多功能智能小车的硬件设计毕业论文(编辑修改稿)

多功能智能小车的硬件设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

EN B11IN15IN27IN310IN412OUT12OUT23OUT313OUT414ISEN A1ISEN B15VS4VSS9GND8U1 L298N1 2P1 Header 25VGND12P3 Header 212P4 Header 25V 5VGND1122334455667788991010111112121313141415151616U2 TLP5214100pFC1 Cap2100pFC3 Cap25VGND104C2104C4GND12VD4D5D2D6D1D7D3D81 2P5 Header 21 2P6 Header 2GNDGND1 2P7 Header 2H12VGND南京工程学院毕业设计说明书（论文） 11 图 发射式红外传感器原理图 各功能模块简介 单片机最小系统模块 （一） STC89C52 单片机简介 本设计中选用的宏晶科技的 STC89C52RC 型单片机，是一种低功耗、高性能、采用 CMOS 工艺的 8 位微处理器，与工业标准型 80C51 单片机的指令系统和引脚完全兼容。 片内 8K Flash 存储器可在线重新编程，或使用通用的非易失性存储器编程器。 STC89C52RC 单片机，基于 STC89C51 内核，是新一代增强型单片机，指令代码完全兼容传统 STC89C51,速度快 8～ 12倍，带 ADC,4 路 PWM,双串口，有全球唯一 ID 号，加密性好，抗干扰强。 （二）单片机引脚功能 STC89C52RC 采用 40PIN 封装的双列直插 DIP结构 (如图 )， 40个引脚中，外置石英振荡器的时钟线两根， 4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 复用。 STC89C52RC 的引脚图如图 所示，其引脚功能如下： 1. PIN20:接地脚。 2. PIN40:正电源脚，工作时，接 +5V 电源。 3. PIN19:时钟 XTAL1 脚，片内振荡电路的输入端。 VCCDF1LEDDS1LED1KRIN11 2UNA74HC04300RF110KRS1470RO1GND231A411UGALM324GNDVCCRP1POWERLEDVCCOUT123P1Header 3VCCGNDOUT南京工程学院毕业设计说明书（论文） 12 4. PIN18:时钟 XTAL2 脚，片内振荡电路的输出端。 5. STC89C52RC 的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在 18 和19 脚外接石英晶体（ 212MHz）和振荡电容，振荡电容的值一般取 10p30p。 另外一种是外部时钟方式，即将 XTAL1 接地，外部时钟信号从 XTAL2 脚输入。 6. 输入输出（ I/O）： PIN39PIN32 为 输入输出脚。 PIN1PIN8 为 输入输出脚。 PIN21PIN28 为 输入输出脚。 PIN10PIN17 为 输入输出脚，且具有第二引脚功能。 7. PIN9： RESET/Vpd 复位信号复用脚，当 STC89C52RC 通电，时钟电路开始工作，在 RESET 引脚上出现 24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。 STC89C52RC 的复位电路可以是自动复位，也可以是手动复位。 此外，RESET/Vpd 还是一复用脚， Vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证单片机内部 RAM 的数据不丢失。 8. PIN30:ALE 当访问外部程序存储器时， ALE(地址锁存 )的输出用于锁存地 址的低位字节。 而访问内部程序存储器时， ALE端将有一个 1/6 时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出，如果单片机是 EPROM,在编程其间，将用于输入编程脉冲。 9. PIN29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号， PC 的 16位地址数据将出现在 P0和 P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到 P0口上，由 CPU 读入并执行。 10. PIN31:EA/Vpp 程序存储器的内外部选通线， STC89C52RC 内置有 4KB 的程序存储器，当 EA 为高电平并且程序地址小于 4KB 时，读取内 部程序存储区指令数据，而超过 4KB地址则读取外部指令数据，如 EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 13 图 STC89C52 芯片实物图 图 STC89C52 芯片引脚图 （三）单片机最小系统的组成 ： STC89C52RC 芯片内部有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器，通过19 脚和 18 脚引出。 反向放大器的输入端为 XTAL1,输出端为 XTAL2,在 XTAL1和 XTAL2 两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成 稳定的自激振荡器形成单片机工作时的时钟信号振荡电路如图 所示。 电容 C9 和 C10 的取值范围：（ 20～ 30） pF,对振荡器有微调作用。 晶振频率用 fosc 表示，频率范围是～ 12MHz。 图 振荡电路 ： (T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40STC89C52RC(T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8RST9(RXD)(TXD)(INT0)(INT1)(T0)(T1)(WR)(RD)(A8)(A9)(A10)(A11)(A12)(A13)(A14)(A15)PSENALE/PROGEA/VPP(AD7)(AD6)(AD5)(AD4)(AD3)(AD2)(AD1)(AD0)STC89C52RC12Y1XTAL 30pFC930pFC10GNDX1X2VCCRST复位按键 16V 以上 10uFE110KR1GNDRST南京工程学院毕业设计说明书（论文） 14 单片机上电后首先从复位操作开始，复位操作可以使单片机处于某种确定的初始状态。 单片机的复位是通过复位电路实现的引脚 RST 输入高电平，并保持两个机器周期时间以上时，单片机内部就执行复位操作。 如果 RST引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态。 实际应用中，复 位操作有两种基本形式，即上电复位与按键复位。 单片机的 图 复位电路 复位电路如图 所示。 ○1 上电复位电路 上电复位是指单片机接通电源后能够自动实现的复位操作。 常用的开机复位电容 E1 和电阻 R1 组成，其中电容和电阻的参数为： E1=10uF /16V,R1=10K，在开机瞬间，电容 E1 上的电压不能跃变，相当于短路， RST 引脚获得高电平信号，随着电容的充电， RST引脚的高电平将逐渐下降。 只要 RST引脚的高电平能保持两个机器周期时间，单片机就可以完成复 位操作并进入初始化状态。 ○ 2 按键复位电路 在单片机运行期间，利用按键完成复位操作，按键复位支路由按键 RST,电阻 R1 组成。 在单片机运行期间，按下按键 RST，按键接通相当于短路，电容 E1 上的电压不能跃变 RST 引脚获得高电平信号，随着电容 C1 的放电， RST引脚的电平将逐渐下降。 只要 RST 引脚的高电平能保持两个机器周期时间，单片机就可以完成复位操作，使单片机进入初始化状态。 ： 单片机最小系统板支持 ISP和串口两种方式下载程序，使用串口下载时，需要 MAX232 芯片实现 RS232电平与 TTL 电平的转换，实现 PC与单片机的下载通信， MAX232 芯片是 美信公司专门为电脑的 RS232 标准串口设计的单电源电平转换芯片 ,使用 +5v 单电源供电。 其主要特点和引脚介绍如下 : 第一部分是电荷泵电路。 由 6 脚和 4 只电容构成。 功能是产生 +12v 和 12v 两个电源，提供给 RS232 串口电平的需要。 第二部分是数据转换通道。 由 1 1 1 14脚构成两个数据通道。 其中 13 脚（ R1IN）、 12 脚（ R1OUT）、 11 脚（ T1IN）、 14脚（ T1OUT）为第 一数据通道。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 15 8 脚（ R2IN）、 9 脚（ R2OUT）、 10 脚（ T2IN）、 7 脚（ T2OUT）为第二数据通道。 TTL/CMOS 数据从 T1IN、 T2IN输入转换成 RS232数据从 T1OUT、 T2OUT 送到电脑 DB9插头； DB9 插头的 RS232 数据从 R1IN、 R2IN 输入转换成 TTL/CMOS数据后从 R1OUT、 R2OUT 输出。 第三部分是供电。 15 脚 GND、 16 脚 VCC（ +5v）。 串口通信和下载电路原理图如图 所示 图 单片机下载和串口电路 4．电源电路： 单片机最小系统支持 USB 供电或者电源供电，具有较好的选择性。 这里的 5V 稳压电路在内外一个稳压模块中设计，同时通过 LED 指示电源是否正常供电。 如图 . 图 电源电路 C1+1C13C2+4C25T1IN11T2IN10R1OUT12R2OUT9VCC16V+2V6GND15T1OUT14T2OUT7R1IN13R2IN8U7 MAX232104C8104C7 TXD RXD104C5104C6104C4VCC1234567891110J?D Connector 9GND1 23 45 67 89 10U4 ISPVCCRST串口下载电路ISP 在线编程电路+23USBUSB 头GND223311K1KGVCC1KR0L9GND123J3南京工程学院毕业设计说明书（论文） 16 电机驱动模块 （一） L298N 芯片简介 L298N是一款恒压恒流桥式 2A驱动芯片，封装形式如图 15 脚Multiwatt 和 SO20 两种封装，引脚图如图 所示，其 内部功能模块如图 是 SGS公司的产品，比较常用的是 15 脚 Multiwatt 封装的 L298N,内部同样包 含 4 通 道逻辑驱动电路，可以方 便地 驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。 图 L298N 封装形式 图 L298N 引脚图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 17 L298N 内部功能模块 L298N芯片可以驱动两个两相电机，也可以驱动一个四项电机，输出电压最高可达 50V,，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的 I/O口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。 L298N可接受标准 TTL逻辑电平信号 VSS,VSS 可接 ~7V 电压，为 L298N提供工作电压。 4 脚 VS 接电源电压， VS 电压范围 VIN 为 +~46V。 输出电。