAM在一個(gè)隊(duì)列編址，地址為80HFFH。在這128字節(jié)RAM單元中有21個(gè)特殊功能寄存器（SFR），在這些特殊功能寄存器中還包括P0P3口鎖存器。3.1.3 I/O接口四個(gè)8位并行I/O接口P0-P3。每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。它們都是雙向端口，每個(gè)端口有8條I/O線，均可輸入/輸出。P0-P3口四個(gè)鎖存

24、器同RAM統(tǒng)一編址，可以把I/O口當(dāng)作一般特殊功能寄存器來尋址。一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口。 用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。3.1.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器89c51有兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。 3.1.5 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng) 1.INT0外部中斷0請(qǐng)求，低電平有效。通過P3.2引腳輸入。2.INT1外部中斷1請(qǐng)求，低電平有效。通過P3.3引腳輸入。3.T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求。4.T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求。5.

25、TX/RX串行口中斷請(qǐng)求。當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時(shí)，便請(qǐng)求中斷。3.1.6振蕩器及定時(shí)電路石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率24MHZ。89C51單片機(jī)片內(nèi)有振蕩電路，只需外接石英晶體和頻率微調(diào)電容（2個(gè)30pF左右），其頻率范圍為1.2MHz-12MHz。  以上各個(gè)部分通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線相連接。3.2 89C51單片機(jī)引腳及其功能 89C51系列中各種芯片的引腳是互相兼容的，如89C51，8751和8031均采用40腳雙列直插封裝（DIP）方式。當(dāng)然，不同芯片之間引腳功能也略有差異。89C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭艿揭_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功

26、能，如下圖所示。 圖3-2 89C51引腳圖3-3 89C51引腳各引腳功能簡(jiǎn)要說明如下： 3.2.1 電源引腳Vcc和Vss 1.Vcc（40腳）：電源端，為+5V。 2.Vss（20腳）：接地端。 3.2.2 時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL2 1.XTAL1（19）：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。2.XTAL2（18）：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；若采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。 3.2.3 控制信號(hào)引腳RST，ALE，/PSEN和/EA 1.RST/VPD(9腳）：復(fù)位信號(hào)與備用電源的輸入端。RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。保持兩個(gè)機(jī)

27、器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。RST引腳的第二功能是VPD，即備用電源的輸入端。2.ALE/PROG(30腳）：地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng)89C51上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率fosc的1/6。CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)作為鎖存低8位地址的控制信號(hào)。不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端也以振蕩頻率的1/6固定輸出正脈沖，因而ALE信號(hào)可以用作對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。ALE負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力-8個(gè)LS型TTL(低功耗甚高速TTL)負(fù)載。第二功能PROG在對(duì)片內(nèi)帶有4KB EPROM的8751編程寫入（固化程序）時(shí)，作為編程脈沖輸入端。 3.PSEN(29

28、腳)：程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。在訪問片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引腳接EPROM的OE端。PSEN端有效，即允許讀出EPROM/ROM中的指令碼。PSEN負(fù)載-8個(gè)LS型TTL負(fù)載。 4.EA/Vpp(31腳)：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。 當(dāng)EA引腳接高電平時(shí)，CPU只訪問片內(nèi)EPROM/ROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng)PC(程序計(jì)數(shù)器)的值超過0FFFH(對(duì)8751/89C51為4KB)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)輸入信號(hào)EA引腳接低電平(接地)時(shí)，CPU只訪問外部EPROM/ROM并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指

29、令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。對(duì)于無片內(nèi)ROM的8031或8032，需外擴(kuò)EPROM，此時(shí)必須將EA引腳接地。如是擁有片內(nèi)ROM的89C51，外擴(kuò)EPROM也是可以的，但也要將EA接地。 第二功能Vpp是對(duì)8751片內(nèi)EPROM固化編程時(shí)，作為施加較高編程電壓(一般12V-21V)的輸入端。 3.2.4 輸入/輸出端口P0，P1，P2和P3 1.P0 口(P0.0-P0.7,39-32腳)：P0口是一個(gè)漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。作為漏極開路的輸出端口，每個(gè)能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng) P0口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器(地址80H)寫入全1，此時(shí)P0口的全部引腳浮空，可作為高阻抗

30、輸入。作輸入口使用時(shí)要先寫1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。在CPU訪問片外存儲(chǔ)器（8031片外EPROM或RAM ）時(shí)，P0口是分時(shí)提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。2.P1口(P1.0-P1.7,1-8腳)：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。P1口的每一位能驅(qū)動(dòng)(灌入或輸出電流)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在P1口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向P1口鎖存器(地址90H)寫入全1，此時(shí)P1口引腳有內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。 3.P2口(P2.0-P2.7,21-28腳)： P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。P2口的每一位能驅(qū)動(dòng)(灌入或輸出電流)4個(gè)

31、LS型TTL負(fù)載。在訪問片外EPROM/ROM時(shí)，它輸出高8位地址。 4.P3口(P3.0-P3.7,10-17腳)：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。P3口的每一位能驅(qū)動(dòng)(灌入或輸出電流)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口與其他I/O端口有很大區(qū)別，它除作為一般準(zhǔn)雙向I/O口外，每個(gè)引腳還具有第二功能。3.3 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制部分設(shè)計(jì)3.3.1 電機(jī)選型電機(jī)種類繁多，本設(shè)計(jì)采用比較常見的兩種電機(jī)進(jìn)行比較，并結(jié)合實(shí)際情況選出最佳方案：直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)是依靠直流工作電壓運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，廣泛應(yīng)用于收錄機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、電動(dòng)剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、玩具等。直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好、起動(dòng)容易

32、、能夠載重起動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，所以目前直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現(xiàn)以后。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移，所以一直被認(rèn)為是最理想的數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件。綜合本設(shè)計(jì)的要求，采用價(jià)格較便宜的直流電動(dòng)機(jī)。3.3.2 L298N驅(qū)動(dòng)電機(jī)恒壓恒流橋式2A驅(qū)動(dòng)芯片L298N。L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是

33、15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接457 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為2546 V。輸出電流可達(dá)25 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，O

34、UT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。表1是L298N功能邏輯圖。圖3-4 L298N內(nèi)部功能及邏輯圖In3，In4的邏輯圖與表1相同。由表1可知EnA為低電平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)控制起作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。L298N控制器原理如下：下圖是控制器原理圖，由3個(gè)虛線框圖組成。圖3-5 控制器原理圖（1）虛線框圖1控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，U1A，U2A是比較器，VI來自爐體壓強(qiáng)傳感器的電壓。當(dāng)VIVRBF1時(shí)，U1

35、A輸出高電平，U2A輸出高電平經(jīng)反相器變?yōu)榈碗娖剑姍C(jī)正轉(zhuǎn)。同理VIVRBF1時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。電機(jī)正反轉(zhuǎn)可控制抽氣機(jī)抽出氣體的流量，從而改變爐體壓強(qiáng)。 （2）虛線框圖2中，U3A，U4A兩個(gè)比較器組成雙限比較器，當(dāng)VBVIVA時(shí)輸出低電平，當(dāng)VIVA，VIVB時(shí)輸出高電平。VA，VB是由爐體壓強(qiáng)轉(zhuǎn)感器轉(zhuǎn)換電壓的上下限，即反應(yīng)爐體壓強(qiáng)控制范圍。根據(jù)工藝要求，我們可自行規(guī)定VA，VB的值，只要爐體壓強(qiáng)在VA，VB所確定范圍之間電機(jī)停轉(zhuǎn)（注意VBVRBF1VA，如果不在這個(gè)范圍內(nèi)，系統(tǒng)不穩(wěn)定）。 （3）虛線框圖3是一個(gè)長(zhǎng)延時(shí)電路。U5A是一個(gè)比較器，Rs1是采樣電阻，VRBF2是電機(jī)過流電壓。Rs1上

36、電壓大于VREF2，電機(jī)過流，U5A輸出低電平。由上面可知，框圖1控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，框圖2控制爐體壓強(qiáng)的紋波大小。當(dāng)爐體壓強(qiáng)太小或太大時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)到兩端固定位置停止，根據(jù)直流電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方程：UCeNRaIa其中:為電機(jī)每極磁通量；Ce為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)；N為電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)；Ia為電樞電流；Ra電樞回路電阻。電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N為0，電機(jī)的電流急劇增加，時(shí)間過長(zhǎng)將會(huì)使電機(jī)燒壞。但電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電機(jī)中線圈中的電流也急劇變大，因此我們必須把這兩種狀態(tài)分開。長(zhǎng)延時(shí)電路可把這兩種狀態(tài)區(qū)分出來。長(zhǎng)延時(shí)電路工作原理：當(dāng)Rs1過流U5A產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖經(jīng)過微分后，脈沖觸發(fā)555的2腳，電路置位，3腳輸出高電平，由于放電端7腳開路，C1

37、，R5及U6A組成積分器開始積分，電容C1上的充電電壓線性上升，延時(shí)運(yùn)放積分常數(shù)為100R5C1。當(dāng)C1上充電電壓，即6腳電壓超過23 VCC，555電路復(fù)位，輸出低電平。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間一般小于08 s，C1充電時(shí)間一般為081 s。U5A輸出電平與555的3腳輸出電平經(jīng)U7相或，如果U5A輸出低電平大于C1充電時(shí)間，U7在C1充電后輸出低電平由與門U8輸入到L298N的6腳ENA端使電機(jī)停止。如果U5A的輸出電平小于C1充電時(shí)間，6腳不動(dòng)作電機(jī)的正常啟動(dòng)。長(zhǎng)延時(shí)電路吸收電機(jī)啟動(dòng)過流電壓波形，從而使電機(jī)正常啟動(dòng)。下圖是其引腳圖：圖3-6 L298N引腳圖圖3-7 L298N與51單片機(jī)連接及電機(jī)

38、驅(qū)動(dòng)圖 1、15腳是輸出電流反饋引腳，其它與L293相同。在通常使用中這兩個(gè)引腳也可以直接接地。上圖是其與51單片機(jī)連接的電路圖。3.4 無線電發(fā)射接收模塊介紹本設(shè)計(jì)采用輔助模塊，由于無線電的設(shè)計(jì)涉及的學(xué)科知識(shí)面比較廣，調(diào)頻比較困難。故此本設(shè)計(jì)直接應(yīng)用市場(chǎng)上的成品無線電模塊，出于成本的考慮，選用的無線電的有效控制距離是比較短的，但是這個(gè)不限制本設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)，距離的遠(yuǎn)近用戶完全可以根據(jù)需要更換模塊。本設(shè)計(jì)采用的是市面上常見的PT2262/2272無線模塊。 PT2262/2272是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路（目前也有國產(chǎn)的代用產(chǎn)品產(chǎn)品如SC*,HS*等）

39、，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441地址碼,PT2262最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對(duì)后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時(shí)，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按

40、下時(shí)，PT2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100的調(diào)幅。編碼電路PT2262PT2262特點(diǎn)CMOS工藝制造，低功耗外部元器件少RC振蕩電阻工作電壓范圍寬：2.6-15v 數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位l地址碼最多可達(dá)531441種應(yīng)用范圍：車輛防盜系統(tǒng)家庭防盜系統(tǒng)遙 控 玩 具其他電器遙控引 腳 圖：圖3-8 PT2262引腳圖管腳說明：

41、名稱 管腳 說 明A0-A11 1-8、10-13 地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),D0-D5 7-8、10-13 數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉Vcc 18 電源正端（）Vss 9 電源負(fù)端（）TE 14 編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效；OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端；Dout 17 編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）應(yīng)用原理圖：圖3-9 PT2262應(yīng)用原理圖在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)

42、間越長(zhǎng).推薦值:2262/4.7M/2272/820K 2262/3.3M/2272/680K 2262/1.2M/2272/200K 解碼電路 PT2272引 腳 圖：圖3-10 PT2272引腳圖名稱 管腳 說 明A0-A11 1-8、10-13 地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),必須與2262一致,否則不解碼D0-D5 7-8、10-13 地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時(shí),只有在地址碼與2262一致,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換Vcc 18 電源正端（）Vss 9 電源負(fù)端（）DIN 1

43、4 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來自接收模塊輸出端OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端；VT 17 解碼有效確認(rèn) 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）應(yīng)用原理圖：圖3-11 PT2272應(yīng)用原理圖PT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用4路并行數(shù)據(jù)時(shí)（PT2272-M4

44、)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位，如果采用6路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M6)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位。3.5 51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖3.1 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)：（1）有可供用戶使用的大量I/O口線。（2）內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。（3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖3-12 89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)1、時(shí)鐘電路89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，

45、必須外部附加電路。89C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值，但在60pF到70pF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇6MHZ,電容選擇65pF。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠

46、近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。2、復(fù)位電路89C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用6MHZ時(shí)C取22uF,R取1K。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵

47、手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見圖3.2。時(shí)鐘頻率選用6MHZ時(shí)，C取22uF,Rs取200，RK取1K。圖3-13 89C51復(fù)位電路3.6 PWM調(diào)速系統(tǒng)為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，本設(shè)計(jì)采用了可逆PWM變換器。可逆PWM變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個(gè)三極電力晶體管和4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路。圖3.4為雙極式H型可逆PWM變換器的電路原理圖。4個(gè)電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組。VT1和VT4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電路中Ub1=

48、Ub4；VT2和VT3同時(shí)動(dòng)作，其驅(qū)動(dòng)電壓Ub2=Ub3= -Ub1。雙極式PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）電流一定連續(xù)；（2）可使電動(dòng)機(jī)在四象限中運(yùn)行；（3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；（5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)20000左右。1、脈寬調(diào)制原理：脈寬調(diào)制器本身是一個(gè)由運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸入信號(hào)組成的電壓比較器。運(yùn)算放圖3-14 雙極式H型可逆PWM變換器電路原理圖大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈

49、沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個(gè)輸入信號(hào)。一個(gè)輸入信號(hào)是鋸齒波調(diào)制信號(hào)，另一個(gè)是控制電壓，其極性大小可隨時(shí)改變，與鋸齒波調(diào)制信號(hào)相減，從而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。只要改變控制電壓的極性,也就改變了PWM變換器輸出平均電壓的極性，因而改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。改變控制電壓的大小，則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。只要鋸齒波的線性度足夠好，輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的。2、邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)：在可逆PWM變換器中，跨接在電源兩端的上下兩個(gè)晶體管經(jīng)常交替工作，由于晶體管的關(guān)斷過程中有一段存儲(chǔ)時(shí)間和電流下降時(shí)間，總稱關(guān)斷時(shí)間，在這段

50、時(shí)間內(nèi)晶體管并未完全關(guān)斷。如果在此期間另一個(gè)晶體管已經(jīng)導(dǎo)通，則將造成上下兩管之通，從而使電源正負(fù)極短路。為避免發(fā)生這種情況，設(shè)置了由RC電路構(gòu)成的延時(shí)環(huán)節(jié)。4 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說明：在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個(gè)基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過程分

51、成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)蝹€(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫及調(diào)試；模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用；模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序前進(jìn)子程序、后退子程序左轉(zhuǎn)子程序、右轉(zhuǎn)子程序口字路線子程序構(gòu)成。程序設(shè)計(jì)：ORG0000H LJMPMAIN ; 跳到MAINORG0030HMAIN:MOVP2,#00HAGAIN:JB P2.0,Z1;前=1跳轉(zhuǎn)JB P2.1,Z2;后JB P2.2,Z3;左JB P2.3,Z4;右CLRP2.4;停CLRP2.5CLRP2.6CLRP2.7SJMPAGAINZ1:SETBP2.4;前CLRP2.5SETBP2.6CLRP2.7JNBP2.0,AGAIN ;按鍵彈起回主程序 =0跳轉(zhuǎn)SJMPZ1Z2:CLRP2.4;后