【《基于单片机控制的无人艇控制系统硬件设计案例》3700字】

基于单片机控制的无人艇控制系统硬件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u12430基于单片机控制的无人艇控制系统硬件设计案例 117121.1主控芯片 172761.1.1STC89C52功能概述 148651.1.2STC89C52的引脚功能分析 2182611.2最小应用系统设计 4255491.3电源模块 574231.3.1电源模块的选取 5217061.3.2电源电路 655561.4电机驱动模块 689031.4.1电机驱动模块的选取 6128121.4.2L298N电路图 7120201.4.3L298N原理图 734621.5蓝牙控制模块 8126991.5.1蓝牙模块概述 817701.5.2蓝牙APP 8326461.5.3蓝牙模块电路图： 9主控芯片STC89C52功能概述本次的系统总体设计将以一个STC89C52单片机系统设计方案作为整个系统的主要设计技术核心,用其控制无人艇的航行及转向,以完成所设计的各种功能和性能指标。用这种新型单片机控制技术用来控制整个无人艇上的飞行控制系统的其主要优点之一也就是简单、方便、快捷。单片机系统设计人员可以真正做到的是充分发挥其较为强大的数字信号处理控制和预处理系统功能。STC89C52有着功能强大的接口可按键定位操作寻址输入指令,i/o口均可按位寻址,，内存为8K，如果按系统功能类来划分，它由如下部分组成：微处理器：该系列单片式主机中包含有一个8位的双核微处理器，与目前通用的16位微处理器结构基本相同，同样只是包括了远程运算器和远程控制器两大组成部分，只是额外增加了一个面向远程控制的数据处理模块功能，不仅同样可同时处理大量数据，还甚至可以同时进行位置和变量的控制处理。数据存储器：片内为128个单位字节数据单位宽度最多一个字节,片外最多一个字节单位宽度最小时也可外扩至64k一个字节单位最多字节,用来实时存储缓冲数据存储一个企业应用程序在整个系统正常继续运行期间的所有相关数据及其工作情况例如系统状态变量、运算的数据中间件和数据处理结果、数据库的一个实时缓冲暂存和数据继续正常运行以及数据库的缓冲、标志存储位置的相关信息等,所以又被当时人们广泛称为一个应用程序系统中的一个数据缓冲存储器。程序存储器：由于片内使用只读读写受制于操作系统的软硬件低和集成度高的使用条件有所限制,片内最多片外最少使用只写书读阅读的阅读读书写写入阅阅存储器的而一般片内只写阅读读读书写写入容量相对较小,如果片内的片外最多使用只写书读阅读的阅读读书写写入阅阅存储器的片内只写阅读读读书写写入容量不够,则就很有可能用户必需用它们阅读出来同时进行扩展片外的片内只读书写写入阅读器的读入和片外写入的写入阅读存储器,片外最多片内使用只读读写容量最小可外扩至64k音字节的每个只读字节。中断系统：具有5个中断源，2级中断优先权。定时器/计数器：片内有2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。串行口：一个系统采用了完全双工的四位数字图形串行口,具有四种不同的在工作程序执行时的方式。可以更便于客户用来同时直接进行多个串行口的数据通讯,扩展多个新的并行数据通讯i/o口,甚至与另外多个新的并行通讯单片机接口相连也同样可同时构成多个并行微机处理系统,从而不仅可以有效使一个并行单片机的数据处理系统功能更强且实际上的应用更广。特殊功能寄存器：共有21个，用于用户对片内的个性化功能的主要部件信号进行实时管理、控制、监视。实际上是它是一些状态控制函数寄存器和一些状态控制寄存器，是一个函数具有特殊控制功能的函数RAM区。它们都主要是通过片内单一接口总线芯片连接而来组成，其基本总线结构依旧主要是采用cpu总线加上外围接口芯片的一种传统总线结构设计模式。但对各种不同功能控制部件的集中控制则还是需要采用特殊基于功能部件寄存器的集中控制器的方式。STC89C52的引脚功能分析VCC：电源供电，这次设计使用5V直流电源；GND：接地引脚；P0对于读写操作时，可以锁定外部存储器地址，读取和写入数据信息。如果用作输出时，需要外加上拉电阻。P0、P1可作为输出输出端口。P3除了作为数据口外，每个引脚还有其它功能，下面是相关功能的介绍：P3.0串行通信输入口；P3.1串行通信输出口；P3.2外部中断0输入口；P3.3外部中断1输入口；P3.4定时器0外部计数输入口；P3.5定时器1外部计数输入口；P3.6外部存储器写信号；P3.7外部存储器读信号；RST：复位引脚。振荡器复位时，需要维持两个机器周期的高电平时间；ALE/PROG：ALE输出脉冲信号，它可以实现定时·。当对存储器进行访问时，输出电平将会被锁存；/PSEN：存储程序存储器的信号引脚，当外部程序存储器被存取时，一个周期只有两次/PSEN，如果访问时，将不会再有有效的/PSEN；EA/VPP：程序存储器选通控制引脚。当EA=0时，只允许读取单片机的外部程序存储器内容；当EA=1时，可以读取单片机内部的存储器内容；XTAL1：时钟信号接入引脚；XTAL2：反向振荡器的输出引脚。STC89C52RC引脚图如下：图3.1.2STC89C52RC引脚图最小应用系统设计以STC89C52为主要基础设计构成的最小自动控制电路系统主要包含控制电源、时钟控制电路、复位控制电路。将一个单片硅电机控制端口上连接上一个时钟控制电路输出信号和一个复位时钟电路输出信号进行连接,如图所示。1、时钟电路STC89C52高频频率时钟虽然带有内部振荡电路,但要直接形成高频时钟振荡器的时钟输出信号,则必须采用外接电路形成一个内部附加振荡电路。STC89C52单片机的时钟控制管理系统采用时钟控制信号的自动产生控制方法时钟控制器有内部控制操作外部控制操作两种。2、复位电路STC89C52的自动控制复位信号控制电路是由外部的自动控制复位信号控制电路通过输出信号来自动复位实现的。复位引脚控制电路rsrst通过斯密特驱动触发器的作,抑制电路输出输入噪声,在每个外部复位引脚机器正常工作一个周期的规定时间,斯密特驱动触发器的每个电路输出输入噪声电平由一个外部复位引脚控制电路重复采样一次,从而可以得到内部驱动控制器的复位引脚电路正常操作所要时间和需要的输出噪声电平信号。电源模块电源模块的选取电源模块为操作系统其他各个电源模块用户提供所可能需要的备用电源。在电路设计中，除了必须要充分考虑应用到有源电压输出范围和有源电流输出容量等这些基本参数之外，还要在提高电源信号转换电路效率、降低电源噪声、防止电磁干扰和保证电路简单等各个方面都要进行不断优化。在无人艇的运行过程中，水面风浪变化复杂，如果加速或制动剧烈，导致电池负载变化剧烈，输出电压有可能因此而剧烈变化，导致系统瘫痪。因此，可靠的集成电源解决方案设计是整个电源硬件集成电路稳定可靠正常运行的重要基础。在本设计中所采用的主要是高频稳压控制芯片进行实现。全部采用硬件集成电路的额定电源电流采用7.2v、1500mAh镍氢充电电池提供。电源电路电机驱动模块电机驱动模块的选取设计中,使用ST公司的一种方式l298n直流电压驱动电路模块系列芯片作为直流电压驱动回路电机控制电压直流驱动电路控制技术模块的主要电压驱动技术芯片,l298n驱动芯片系列是ST公司公司设计生产的一种分别具有高变频交流电压驱动力和超低电压、高变频交流电压驱动力和超大电流率的步进双全新式交流桥式高速低电压变频交流电源驱动器,该芯片系列驱动芯片的主要驱动技术设计特点及其功能分别是:交流输入输出工作电压高,最高电压输出输入工作电压大约可达46v,峰值电流输出输入工作稳压电流大,瞬间输出工作电压峰值电流输出工作电流大约甚至可以高达3a,持续时间输出工作电流峰值输出电流大约为2a。同时用户采用符合国际标准的的ttttl型的独立逻辑功能回路电平可以进行加一信号输入回路电平控制;同时用户具有两个独立可以使用一个功能者的回路电平控制端,在完全可以不受控制电源中的加一输入进出信号输入功能回路控制信号输出电流波动影响的任何使用情况下其它即可同时允许或完全可以禁止两个外接控制器件正常运行工作;同时有一个内部独立逻辑功能回路控制电源作为加一进出输入回路控制端,使内部逻辑电路部分在高或中的低电压下正常运行工作;同时用户可以通过两个外接控制器件自动检测输入电阻,将根据电压波动变化的功能测量回路信号进行反馈即可提供一个给独立使用功能者的控制电路。此外该驱动模块组在系统中还可以同时直接驱动两路直流电机驱动器的电机,在本应用系统中可以使用其中一路直流作为系统主驱动电机的直流驱动。L298N电路图模块接口说明：VCC外接3.3V-5V电压（可以直接与5v单片机和3.3v单片机相连）GND外接GNDOUT小板数字量输出接口（0和1L298N原理图蓝牙控制模块蓝牙模块概述该技术模块主要被应用于各种短距离的视频数据无线网络传输应用领域。可以方便的和基于pc计算机的两个蓝牙通信设备直接相连,也就是可以两个蓝牙模块之间的蓝牙数据接口互通。避免繁琐的串口线缆交换连接,能直接有效替代传统串口线。在一台装有手机蓝牙芯片app的安卓蓝牙手机通过将蓝牙控制器的命令数据发送给手机蓝牙控制模块,把蓝牙手机信号变为蓝牙遥控器,蓝牙蓝牙模块把手机信号数据传输发送给蓝牙单片机模块进行信号处理。单片机根据汽车传递反馈过来的控制指令分别运行不同的控制子程序,控制汽车电机进行驱动,实现对一辆小车进行前进、后退、右转、左转、停止的实时运动控制。外形尺寸如图所示：蓝牙APP利用Android蓝牙API来实现具体的蓝牙功能，设备连接之后，利用BluetoothSocket对象完成数据的通信。单片机的蓝牙模块接收到上位机发来的指令后，调用单