基于单片机的温度控制直流电动机转速系统设计 - 图文(2)

基于单片机的温度控制直流电动机转速系统设计

3硬件电路设计

3.1.1AT89C51单片机

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压高性能CMOS 8位单片机，片内含4Kbytes的可反复檫写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）, 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MSC-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

89C51单片机基本组成包括有: ? 一个8位的微处理器；

? 片内数据存储器RAM有128B， 21个特殊功能寄存器SFR；

? 片内程序存储器Flash ROM 有4KB；可寻址片内外统一编址的64KB的ROM， ? 可寻址片外64KB的RAM；

? 4个8位并行I/O接口（P0—P3）； ? 一个全双工通用异步串行接口UART； ? 两个16位的定时器/计数器；

? 五个中断源、两个优先级的中断控制系统； ? 具有位操作功能的布尔处理机及位寻址功能； ? 片内振荡器和时钟产生电路。

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图1单片机管脚图

3.1.2管脚介绍

如图1所示：

(1)电源引脚: Vcc（40脚）：电源端，接+5V电源。

Vss（20脚）：接地端，接+5V电源地端。 (2)时钟振荡器外接晶体引脚：XTAL1和XTAL2 AT89C51内部有一个振荡器和时钟产生电路。 XTAL1（19脚）：片内振荡电路反相放大器输入 。 XTAL2（18脚）：片内振荡电路反相放大器输出。 (3) 控制信号引脚：RST、ALE、PSEN、EA

RST (9脚)：复位信号输入端，高电平有效。保持两个机器周期高电平时,完成复位操作。

ALE/PROG (30脚)：地址锁存允许输出端/编程脉冲输入端，正常时,连续输出振荡器频率的1/6正脉冲信号。访问片外存储器时：作为锁存P0口低8位地址的控制信号。

对89C51片内 ROM编程写入时：作为编程脉冲输入端。PSEN (29脚): 外部程序存储器读选通输出信号访问片外ROM时,输出负脉冲作为读ROM选通常连接到片外ROM芯

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片的输出允许端（OE）作外部ROM的读选通信号。

EA/Vpp (31脚)：外部程序存储器地址使能输入/编程电压输入端。

平常,接“1”时，CPU访问片内4KB的ROM，当地址超4KB时，自动转向片外ROM中的程序。

当接“0”时，CPU只访问片外ROM。 第2功能Vpp对8751编程时，编程电压输入端。 (4)输入/输出端口引脚 P0、P1、P2、P3

4个8位的并行输入/输出端口，共32个引脚。作为通用输入/输出端口，P0、P2和P3端口又各自有第2功能。 ①通用输入/输出端口

准双向口: 作输入时要先对锁存器写“1”。 P0端口（P0.0—P0.7，第39—32脚）：

漏极开路的准双向口,输出能驱动8个74LS类型的负载。 P1端口（P1.0—P1.7，第1—8脚）：

内部带上拉电阻的准双向口,输出能驱动4个74LS负载。 P2端口（P2.0—P2.7，第21—28脚）：

内部带上拉电阻的准双向口,输出能驱动4个74LS负载。 P3端口（P3.0—P3.7，第10—17脚）：

内部带上拉电阻的准双向口,输出能驱动4个74LS负载。 ②P0、P2、P3端口的第二功能

P0端口：在CPU访问外部存储器或I/O接口时，P0口分时提供低8位地址(A0-A7)和8位数据(D0-D7)总线。这时,需要一个8位锁存器,利用ALE(地址锁存允许)来锁存P0口低8位地址信号。

P2端口：在CPU访问外部存储器或I/O接口时，P2口提供高8位地址(A8-A15)的总线信号。

P3端口：在CPU访问外部存储器或I/O接口时，P3口提供读、写控制总线信号。还提供串行通信、外部中断、计数器的外部计数输入信号等。如表1所示。

表1 P3口的第二功能

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口 线 信 号 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 功 能 串行口数据输入（接收数据） 串行口数据输出（发送数据） 外部中断0输入 外部中断1输入 定时器0的外部输入（计数输入） 定时器1的外部输入（计数输入） 外部数据存储器写选通控制输出 外部数据存储器读选通输出控制

3.1.3单片机晶振电路

单片机系统里都有晶振，如图2所示（左图为内部振荡方式，右图为外部振荡方式）在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。

图2 晶振电路

在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。

单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率

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的方法保持同步。

当采用内部时钟时,片外连接石英晶体（或陶瓷振荡器）和微调电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用。虽然没有十分严格的要求但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性，如果使用石英晶体，推荐使用30pf±10pf，而如使用陶瓷振荡器最好选择40pf±10pf，产生原始的振荡脉冲信号。

采用外部时钟时, XTAL1输入即内部时钟发生器的输入端外部时钟脉冲信号, XTAL2悬空。仿真如图3所示。

3.1.4单片机复位电路

复位是单片机的初始化操作。单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。

当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。

根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和手动复位。 上电复位：上电瞬间，电容充电电流最大，电容相当于短路，RST端为高电平，自动复位；电容两端的电压达到电源电压时，电容充电电流为零，电容相当于开路，RST端为低电平，程序正常运行。

手动复位：首先经过上电复位，当按下按键时，RST直接与VCC相连，为高电平形成复位，同时电解电容被短路放电；按键松开时，VCC对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然是复位，充电完成后，电容相当于开路，RST为低电平，正常工作，仿真如图3所示。

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