AT89S51单片机全地形八足机器人机械手的设计(10)
图3.3 单片机时钟电路和复位电路原理图
3.3驱动芯片的选择
由于单片机I/O口的输出电流太小,无法直接驱动步进电机,所以得在它们之间加入驱动芯片,由于本设计所采用的步进电机为56BYG250D-0241两相八拍电机,其相电流为2.2A，而一般的小功率驱动芯片无法输出这么大的电流，例如ULN2003，其最大输出电流为500MA,综合考虑决定采用L298N驱动芯片[13]。
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，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。
单片机I/O口通过软件编程输出环形脉冲信号，输出的环形脉冲和L298N的Input1-Input4引脚相连，经过放大后从Output1-Output4引脚输出从而驱动步进电机转向和和转速。L298N管脚图与实物图如图3.4所示，L298N与单片机和步进电机原理图连接如图3.5所示：
图3.4 L298N管脚与实物图
图3.5 L298N与单片机和步进电机的连接原理图
3.4 串行通讯模块设计
随着计算机应用技术和微机网络技术的发展，计算机与其外部设备之间的数据通信越发显得重要，在很多实际应用中通常用单片机来采集数据，用微机来处理得到的数据。串行通讯传送数据按位顺序移动，速度较慢、效率偏低，但传送可靠，可以节省通信子系统的硬件投资。本设计单片机和计算机之间采用串行通讯[10]。
串行通讯按照串行数据的同步方式可以分为同步通信和异步通信两类。同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收的，异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。
51单片机内部自带的一个具有UART的全部功能的可编程全双工串行通信接口，该接口电路不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。单片机通过该串口与微机进行通讯。
计算机都有一个或多个串行端口，这些串口还提供了外部设备与PC 进行数据传输和通信的通道，当字符数据从CPU发送给外设时，这些字符数据将被转换成串行比特流数据；当接收数据时，比特流数据被转换为字符数据传递给CPU。 本设计使用的是微机的Com6。微机串行接口常用的信号有8个（接口为DB9M插座,其引脚如表3.2所示），数据格式有5、6、7、8位几种，1位起始位（逻辑0），1、1.5或2位停止位（逻辑1），可以选择奇校验、偶校验和无校验，常用波特率为2400、4800、7200、9600bps等。串行口编程方法主要有三种：硬件编程法、文件操作法、串口控件法。
针号 功能说明 缩写
1 数据载波检测 DCD
2 接受数据 RXD
3 发送数据 TXD
4 数据终端准备 DTR
5 信号地 GND
6 数据设备准备好 DSR
7 请求发送 RTS
8 清除发送 CTS
9 振铃指示 DHL
表3.2 DB9常用信号引脚
单片机和PC 机的串行通信一般采用RS - 232、RS - 422 或RS - 485 总线标准接口。 本设计针对PC 机常用的RS - 232 方式, 单片机串口输入输出电平为TTL 电平，而计算机串口符合RS-232串行总线标准，采用的是负逻辑，这两种电平是不一样的，因此不能直接连在一起。在本设计中，通过电平转换芯片MAX232 来转换这两种电平。上位机和单片机串行通信电路如图3.6(a)所示：