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本文格式为Word版，下载可任意编辑第三章规格非郭德纲 第3章 硬件系统设计 本设计是基于单片机操纵的PWM直流电机调速系统设计本章将基于上一章为根基对硬件系统各片面作进一步分析，并且对硬件各片面电路加以呈现和分析本系统操纵对象是55LCX-1永磁式直流力矩电动机，主要技术指标如表3-1针对要求分别对电源、PWM波形产生片面、电机驱动片面、键盘输入片面及测速显示片面举行设计 表3-1 55LCX-1主要技术指标 峰值堵转 电流A 4.2 电压V 27 连续堵转 转矩N?m 0.14 电流A 1.4 电压V 9 最大空载转速r/min 2000 55LCX-1 转矩N?m 0.42 3.1 AT89S51单片机特性及管脚说明 上一章在系统总体方案设计中已经对微操纵器AT89S51简朴介绍了，本节将在上一章的根基上对微操纵器作细致地阐述 1）ATMEL公司的AT89S51芯片具有以下特性： ●低功耗的闲置和掉电模式 ●指令集和芯片引脚与Intel公司的8051兼容； ●4KB片内在系统可编程Flash程序存储器； ●时钟频率为0～33MHz； ●128字节片内随机读写存储器（RAM）； ●32个可编程I/O引脚； ●2个16位定时/计数器； ●6个中断源，2级优先级； ●全双工串行通信接口； ●监视定时器； 。

图3-1 AT89S51引脚图 2）AT89SS51引脚功能介绍，AT89S51引脚如图3-1所示： ●Vcc：AT89S51电源正端输入，接+5V； ●Vss：电源接地端； ●XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端； ●XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端； ●RST/VPD：RST是复位信号，高电平有效，在此引脚上展现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位RST的其次功能是备用电源VPD的输入端 ●EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端（enable address/voltage pulse of programming）当EA端保持高电平日，单片机复位后访问片内存储器ROM当程序计数器PC的值超过4KB时，将自动转去执行片外存储器ROM内的程序当EA端接地保持低电平日，那么只访问片外程序存储器，而不管内部是否有程序存储器 ●ALE/PROG：地址锁存允许信号端当访问外部存储器时，地址锁存允许ALE(address latch enable)信号的输出用于锁存低8位地址的操纵信号，此信号频率为振荡器的1/6。

当不访问片外存储器时，ALE信号可用作对外输出时钟或定时信号ALE端可驱动8个LS型TTL负载 ●PSEN：程序存储器允许输出信号端（program store enable）此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号AT89S51可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围PSEN端同样可驱动8个LS型TTL负载 ●P0口：P0.0~P0.7P0口第一功能是作为通用的I/O口，CPU在传送输入/输出数据时，输出数据可以锁存，输入数据可以缓存；P0口其次功能是当CPU访问片外存储器时，分时供给低8位地址和8位数据的复位总线 ●P1口：P1.0~P1.7P1口第一功能是作为通用I/O口；P1口其次功能是在对片内EPROM编程或校验时输入片内EPROM的低8位地址 ●P2口：P2.0~P2.7P2口第一功能是当不带片外存储器时，作为通用I/O口；P2口其次功能是当带片外存储器时，与P0口合作 ，传送片外存储器的高8 位地址，共同选中片外存储器单元 ●P3口：P3.0~P3.7。

P3口除了做通用的I/O口外，作为操纵用的其次功能如表3-2所示[5]： 表3-2：P3口各位的其次功能 P3口的位 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第2功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 解释 串行数据接收口 串行数据发送口 外部中断0输入 外部中断1输入 定时器/计数器0外部输入 定时器/计数器0外部输入 外部RAM写选通信号 外部RAM读选通信号 3.2 直流电源片面 在直流电机调速系统中规律元件需要+5V直流电源，而小型直流电动机的额定电压为12V，由此可见在本设计中需要两个直流电源，所以可以选用双路稳压电源直流稳压电源又分成线性直流稳压电源和开关型直流稳压电源，由于线性直流稳压电源电路成熟，稳定度高，文波小，干扰小而且有好多是成熟集成元件可选择，电路特别简朴。

所以本设计中采用双路输出的线性直流稳压电源，如图3-2所示： 由图3-2可见，这个双路输出的线形直流稳压电源只用了一个220V变12V的变压器，一个整流桥，两块稳压集成电路（7812和7805）和四个电容图中C4是一个大容量的电解电容，起到低频滤波的作用由于C4本身的电解比大，对高频交流成分的滤波效果对比差，所以为了改善滤波电路的高频抑制特性，在C4旁边并联一个高频滤波性能良好的小电容C5而直流稳压电路输出端的电容C6和C7是用作改善稳压电源电路的瞬态负载响应特性 图3-2 双路输出的线性直流稳压电源 3.3 PWM波形发生原理 本设计中PWM波形是用AT89S51单片机编程实现的，这片面硬件对比少，主要保证AT89S51正常工作的最少模式就行了，AT89S51的P3.7引脚作为PWM波的输出口 3.4 电机驱动电路 在上一章已经选定了使用L298作为电机的驱动芯片，表3-3是L298的引脚功能介绍，图3-3是电机驱动的硬件电路图 表3-3 L298的引脚功能 引脚 1 15 2 3 4 5 7 6 11 符号 SENSEA SENSEB OUT1 OUT2 Vs IN1 IN2 ENA ENB 功能 此两端与地连接电流检测电阻，并向驱动 芯片反应检测到的信号 此两脚是全桥式驱动器A的两个输出端， 用来连接负载 电机驱动电源输入端 输入标准的TTL规律电平信号，用来 操纵全桥式驱动器A的开关 使能操纵端.输入标准TTL规律电平信号；低电平日 全桥式驱动器遏止工作 8 9 10 12 13 14 GND Vss IN3 IN4 OUT3 OUT4 接地端，芯片本身的散热片与8脚相通 规律操纵片面的电源输人端口 输入标准的TTL规律电平信号，用来操纵 全桥式驱动器B的开关 此两脚是全桥式驱动器B的两个输出端， 用来连接负载 图3-3 L298驱动芯片硬件电路 单片机AT89S51输出的脉宽调制(PWM)信号需经过功率放大才能驱动电机，本调速操纵系统采用的是L298驱动芯片，驱动接口电路如图3-3所示。

L298有 — 7 —。