单片机最小系统设计与实现
3.2 任务分析:
工作任务所需要的设备、工具和材料: 具有232串行口的计算机、双踪示波器、 5V直流电源、万用表(模拟或数字)、 电烙铁、导线,自制电路板的各种工具一 套及元器件若干。
3.3 任务知识点:
3.3.1 单片机最小系统的组成 3.3.2 单片机的引脚 3.3.3 如何让单片机工作起来 3.3.4 51单片机并行总线的扩展 3.3.5 为单片机编写程序 3.3.6 用Keil uVision2 编写单片机程序 3.3.7 PROTEUS软件简介
3.3.2单片机的引脚:
3.3.3如何让单片机工
•电源:单片机的第40脚接电源的正极, 20 脚接电源的地线。电源电压为+5V,正负偏 差不能超过百分之五。
3.3.3如何让单片机工作起来:
•振荡电路:单片机内部由大量的时序电路 构成,没有时钟脉冲单片机的各个部分就 无法工作。所以在单片机的内部集成有振 荡电路,外部只需要按照上面的电路图将 晶振和电容接到单片机的18(XTAL2)、 19(XTAL1)引脚,就构成了一个完整的振 荡器。接通电源,这个振荡器就会产生固 定频率脉冲,使单片机内部的时序逻辑电 路开始工作。晶振的频率决定了单片机工 作的快慢。
3.3.3如何让单片机工作起来:
•输入输出引脚:单片机引脚中凡用P,后面跟 数字标注的引脚均为输入输出引脚。8个引脚为 一个“口”,上图中P1.0脚为P1口的第0号引脚。 输入输出引脚状态受程序控制,可以将单片机 内部的信号送出来(输出),也可以将与引脚 相连的外部信号送到单片机内部去(输入)。 上图中P1.0脚与LED负极相连,LED正极通过 限流电阻R1接电源正极,当单片机的P1.0脚为 高电平时,LED熄灭;当P1.0脚为低电平时, LED点亮。可见,只要控制P1.0脚电平的高低, 就能控制LED的亮灭。
学习情境3
单片机最小系统的设计与实现
3.1 学习目标:
(1)掌握51单片机最小系统电路的设计 和制作; (2)熟悉Keil uVision2软件的使用,掌握 51单片机c语言程序的编写和调试。 (3)熟悉Proteus软件的使用。
3.2 任务分析:
任务名称:
在独立电路板上设计制作单片机最小系 统,满足: (1)在万用板上制作单片机最小系统, 使该系统具有看门狗电路、I/O口扩展电 路、总线扩展电路、程序下载接口、工 作指示灯; (2)编写基本控制程序,下载调试,使 该系统能够正常工作,并且容易更改该 系统的控制程序。
问题与思考: (1)在51单片机系统中什么是晶振周期、状态周期、机 器周期、指令周期,它们之间是什么关系? (2)单片机复位引脚需要什么样的电平?如果通过阻容 电路实现?电路中的电阻电容值是如何确定的?如果 增加手动复位应该如何连线? (3)51单片机中P0口结构和其它I/O口比较有什么不同? 在使用中要注意什么?
3.3.4 51单片机并行总线的扩展:
(1)并行总线的工作原理
3.3.4 51单片机并行总线的扩展:
(1)并行总线的工作原理
地址总线:51单片机的地址总线为16位,分为 高八位地址线和低八位地址线两部分,高八位 地址线由P2口提供,低八位地址线由P0口分时 提供。P2口做地址线时具有输出锁存功能,输 出地址信息能够保留,直到下一次输出新的地 址;P0口是数据和地址分时复用的端口,为保 留其输出的地址信息,需要在外部加地址锁存 器锁存输出的地址信息。地址锁存器的控制信 号由单片机的地址锁存控制信号ALE提供,由 ALE的下降沿控制锁存时刻。
3.3.3如何让单片机工作起来:
•MAX202电路:单片机工作的硬件条件具 备以后,需要将程序固化到程序存储器中, 可以采用烧录器的方法固化。本例中,采 用STC89C52单片机的ISP固化程序的方法, 即单片机的TXD、RXD两个引脚通过 MAX202的电平变换和计算机的串口连接, 将下载的程序固化到单片机的程序存储器 中。
3.3.1 单片机最小系统的组成:
3.3.1 单片机最小系统的组成:
• 电源、复位电路和晶振电路是单片机 工作起来必须的条件。 • 下载程序电路是用计算机将单片机程 序固化到单片机程序存储器的电路。 • LED指示灯电路是用来做固化程序的 控制对象,验证程序是否正确运行的标 志。 • I/O口电路和总线驱动电路是用来扩展 单片机的控制对象的接口电路。
3.3.3如何让单片机工作起来:
•复位电路:用于将单片机内部各电路的状 态,恢复到初始值。按照上面的接线图将 电阻和电容接到单片机的第9(RST)引脚, 在通电的瞬间使9脚获得一段时间的高电平, 单片机内部的电路就自动复位了。
3.3.3如何让单片机工作起来:
EA引脚:用户编写的应用程序都存储在单片机 内部的程序存储器中,若编写的程序较长,内 部程序存储器容量不够用时,就要考虑在单片 机芯片的外部另外增加程序存储器芯片。那么 单片机中的控制器是如何知道程序是被存在什 么地方呢?它是通过31(EA)脚上的电平状态 进行判断的,若EA接电源正端,就表示程序已 被存入单片机内部存储器,反之是存在单片机 外部存储器。在本例中,所选单片机内部的程 序存储容量已经够用,所以只需按照接线图将 EA引脚接到+5V即可。
3.3.3如何让单片机工作起来:
•看门狗电路:看门狗又叫 watchdog timer (WDT),是一个定时器电路, 一般有一个输入, 叫喂狗,一个输出到MCU的RST端,MCU正常工作 的时候,每隔一端时间输出一个信号到喂狗端给 WDT 清零,如果超过规定的时间不喂狗(一般在 程序跑飞时),WDT 定时超过,就会给出一个复位 信号到MCU,使MCU复位, 防止MCU死机。 看 门狗的作用就是防止程序发生死循环,或者说 程序跑飞。本例中采用的STC89C52单片机内部 已经集成了看门狗定时器,不用外接看门狗电 路。
3.2 任务分析:
任务背景: 单片机最小系统是各种智能电子设备的 控制中枢,稳定的最小系统是电子设备长 期稳定运行的基础。本次工作任务是为一 小型温度测控系统设计制作单片机控制电 路板。
3.2 任务分析:
任务要求: (1)合理选择单片机、晶振、看门狗、 电阻、电容等芯片和原件; (2)完成全电路理论设计、计算机辅助 分析与仿真、绘制电路图,自制电路板、 焊接调试; (3)撰写设计报告、调试总结报告及使 用说明书。