單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計

1、單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計 摘要：本智能小車采用單片機(jī)at89c51作為控制器，來控制小車的電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等功能，用灰度傳感器檢測，實(shí)現(xiàn)小車沿著黑線行走。所以，小車主要分為三部分：最小系統(tǒng)的設(shè)計，電機(jī)的驅(qū)動，灰度傳感器的檢測。而我們小組主要負(fù)責(zé)單片機(jī)最小系統(tǒng)，接下來，我們將對這一部分進(jìn)行設(shè)計與調(diào)試。關(guān)鍵詞：51單片機(jī) ad轉(zhuǎn)換 7805穩(wěn)壓電源一、 系統(tǒng)設(shè)計1、 系統(tǒng)設(shè)計思路（1）總體框架圖：灰度傳感器電機(jī)驅(qū)動單片機(jī)at89c51（2）單片機(jī)最小系統(tǒng)的框架圖：電源部分a/d轉(zhuǎn)化at89c512、 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 見附錄一3、 各功能塊的劃分與組成（1）at89c512條主電源引腳vcc gnd；

2、2條外接晶體引腳xtal1/2；4條控制或與其他電源復(fù)用的引腳；32條i/o引腳。（2）電源電路采用7805，將電源降至5v，提供芯片正常工作。（3）晶振與復(fù)位(a)時鐘電路 89c51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。89c51單片機(jī)的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在xtal1、xtal2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，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, 我們采用的是11.0592mhz的晶振。電容值無嚴(yán)格要求

3、，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(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時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計中，振蕩晶體選擇6mhz,電容選擇65pf。在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(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。(b)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通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機(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。復(fù)位電路通常采用上

4、電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(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的上升時間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用6mhz時c取22uf,r取1k。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(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。按鍵手動復(fù)位電路見圖。時鐘頻率選用6mhz時，c取22uf,rs取200，rk取1k。（4）a/d轉(zhuǎn)化采用a/d0832實(shí)現(xiàn)由模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)化功能。adc0832為8位分辨率a/d轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級，可以適

5、應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05v之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32s，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過di數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 正常情況下adc0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是cs、clk、do、di。但由于do端與di端在通信時并未同時有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將do和di并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)adc0832未工作時其cs輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，clk和do/di的電平可任意。當(dāng)要

6、進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換時，須先將cs使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端clk輸入時鐘脈沖，do/di端則使用di端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖的下沉之前di端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個脈沖下沉之前di端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對ch0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對ch1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將ch0作為正輸入端in+，ch1作為負(fù)輸入端in-進(jìn)行輸入。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將ch0作為負(fù)輸入端in-，ch1作為正輸入

7、端in+進(jìn)行輸入。 到第3個脈沖的下沉之后di端的輸入電平就失去輸入作用，此后do/di端則開始利用數(shù)據(jù)輸出do進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開始由do端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位data7，隨后每一個脈沖下沉do端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)data0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下沉輸出datd0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將cs置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。軟件編程：setb addi ;初始化通道選擇 nop nop clr adcs

8、 ;拉低/cs端 nop nop setb adclk ;拉高clk端 nop nop clr adclk ;拉低clk端,形成下降沿 mov a,b mov c,acc.1 ;確定取值通道選擇 mov addi,c nop nop setb adclk ;拉高clk端 nop nop clr adclk ;拉低clk端,形成下降沿2 mov a,b mov c,acc.0 ;確定取值通道選擇 mov addi,c nop nop setb adclk ;拉高clk端 nop nop clr adclk ;拉低clk端,形成下降沿3 setb addi nop nop mov r7,#8 ;準(zhǔn)

9、備送下后8個時鐘脈沖 ad_1: mov c,addo ;接收數(shù)據(jù) mov acc.0,c rl a ;左移一次 setb adclk nop nop clr adclk ;形成一次時鐘脈沖 nop nop djnz r7,ad_1 ;循環(huán)8次 mov c,addo ;接收數(shù)據(jù) mov acc.0,c mov b,a mov r7,#8 ad_13: mov c,addo ;接收數(shù)據(jù) mov acc.0,c rr a ;左移一次 setb adclk nop nop clr adclk ;形成一次時鐘脈沖 nop nop djnz r7,ad_13 ;循環(huán)8次 cjne a,b,adconv

10、;數(shù)據(jù)校驗 setb adcs ;拉高/cs端 clr adclk ;拉低clk端 setb addo ;拉高數(shù)據(jù)端,回到初始狀態(tài) ret 二、單片機(jī)與小車的連接與控制設(shè)計簡易智能小車采用89c51單片機(jī)進(jìn)行智能控制。開始由手動啟動小車，并復(fù)位，當(dāng)經(jīng)過規(guī)定的起始黑線，由灰度傳感器檢測，通過單片機(jī)控制小車開始記數(shù)顯示并避障、調(diào)速；系統(tǒng)的自動避障功能通過灰度傳感器正前方檢測和紅外光電傳感器左右側(cè)檢測，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)；在電動車進(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)的靜動態(tài)性能；采用動態(tài)共陰顯示行駛時間和里程。原理結(jié)構(gòu)圖：軟件流程： 三、系統(tǒng)測試流水燈的設(shè)計 測試單片機(jī)最小系統(tǒng)，因

11、為是用p1口作為控制口，所以用p1口產(chǎn)生8個流水燈效果，以檢測單片機(jī)最小系統(tǒng)是否正常。送0燈亮源程序代碼： org 0000h ljmpmainmain:movr0,#8 mova,#feh movp1,a lcalldlyaa:rola movp1,a lcall dly djnzr0,aa ljmpmaindly:movr6,#10dly1:movr7,#100dly2:djnzr7,dly2 djnzr6,dly1 retend二、 結(jié)論 本設(shè)計整體采用芯片較少，成本較低，其次基本思路清晰，邏輯簡單明了，調(diào)試較為復(fù)雜，總體預(yù)期較好。三、 參考文獻(xiàn) 【1】模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第4版) （ 作者： 華成英，童詩白）出 版社： 高等教育出版社 【2】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）（作者：閻石）出 版 社：高等教育出版社【3】單片機(jī)原理與接口技術(shù)（修訂版）（作者：趙嘉蔚，張家棟，霍凱）出版社：清華大學(xué)出版社四、 附錄見附錄附錄一：最小系統(tǒng)原理圖附錄二：最小系統(tǒng)pcb板附錄三：最小系統(tǒng)的元件清單名 稱型 號數(shù) 量51單片機(jī)w78e581晶 振y1 11.0592mhz2ad轉(zhuǎn)換器adc08321穩(wěn)壓器7805