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第四章 控制系统电路设计

一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定时/记数器﹑中断系统等能不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，既按照系统功能要求配置外围设备，在本设计中电机驱动模块﹑蓝牙模块都需要设计合适的接口电路。

4.1 单片机最小系统设计

单片机最小系统是本设计的控制核心模块，单片机最小系统由三部分组成：STC89C52芯片部分、复位部分（由按键开关、极性电容、10K电阻组成）、晶振部分（由12M石英晶振、两个30PF的瓷片电容组成）。主要起程序的输入与控制、程序的复位、时间频率控制的作用。

其中STC89C52芯片是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52芯片具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串8

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行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。下图是STC89C52单片机最小系统电路图：

图5：STC89C52单片机最小系统电路图

4.2 电机驱动电路设计

本设计是采用了L298N电机驱动模块来驱动减速电机工作；L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动

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机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。

图6：L298N电机驱动模块电路原理图

图7：L298N电机驱动模块实物图

从（图6）、（图7）可以看出L298N电机驱动模块具有12V电源

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输入、5V电源输出、四单片机IO控制输入接口和两电机信号输出接口；12V电源输入提高了本次设计的电源模块电压设计，但同时带来的好处是相对5V电源输入的电源使用持续时间增长，5V电源输出口可以给单片机、蓝牙模块供电，该模块的芯片加装了散热片，增加了芯片的持续工作时间。

4.3 蓝牙模块设计

蓝牙模块主要是为了实现上位机与下位机的数据传输，本设计是通过蓝牙转串口模块，实现上位机与下位机的无线通讯功能，所以本质上使用的是单片机串口通信。 串行通讯的特点是：数据按位顺序传送，最少仅需一根传输线即可完成，成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。 根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。信息只能单向传送为单工；信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工；信息能够同时双向传送则称为全双工。 串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种方式。在单片机中，主要使用异步通讯方式。

本次设计选择的蓝牙模块是HC-06模块，HC-06 是一款高性能的从机蓝牙串口模块，可以同各种带蓝牙功能的电脑、蓝牙主机、手机、PDA、PSP 等智能终端配对，HC-06蓝牙模块支持很大的波特率范围：4800~1382400，并且模块兼容 5V 或 3.3V 单片机系统，使用非常灵活、方便。

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