基于单片机遥控小车的设计

基于单片机遥控小车的设计内容摘要：

基准源 计数器内部总线中断中断控制 并行 I / O 口 串行输入 / 输出8 9 C5 1振荡器及定时电路4 K / 8 K 字节程序存储器 R O M128 / 256 字节数据存储器 R A M2 个 16 位定时器 / 计数器8051C P U64K 字节总线扩展控制可编程 I / O 口4 8 位可编程串行口单片机结构框图频率基准源 计数器内部总线中断中断控制 并行 口 串行输入 输出振荡器及定时电路字节程序存储器字节数据存储器个 位定时器 计数器字节总线扩展控制可编程 口 位可编程串行口频率基准源 计数器内部总线中断中断控制 并行 口 串行输入 输出振荡器及定时电路字节程序存储器字节数据存储器个 位定时器 计数器字节总线扩展控制可编程 口 位可编程串行口图 31 89C51 单片机结构框图 在一小块芯片上，集成了一个微型计算机的各个组成部分。 每一个单片机包括： 一个 8位的微处理器（ CPU） CPU 是单片机的核心，是计算机的控制和指挥中心，有运算器和控制器等部件组成。 存储器 89C51 片内有 ROM（程序存储器，只能读）和 RAM（数据存储器，可读可写）两类，他们有各自独立的存储地址空间，与一般微机的存储器配置方式很不相同。 （ ROM） 存放程序，一些原始数据和表格。 89C51 及 8751 的片内程序存储器容量为 4KB，地址从 0000H 开始，用于存放程序和表格常数。 （ RAM） 存放可以读 /写的数据 运算的中间结果、最终结果、欲显示的数据等。 89C51 片内数据存储器均为 128B，地址为 00H7FH，用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。 在这 128B 的 RAM中，有 32 个字节单元可指定为 工作寄存器，这同一般微处理器不同。 89C51 的片内 RAM 和工作寄存器排在一个队列里统一编址。 3. 特殊功能寄存器 89C51 单片机内部还有 SP， DPTR， PCON， „ ， IE， IP等特殊功能寄存器，它们也同 12 128 字节 RAM 在一个队列编址，地址为 80H~FFH。 在这 128 字节 RAM 单元中有 21个特殊功能寄存器（ SFR），在这些特殊功能寄存器中还包括 P0~P3 口锁存器。 I/O 接口 四个 8位并行 I/O 接口 P0P3。 每个口既可以用作输入，也可以用作输出。 它们都是双向端口，每个端口有 8条 I/O 线，均 可输入 /输出。 P0P3 口四个锁存器同 RAM 统一编址，可以把 I/O口当作一般特殊功能寄存器来寻址。 一个全双工 UART（通用异步接收发送器）的串行 I/O口。 用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。 定时器 /计数器 89c51 有两个定时器 /计数器，每个定时器 /计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。 五个中断源的中断控制系统 —— 外部中断 0请求，低电平有效。 通过 引脚输入。 —— 外部中断 1请求，低电平有效。 通过 引脚输入。 —— 定时器 /计数器 0 溢出中断请求。 —— 定时器 /计数器 1 溢出中断请求。 —— 串行口中断请求。 当串行口完成一帧数据的发送或接收时，便请求中断。 振荡器及定时电路 石英晶体和微调电容需要外接。 最高允许振荡频率 24MHZ。 89C51 单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电容（ 2 个 30pF 左右），其频率范围为。 以上各个部分通过内部数据总线相连接。 89C51 单片机 引脚及其功能 89C51 系列中各种芯片的引脚是互相兼容的，如 89C51， 8751 和 8031 均采用 40脚双列直插封装（ DIP）方式。 当然，不同芯片之间引脚功能也略有差异。 89C51 单片机是高性能单片机，因为受到引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能，如下图所示。 13 Vc c （＋）P0 . 0P0 . 1P0 . 2P0 . 3P0 . 4P0 . 5P0 . 6P0 . 7EA / Vp pA L E/ PR O GPSENP2 . 7P2 . 6P2 . 5P2 . 4P2 . 3P2 . 2P2 . 1P2 . 08 9 C 5 112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1 . 0P1 . 1P1 . 2P1 . 3P1 . 4P1 . 5P1 . 6P1 . 7R ST / V PDR XD / P3 . 0T XD / P3 . 1I N T 0 / P3 . 2I N T 1 / P3 . 3T 0 / P3 . 4T 1 / P3 . 5W R / P3 . 6R D / P3 . 7XT A L 2XT A L 1Vs s（＋）（＋） 图 32 89C51 引脚 803089C 518751端口 0端口 1端口 2R S T / V PDVss V c cE A / V ppP S E NA L E / P RO G端口3X T A L 1X T A L 2TX DR X DI N T 0 I N T 1T0T1WR端口端口端口端口 14 图 33 89C51 引脚 各引脚功能简要说明如下： 电源引脚 Vcc和 Vss （ 40脚）：电源端，为 +5V。 （ 20脚）：接地端。 时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2 （ 19）：接外部晶体和微调电容的一端；在采用外部时钟时，该引脚必须接地。 （ 18）：接外部晶体和微调电容的另一端；若采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。 控制信号引脚 RST， ALE， /PSEN 和 /EA (9 脚）：复位信号与备用电源的输入端。 RST 是复位信号输入端，高电平有效。 保持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。 RST 引脚的第二功能是 VPD，即备用电源的输入端。 (30 脚）：地址锁存允许信号端。 当 89C51 上电正常工作后， ALE 引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率 fosc 的 1/6。 CPU 访问片外存储器时， ALE 输出信号作为锁存低 8位地址的控制信号。 不访问片外存储器时， ALE端也以振荡频率的 1/6固定输出正脉冲，因而 ALE 信号可以用作对外输出时钟或定时信号。 ALE 负载驱动能力8 个 LS 型 TTL(低功耗甚高速 TTL)负载。 第二功能 PROG 在对片内带有 4KB EPROM 的8751 编程写入（固化程序）时，作为编程脉冲输入端。 (29 脚 )：程序存储允许输出信号端。 在访问片外程序 存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。 此引脚接 EPROM 的 OE 端。 PSEN 端有效，即允许读出 EPROM/ROM 中的指令码。 PSEN 负载 8 个 LS 型 TTL 负载。 (31 脚 )：外部程序存储器地址允许输入端 /固化编程电压输入端。 当 EA引脚接高电平时， CPU 只访问片内 EPROM/ROM 并执行内部程序存储器中的指令，但当 PC(程序计数器 )的值超过 0FFFH(对 8751/89C51 为 4KB)时，将自动转去执行片外程序存储器的程序。 当输入信号 EA 引脚接低电平 (接地 )时， CPU 只访问外部 EPROM/ROM 并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。 对于无片内 ROM的 8031或 8032， 15 需外扩 EPROM，此时必须将 EA引脚接地。 如是拥有片内 ROM 的 89C51，外扩 EPROM 也是可以的，但也要将 EA接地。 第二功能 Vpp是对 8751片内 EPROM固化编程时，作为施加较高编程电压 (一般 12V21V)的输入端。 输入 /输出端口 P0， P1， P2和 P3 口 (,3932 脚 )： P0 口是一个漏极开路的 8 位准双向 I/O 端口。 作为漏极开路的输出端口，每个能驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。 当 P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器 (地址 80H)写入全 1，此时 P0 口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。 作输入口使用时要先写 1，这就是准双向的含义。 在 CPU访问片外存储器（ 8031片外 EPROM或 RAM ）时， P0 口是分时提供低 8 位地址和 8位数据的复用总线。 在此期间， P0 口内部上拉电阻有效。 口 (,18脚 )： P1 口是一个带内部上拉电阻的 8位准双向 I/O 端口。 P1口的每一位能驱动 (灌入或输出电流 )4个 LS型 TTL 负 载。 在 P1 口作为输入口使用时，应先向 P1 口锁存器 (地址 90H)写入全 1，此时 P1 口引脚有内部上拉电阻拉成高电平。 口 (,2128 脚 )： P2 口是一个带内部上拉电阻的 8位准双向 I/O 端口。 P2 口的每一位能驱动 (灌入或输出电流 )4 个 LS 型 TTL 负载。 在访问片外 EPROM/ROM 时，它输出高 8位地址。 口 (,1017 脚 )： P3口是一个带内部上拉电阻的 8位准双向 I/O 端口。 P3 口的每一位能驱动 (灌入或输出电流 )4 个 LS 型 TTL 负载。 P3 口与其他 I/O 端口有 很大区别，它除作为一般准双向 I/O 口外，每个引脚还具有第二功能。 系统运动控制部分设计 电机选型 电机种类繁多，本设计采用比较常见的两种电机进行比较，并结合实际情况选出最佳方案： 直流电动机 : 直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。 直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载 16 重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在 可控硅 直流电源出现以后。 步进电动机 : 步进电动机是将电 脉冲 信号转变为角位移或线位移的开 环控制元件。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个 步距角。 步进电动机主要应用在数控 机床 制造领域，由于步进电动机不需要 A/D 转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想。