第3章系统硬件设计

3.1主控芯片STC89C51 3.1.1单片机特点： 有优异的性价比。

集成度高，体积小，又很高的可靠性 控制功能强

单片机的系统扩展和系统配置都比较典型、规范、且容易构成各种规模的应用系统。

3.1.2内部结构

MCS-51单片机是在一块芯片上集成了 CPU、RAM、ROM定时器、计数器和多功能I/O口。其中包括： 一个8位CPU; 4KB ROM或EPROM 128字节RAM数据存储器

4个8位并行I/O口，其中P0，P2为地址/数据线，可寻址64KB ROM和64KB RAM； 一个可编程全双工串行口；

具有5个中断源，两个优先级，嵌套中断结构； 两个16位定时/计数器； 一个片内振荡器及时钟电路。 3.1.3引脚图以及部分引脚功能

图3.1 STC89C51引脚图

部分引脚功能： Vcc，Vss为电源引脚；

XTAL2(18 脚)：接外部晶体和微调电容的一端；在89C51 片内它是振荡电

9

路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。

XTAL1(19 脚)：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地。

RST/VPD(9 脚)：RST 是复位信号输入端，高电平有效。 ALE/PROG(30 脚)：地址锁存允许信号端。 PSEN(29 脚)：程序存储允许输出信号端。

EA/Vpp(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。 输入/输出端口P0/P1/P2/P3 3.2液晶显示模块

3.2.1

模块简介：

字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。实物图如图3.1所示。

图3.1 LCD液晶显示器实物图

602LCD主要技术参数： 显示容量:16×2个字符； 芯片工作电压:4.5—5.5V； 工作电流:2.0mA(5.0V)； 模块最佳工作电压:5.0V； 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm；

10

3.2.2引脚功能说明：

第1脚：VSS为地电源 第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。 3.2.3 系统显示模块电路

11

3.3超声波测距模块

3.3.1

模块简介

超声波测距采用HC-SR04超声波传感器实现,该模块能提供2cm—400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达到3mm,模块包括超声波发射器，接收器，以及控制电路。模块实物图如图3.2所示

图3.2HC-SR04超声波模块

3.3.2模块工作原理：

1)采用 IO 触发测距，通过单片机给至少 10us 的高电平信号; 2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； 3)有信号返回，通过 IO 输出一高电平，高电平持续的时间就是即为声波在介质中的传播时间。

4)超声波从发射到返回的时间．测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;

3.3.3模块电气参数 引脚功能：

提供5V正电源，GND为电源地线，TRIG触发控制信号输入端，ECHO回响信号输出端。

3.3.4系统超声波模块电路

12