第三章 硬件设计

3.1 系统硬件设计

3.1.1单片机晶振电路

对于89C51一般的晶振可以在1.2MHZ—12MHZ之间选择，这是电容C可以对应的选择10pf-30Pf。对于本设计的电容C用30pF，晶振选用12MHZ。晶振电路解法图3-2，一条引脚接在XTAL1,另一条接在XTAL2。电路图如图2-1所示：

图3-1 晶振电路

3.1.2单片机复位电路

复位是单片机的初始化工作，复位后中央处理器CPU和单片机内的其它功能部件都

处在一定的初始状态，并从这个状态开始工作。为了防止程序执行过程中失步或运行紊乱，此处我们采用了上电复位及手动复位电路，电路图如图2-2所示：

图3-2 复位电路

3.1.3 最小单片机系统

C1U120pF19RP1VCC139383736353433322122232425262728101112131415161723456789RESPACK-8XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDX1CRYSTAL18C2C3VCC20uF20pFXTAL29RST10kVCC293031GNDPSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51R1 图3—3 单片机最小系统

5V电源：给系统供电。

EA接高电平：表示运行内部程序存储器下载的程序。

P0口接排阻：P0口开漏结构，使用时一般接排阻拉高电平。

3.1.4键盘设计

图3—4 键盘电路

该电路中采用独立键盘工作方式，共设有12个按键，左图分别由上到下分别为S1~S8，S1~S9分别提供3、6、9、12、15、18、21、24、27步选择功能。S10为键盘锁，S11反转，S12正转。其中有程序决定起作用。

3.1.5电机部分

图3—5 电机控制电路

该电路左边4B~5B分别接P0.4~P0.7，分别驱动步进电机的A,B,C,D相。从而使电机转动。因单片机的输出电流小，所以用ULN2003增大电流。 ULN2003简介如下： ULN2003 是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成。ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN达林顿管组成。

图3—6 ULN2003芯片引脚图

该电路的特点如下：ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并能在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。

VCCU2S10SW-SPSTSW-SPSTS12S9SW-SPSTSW-SPSTVCCS11ULN2003A1C1U119XTAL112345671B2B3B4B5B6B7BCOM1C2C3C4C5C6C7C9161514131211103.2 系统工作原理论述

30pFX1CRYSTAL18XTAL2C2C39RST30pFP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD73938373635343332D3LED-RED23456789RESPACK-8GND20uFVCCR1D2LED-REDLED-REDVCC293031PSENALEEA10kD1321VCCU3VCCDQGND51.0P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A152122232425262728LS1SW1SW-SPSTSOUNDER12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617DS18B20GND+88.8RP1 图3—7 总原理图

该系统的工作核心CPU为ATMEL公司生产的AT89C51芯片将多种功能的8位CPU与FPEROM（快闪可编程/擦除只读存储器）结合在一个芯片上，是一种低功耗、高性能的CMOS控制器，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，其性能价格比远高于同类芯片。它与89C51指令系统兼容，片内FPEROM允许对程序存储器在线重复编程，也可用常规的EPROM编程器编程，可循环写入/擦除1000次。89C51内含4KB的FPEROM，一般的EEPROM的字节擦除时间和写入时间基本上均为10ms，对于任一个实时控制系统来说，这样长的时间是不可能在线修改程序的。 CPU为Atmel公司生产的89C51/89C52/89C55等。出厂所配晶振频率为11.0592MH,每个机器周期为1.085us,用户更换晶振以提高速度；

存贮器为64K,前4K/8K20K在CPU内部,其它程序在EPR0M27512中；

数据存贮器为32K(62256),地址为8000—FFFFH；

A口地址∶21O1H B口地址：2102H C口地址:2103H ； T低八位∶2104H T高八位∶2105H ； 多路模拟开关的使用∶

IN0∶P1=0F8H IN4：P1=0FCH IN1∶P1=0F9H IN5：P1=OFDH IN2∶P1=0FAH IN5：P1=0FEH IN3∶P1=0FBH IN7：P1=0FFH 不掉电数据存贮器为∶500EH-507FH ；

控制板∶160x1O9(mm) 供电∶+5V300mA +12V100mA -12V100mA ；

AT89C1是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Eraseable Read Only Memory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容； 主要性能：

与89C51 微控制器产品系列兼容；

片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器 。 引脚简介：