系统硬件实现 - 基于AT89S52的无人机航空遥感控制系统设计

2 系统硬件实现

2．1 4路串口扩展电路

4路串口扩展电路由TL16C554A芯片实现。TL16C554A是一个整合4个通道即TL16C550C的增强型异步通信组件(ACE)。它的每个通道能从外围设备或MODEM接收数据，实现串--并转换；同时，它也可以从CPU端接收数据，实现并--串转换。CPU可以在工作时随时查询每一个通道的完整状态，监视各种命令的执行及任何发生的错误。

TL16C554A四通道异步通信组件可以置于交替于交替FIFO模式，该模式激活内部FIFO以使16个字节(加上接收FIFO中每个字节的3位误差数据)可以同时存储在接收与发送模式中。FIFO工作模式具有自动流控特点，可以极大地降低软件开销，并且可以通过输出信号和输入信号自动控制串行数据流来提高系统效率。所有逻辑均在片内以便使系统开销最小，使系统效率最高。这2个引脚端还用于对直接存储器访问(DMA)传送信号。每个异步通信组件都含有一个可编程的波特率发生器，可以将定时基准时钟输入除以1到216-1之间的任意数。

串口扩展电路原理图如图2所示，主控芯片AT89S52的高3位地址A15，A14，A13经译码器译码后可获得8路选择地址，其中74LS138输出分别与TL16C554A的CSA，CSB，CSC，CSD相连，是各路串口的选通信号输入端。AT89S52的P0口与TL16C554A的D0～D7相连作为数据总线。P3．6和P3．7即图2中分别控制TL16C554A的读写作为控制总线。单片机P0口经74HC573锁存器后可获得低8位地址A0～A7，将其中A0～A2与TL16C554A的A0～A2引脚相连，配合可形成地址总行，从而完成单片机对TL16C554A芯片的编程及数据的读写。

TL16C554A的4路串行数据中断信号接至输入或非门输入端，或非门输出端接入单片机外部中断0输入端，入图2中／INT0。当串口有数据输入时TL16C554A能够产生中断信号输出以通知单片机外部数据输入而进行中断处理。为区分产生中断时具体是哪一路中断，将TL16C554的INTA-INTD分别与单片机的P1．0～P1．3相连，在读取串口的中断数据前先读取P1．0～P1．3的状态以明确数据的输入源。

2．2 USB接口扩展电路

USB口扩展由CH375芯片实现。CH375是南京沁恒有限公司生产的USB总线的通用接口芯片。它的主要特点是价格便宜、接口方便、可靠性高。支持USB-HOST主机方式和USB-DEVICE／SLAVE设备方式。CH375的USB主机方式支持常用的USB全速设备，外部单片机需要编写固件程序按照相应的USB协议与USB设备通信。但是对于常用的USB存储设备，CH375的内置固件可以自动处理Mass-Storage海量存储设备的专用通信协议，通常情况下，外部单片机不需要编写固件程序．就可以直接读写USB存储设备中的数据。CH375和单片机的通信有2种方式：并行方式和串行方式。USB扩展电路原理图如图3所示，CH375芯片设置为内置固件模式，使用12 MHz晶体。单片机P0口与CH375的D0～D7相连作为数据总线，译码器输出与CH375的相连片选该芯片，单片机A0与CH375的A0相连，可选择CH375的地址或是数据输入与输出。当A0为高电平是D0～D7的传输的是地址，低电平时传输的是数据。P3．6和P3．7分别控制CH375的读写操作。CH375的接单片机的输入端，当有数据通过USB口输入时产生中断信号，通知单片机进行数据处理。当CH375芯片初始化后并成功与主机连通之后，指示灯亮。

2．3 步进电机驱动电路

稳定云台控制即为三自由度步进电机控制，即控制遥感传感器的俯仰角、横滚角和航向角使稳定云台保持水平(或垂直)状态。步进电机驱动由THB6128芯片实现，单片机只需输出步进电机运行方向和脉冲信号即可达到控制步进电机的目的。

THB6128是高细分两相混合式步进电机驱动专用芯片，通过单片机输出控制信号，即可设计出高性能、多细分的驱动电路。其特点为双全桥MOSFET驱动，低导通电阻Ron=0．55 Ω，最高耐压36 V，大电流2．2 A(峰值)，多种细分可选，最高可达128细分，具有自动半流锁定功能，快衰、慢衰、混合式衰减3种衰减方式可选，内置温度保护及过流保护。图4为航向角步进电机驱动电路，俯仰角、横滚角步进电机驱动与之相同。图中CP1与U／D分别为单片机给出的驱动脉冲与电机运行方向控制信号。M1，M2，M3为电机驱动细分数选择信号输入，由拨码开关人为控制。FDT1与VREG1分别为衰减模式选择电压与电流控制电压输入端。当3．5 V