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激光打标技术13、单片机方案的选取

2020-5-8 17:51:27

单片机方案的选取

依据设计控制系统的要求,我们釆取单片机方案来完成控制。单片机体 积小,功能全,价格低,品种全,兼容性强,软硬件资料丰富,技术比较成 熟,是控制系统中最理想的设计方案卩七


3.2.1单片机控制方案的设计原则

一令单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容[切:

选择系统内部配置,即单片机内部的功能单元,如ROMRAM I/O、定时器/计数器、中断系统等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。

系统外部扩展,即按照系统功能要求设计外囹设备,如键盘、显示 器、打印机、A/DD/A转换器等,要设计合适的接口电路。

我们在具体设计电路时严格遵循了以下原则123'27]

U尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法。为硬件系统的标 准化、模块化打下良好的基础。我们在设计时选用最为广泛使用的集成芯片。 比如在本系统中使用的是C51系统的主处理器,在幵发领域是最为普遍的单 片机系列。

2系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求, 并留有适当余地,以便进行二次开发.

3硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会 产生相互影响,考虑的原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实现,以简 化硬件结构,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用 CPU时间。

4、 系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单 片机构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。

5可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、 器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。

6单片机外围电路较多时,必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时, 系统工作不可靠,可通过增设总线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降 低总线负载。

1尽量朝“单片"方向设计硬件系统。系统器件越多,器件之间相互 干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机
片内集成的功能越来越强,真正的片上系统(SoC)已经可以实现。

3 .2.2单片机主处理器的选取

单片机设计中主处理器是用来控制整个系统的核心部件,它的型号选择 和运转性能对于整个系统的运行具有决定作用,我们经过充分调研,选取 ATMEL公司生产的AI89C51单片机作为我们的上处理器,这种处理器是目 前最为通用的MCU,具有技术成熟、成本低廉、性能优越、易于开发、资 料齐全等优点。其主要性能如下皿L

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能 CMOS 8位微处理器,该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制 造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 CPU利闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEI,的AT89C51是一种高效微控

制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

1. 主要特性;

-与MCS-51兼容

•4K字节可编程闪烁存储器 *全静态工作:0Hz-24Rz

•三级程序存储器锁定

• L28*8位内部RAM

•32可编程I/O线

,两个16位定时器/计数器

・5个中断源

•可编程串行通道

•低功耗的闲置和掉电模式 ,片内振荡器和时钟电路

2. 管脚说明:

VCC:供电电压。

GND:接地。

P0 口: P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口,每脚可吸收8个ITL 电流。当P0 口的管脚第一次写“1”时,被定义为高阻输入。P0能够用于 外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程 时,P0 口作为原码输入口,当FL4SH进行校验时,P。输出原码,此时P0 外部必须被拉高,

pi n: pi 口是一个内部提供上拉电阻的$位双向向 曰,pi 口缓冲器 能接收输出4个TTL门电流° P1 口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用 作输入,P1 口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘 .在FLASH编程利校验时,P1 口作为第八位地址接收.

P2 口: P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/。口,P2 口缓冲器可接 收,输出4个TTL门电流,当P2 口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻 拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2 口的管脚被外部拉低,将输出电 流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外 部数据存储器进行存取时,P2 口输出地址的高八位。在给出地址””时, 它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2 口输出 其特殊功能寄存器的内容。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信 号利控制信号。

P3 口: P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向V0 口,可接收输出4 个TTL门电流"当P3 口写入“1",它们被内部上拉为高电平,并用作 输入。

我们在本系统设计时将会用到P3 口作为AT89C51的一些特殊功能口, 如下表所示:


表3-1 AT89C51 P3 口的引脚扩展功能

口管脚

备选功能

P3.0RXD

串行输入口

P3.1TXD

串行输出口

P3.2 /INTO

外部中断0

P3.3 /INTI

外部中断1

P3.4 TO

计时器0外部输入

P3.5 T1

计时器1外部输入

P3.6/WR

外部数据存储器写选通

P3.7/RD

外部数据存储器读选通

 

由于AT89C51自带了 4K大小的程序存储器,阵列式激光打标系统中程 序不太复杂,4K的空间已经能够满足我们的要求,所以不需要再外扩展程 序存储器。主处理器选定以后,在系统设计中,我们要选用LCD显示打标 内容;并需要扫描键盘输入;利用红外扫描信号来发出中断请求;另外我们 在进行设计时考虑到在实际生产线中我们要标记生产日期,所以我们再选用 一块时钟芯片来进行日期更新。这样我们的系统整体结构如下:

时钟电路


 


LCD显示器

图3-3 AT89C51单片机控制硬件结构框图


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