第三章 控制系统硬件分析与设计
3.1.中央处理器模块
中央处理器系统就是用最少的电子元件搭建的单片机而且能够正常工作的系统，其最小系统包括了单片机，复位电路、振荡电路和外部扩展等部分组成。中央处理器模块电路图如下：
+5VC230pFC330pFCRYSTAL19U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617C1sw110uFX118XTAL29RSTR110k293031PSENALEEAGND12345678P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C52 图2中央处理器模块电路图
3.1.1单片机
（1）概述
单片机也就是微型处理器，世界上第一个位微处理器是因特尔公司研制出来的。因特尔公司的8051单片机是当时最成功的微处理器。基于这种单片机的操作系统在当代仍有使用。[7]
单片机的主要组成部分包括运算器、控制器寄存器和输入输出设备。其中运算器的功能是执行各种算术的运算和逻辑比较；控制器的功能是指令的存取以及控制CPU与和输入输出设备的数据交换。单片机相当于一个微型计算机，但是其没有计算机的外围设备[8]。单片机具有一些明显的有点，体积小、重量轻而且价格便宜，为学生的学习和研发人员提供了便利的条件。另外在学习单片机之后我们能够很轻松的接受复杂的计算机原理和结构的知识。单片机的出现首先应用在工业领域。
单片机在各个领域都有着广泛的应用，它的发展趋势是小型化和高度集中化。8051是一款饱受好评的单片机，它生产出来之后就被大量使用。这种单片机具有明显的优越性就是其体积小、简单可靠而且性能不错。经过无数次的发展，
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2000年ARM退出了32位的高端单片机，但是其价格比较昂贵，没有8051性价比高。因此8051单片机一直在广泛使用这。
在二十一世纪，单片机存在在各种电子器件产品中，最典型的我们周中使用的手机，电话，游戏机等，家庭的家用电器，笔记本电脑内部都有单片机。我们日常出门的交通工具汽车上就包含了几十个单片机，有的大型重工业控制系统上单片机的应用数量更多。单片机是世界上使用数量最多的处理器。
（2）单片机的选择
设计产品我们首先要考虑到经济性和可靠性，本设计采用STC89C52单片机足以满足我们设计的需要，其是一种单时钟的单片机，其拥有以下优点：运算速度高、功耗低、抗干扰能力强等。STC89C52的运算速度是早期8051的10倍左右。
STC89C52主要特性如下：
针对本系统，RAM和Flash容量足够大，有定时器中断功能能实现实时温度的采集，提供有EEPROM，可以设置掉电保护，是之前设置的温度不丢失，全双工的工作方式是的系统更加可靠。[9] （3）引脚功能说明
图3单片机引脚功能图
VCC：电源电压。 GND：接地。
P0口（32脚～39脚）：通常被定义为数据/地址的低八位，适用于外部数据寄存器。P0口通常作为一个输入端口，使用时要接上上拉电阻。
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P1口（1脚～8脚）：是一个输入输出的端口，每个端口可以独立控制。 P2口（21脚～28脚）：具有P0和P1的基本功能既可以做输入输出端口也可以做外部数据寄存器，每个端口也可以独立控制。
P3口（10脚～17脚）：可以作为一个输入输出端口，也可以充当单片机的一个特殊功能端口。
下表是P3口个引脚功能说明如下[10]：
表1.P3口引脚功能说明
端口 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 引脚 10 11 12 13 14 15 16 17 功能 串行输入口 串行输出口 外部中断0 外部中断1 计数器0外部输入 计数器1外部输出 外部数据存储器写选通 外部数据存储器读选通 3.1.2复位电路
复位电路：其作用是把原有状态的电路初始化到一个确定的电路，单片机的复位端口接上适当的电阻和电容构成的电路就是所说的中央处理器系统的复位电路。复位电路一般包括上电复位和按键复位，本设计采用的按键复位，通过一个独立按键来手动控制电路的复位。复位电路图如下所示：
+5V复位电路sw1C130uFRSTR110kGND 图4复位电路图
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3.1.3振荡电路
振荡电路：晶振是组成单片机系统的关键元件之一，晶振电路在单片机系统里存在着十分中重要的作用，晶振两端接在单片机的XTAL1 和 XTAL2引脚上。单片机的晶振的实质作用是给中央处理器提供时钟电路，单片机工作运行的速度与晶振提供的频率有关。本设计的晶振电路用了30pf的电容和 12MH的晶体振荡器作为核心元件。振荡电路图如下： XTAL1XTAL2X1CRYSTALC230pFC230pF 图5振荡电路图
3.2显示模块
本设计显示部分采用12864液晶显示器，通过各个端口的定义，在12864上动态的显示步进电机的速度和方向。显示模块电路图如下： LCD1PG12864FRV110kP2.4P2.5P2.6P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.1P2.2P2.3453456789101112131415161718FGVSSVDDCONWRRDCEC/DRSTD0D1D2D3D4D5D6D7FS1 图6显示电路模块图
(1)12864的基本特性
12864是128*64点阵型液晶模块的点阵数简称，因为要更人性化显示中文
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