單片機(jī)最小系統(tǒng)

1、桂林電子科技大學(xué)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)老師：吳兆華學(xué) 生：陶禾I民學(xué) 號(hào)：082011116機(jī)電工程學(xué)院2009年5月單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)題目 3二、設(shè)計(jì)目的3三、系統(tǒng)硬件圖3四、程序流程圖4五、系統(tǒng)說明與分析5.1系統(tǒng)主要組成部分65.2溫度測量部分65.3單片機(jī)最小系統(tǒng)部65.4電路板的制作11135.5系統(tǒng)連線說明分析 .12六、源程序1415七、總結(jié)八、參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)題目發(fā)光二極管亮滅控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目的1、通過本次實(shí)驗(yàn)，掌握控制二極管亮滅的基本原理。2、通過對(duì) 89S51 的使用和編程，掌握 I/O 口使用的基本原理。3、搭建單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)一步加深對(duì)單片

2、機(jī)應(yīng)用的理解，提高處理實(shí)際問題的 能力和獨(dú)立分析思考的能力。三、系統(tǒng)硬件圖1、發(fā)光二極管亮滅控制系統(tǒng)的硬件電路原理圖如下：7-址1£3*24U11-1M討PJMJ4U*T11圖1電路原理圖2、PCB圖如下:圖2 PCB圖四、程序流程圖發(fā)光二極管亮滅控制系統(tǒng)主程序框圖如下:延時(shí)子程序流程圖:五、系統(tǒng)說明與分析5.1系統(tǒng)主要組成部分發(fā)光二極管亮滅控制系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：單片機(jī)最小系統(tǒng)，二極管顯示部分， 按鍵控制部分組成。所用主要元件有：AT89S51四個(gè)按鍵，1K9針排阻，八個(gè)發(fā)光二極管。5.2發(fā)光二極管亮滅部分發(fā)光二極管分正負(fù)兩極只有正確連接正負(fù)極才能使二極管發(fā)光，同時(shí)要有限流電 阻

3、。5.3單片機(jī)最小系統(tǒng)部分MCS-51系列單片機(jī)是一種高性能的8位機(jī)系列，廣泛應(yīng)用于各種小型控制系統(tǒng)中， 其引腳圖如圖所示。本論文采用的AT89S51單片機(jī)是AMTEL公司生產(chǎn)的MCS-51系列 的兼容產(chǎn)品，與MCS-51指令系統(tǒng)兼容，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，CMOS工藝制造并帶有非易失 性Flash程序存儲(chǔ)器。全部支持12時(shí)鐘和6時(shí)鐘操作。AT89S51包含128字節(jié)RAM、 32條I/O 口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、6輸入4優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)、1個(gè)串行I/O 口 （可用于多機(jī)通信I/O擴(kuò)展或全雙工UART以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路）。ROM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器RAMI/O 接口電路時(shí)鐘圖5單片機(jī)最小系統(tǒng)P

4、IO P1.L "=PL3 =I叮 p】41 wPIW 卩Hu 呵畑ES kXD卩3$ TKDP31 = IN12 帕Lu INTi P工2T0?XJ = TIP劑uTR 03 .tieio 門”丁 cs XTA±2= XT4J 1 UVss =4fiMJ引tOSIEl缶3J32n3029舉I?2b2S12= )DIP引弄9 PSLN=RD耳=» KJ.I PU.2"POJ 兇* 他, W.6空n EAz Vfj* ALh/FRfiGfi 口圖 6 MCS-51引腳圖18MCS-5系列單片機(jī)的并行I/O 口接口電路是微機(jī)必不可少的組成部分，并行輸入確出接

5、口是CPU和外部進(jìn)行信息交換的主要通道。MSC 51系列單片有4個(gè)8位并行雙向I/O口 P0P3,共32根I/O線。每一 根線能獨(dú)立用作輸入或輸出。單片機(jī)可以外接鍵盤、顯示器等外圍設(shè)備還可以進(jìn)行系 統(tǒng)擴(kuò)展，以解決硬件資源不足問題。4個(gè)并行口都是雙向口，既可以輸入又可以輸出。 P0、P2口經(jīng)常作外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)的數(shù)據(jù)、地址線，P3口除作I/O 口外，每一根都有第二功能。這4個(gè) I/O 口結(jié)構(gòu)基本相同，但仍存在差別。(1) P1 口是最常用的I/O口如圖所示，因?yàn)椴蛔鲾?shù)據(jù)地址線，其結(jié)構(gòu)中沒有數(shù)據(jù)地址線， 也沒有多路開關(guān)MUX，輸出驅(qū)動(dòng)電路接有上拉電阻。P1 口輸入輸出時(shí)與P0作I/O時(shí)相似, 輸出

6、數(shù)據(jù)時(shí)先寫入鎖存器，經(jīng)Q端反相，再經(jīng)場效應(yīng)管反相輸出到引腳。輸入時(shí)，先 向鎖存器寫I，使v管截止外部引腳信號(hào)由下方讀緩沖器送入內(nèi)部總線，完成讀引腳操 作。P1 口也可以讀鎖存器。外部提升電阻將引腳拉升至高電平，但輸人的低電平信號(hào)能 將其拉低，不會(huì)影響低電平的輸入。內(nèi)部總線耳入DCF讀引腳VccD* pp,“圖7 P1 口一位結(jié)構(gòu)P2口的位結(jié)構(gòu)比P1多了一個(gè)控制轉(zhuǎn)換部分如圖8所示，結(jié)構(gòu)與P0口基本相似，如下圖所示。P2口改P0推拉式輸出驅(qū)動(dòng)電路為上拉電阻式，當(dāng)控制信號(hào) s為低電平，作I/O口使用時(shí)，多路開關(guān)MUX使鎖存器輸出端Q與輸出驅(qū)動(dòng)輸入端接通，構(gòu)成一個(gè)準(zhǔn)雙向口。此外，當(dāng)外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，P

7、2 口常做高8位地址線使用。圖8 P2 口一位結(jié)構(gòu)F表中概括了單片機(jī)中使用到的并行口 P1、P2功能:表1 P1、P2功能一覽表DIPLCCQFPP1.0-1.71-S122-923404+1-3I/OP1 口： P1 口曇?guī)?nèi)部卜持的取向I/O 口，向P1 寫人1 時(shí)，P1 口被內(nèi)郵上拉為高電平，可甬作輸入口.當(dāng)作力 諭入腳時(shí)，秋外郵檢低的P1 口會(huì)IS為內(nèi)部上拉而輸岀啥 流（見DC電氣特性）d Pl 口第2功能：T2（P1.0）i定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸A/時(shí)訓(xùn)輸出（見可 編程輸出）TZEXffl.l）；定時(shí)/計(jì)敬器2重裝鸛捕據(jù)仿向控制P2.O-2.721-2824-3113-2SI/O

8、P2 口： P2 口是帯內(nèi)卻P村術(shù)取向I/O 口，向P2 口寫入1 時(shí)，P2 口被內(nèi)部上拉為高電平，可増作輸入口。為作力 輸入腳吋#彼外鄆拉低的P2 會(huì)園為內(nèi)部上拉而騙出電 流（見DC電性）.在訪問外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù) 時(shí)分別作為地址髙位字節(jié)和2位地址（MOVX E>PTK）, 此時(shí)通過內(nèi)制強(qiáng)上扯傳送U當(dāng)使用8位耳址方式（MOV 郭1）訪問外部數(shù)據(jù)存悵器時(shí)P2 口發(fā)送P2特味功能寄存 器的內(nèi)睜。MCS-5系列單片機(jī)的工作方式和時(shí)序單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除了基本計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單元電路外還需配備完整的外圍電路、 以完成復(fù)位、掉電保護(hù)、提供時(shí)鐘、節(jié)電等功能。（1）時(shí)鐘電路：單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的

9、反相放大器，通過XTAL1和XTAL2引腳外接石英振于或陶瓷振子、微調(diào)電容組成振蕩器如圖9所示。該振蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。振蕩器若外接的是石英扳子，微調(diào)電容通常選擇30pF;外接陶瓷娠子時(shí)選樣47pF。振蕩頻率范圍選擇1.2 12M。MCS5-51系列單片機(jī)也可以采用外接時(shí)鐘， 這時(shí)XTAL 2腳用來輸入外部時(shí)鐘信號(hào)（XTAL2腳為內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端）,XTALI腳則 接地如圖9-b所示。對(duì)于CHM05工藝制造的80C51單片機(jī)，則應(yīng)從XTALI腳輸入外部時(shí) 鐘信號(hào)，XTAL 2腳懸空。XTA1.II?TLTLTLXTAL1K1AL2%(a)外接石英晶體振蕩電路圖9兩種單片機(jī)時(shí)

10、鐘電路(b)外接時(shí)鐘電路(b)按鍵電平復(fù)位(c) RC放電過程(d)電平復(fù)位過程圖10單片機(jī)常用復(fù)位電路(2) 復(fù)位電路：復(fù)位使單片機(jī)處于起始狀態(tài)，并從此狀態(tài)開始運(yùn)行MCS5-51單片機(jī)RST引腳為復(fù)位端，該引腳連續(xù)保持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)以上的高電平?？墒?單片機(jī)復(fù)位。本論文使用的是外部復(fù)位電路，單片機(jī)在啟動(dòng)后要從復(fù)位狀態(tài)開始運(yùn)行， 因此上電時(shí)要完成復(fù)位工作，稱上電復(fù)位，如圖10- a所示。上電瞬間電容兩端的電壓不能發(fā)生突變，只RST端為高電平+ 5v，上電后電容通過及RC電路放電RST端電壓逐 漸下降，直至低電平0V,如圖10- c所示。適當(dāng)選擇R、C的值，使RST端的高I電

11、平 維持2個(gè)機(jī)器周期以上即可完成復(fù)位。單片機(jī) L在運(yùn)行過程中，出于本身或外并干擾的原因會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)。這時(shí)可按復(fù)位鍵以重新開始遠(yuǎn)行，按鍵復(fù)位可分為按鍵電平復(fù)位或按 健脈沖復(fù)位，如圖10-b所示。按鍵脈沖復(fù)位和上電平復(fù)值的原理是一樣的，都是利用 RC電路的放電原理，如圖10-d所示。讓RST端能保持一段時(shí)間的高電平，以完成復(fù)位， 按鍵電平復(fù)位時(shí)，按鍵時(shí)間也應(yīng)保持在兩個(gè)機(jī)器周期以上。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和計(jì)算簡便的原則，我們選擇 12M的石英晶振、30PF的電容、+5V電 源，最小系統(tǒng)如下：:MCMRKD pa trrxri PJ.2HTQ raarilnT P3 4-TCi PW 5/Tj P3.&

12、TWR P3.JffiDP 卩 F p p p PP2 7/AH F2.6JA14 pz.A'AnF2 4A13 P9.3ttl IP2 WA98 A POJKULDO PO 1/A.D1 PO咖m FQ芒乩D 了 PQ 4“3 P0JJA.D5 POS/A-MPO 7/*.l>7UI圖11單片機(jī)最小系統(tǒng)5.4電路板的制作Protel99功能強(qiáng)大，為我們進(jìn)行電子電路原理圖和印制板圖的設(shè)計(jì)提供了良好的操 作環(huán)境。用Protell99 進(jìn)行電路設(shè)計(jì)分為兩大部分：原理圖的設(shè)計(jì)和電路板的設(shè)計(jì)。原 理圖的設(shè)計(jì)實(shí)在SCH系統(tǒng)中進(jìn)行的，電路原理圖是印刷板電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有設(shè)計(jì)好 原理圖才有可

13、能進(jìn)行下一步的電路板設(shè)計(jì)。用protel99進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)的第一步是其原理圖的設(shè)計(jì)。顯然，原理圖決定整個(gè) 電路的基本功能，也是接下來生成網(wǎng)表和設(shè)計(jì)印刷板電路的基礎(chǔ)。具體步驟如下：（1）圖面設(shè)置：Protel99允許用戶根據(jù)電路的規(guī)模設(shè)置圖面的大小，按照偏好和習(xí)慣設(shè)置圖面的 樣式。實(shí)際上，設(shè)置圖面就是設(shè)置了一個(gè)工作平面，以后的工作就要在這個(gè)平面上進(jìn)行所以圖面應(yīng)該設(shè)置得足夠大，為進(jìn)一步工作提供一個(gè)足夠大的工作空間。(2) 放置元件： 所謂放置元件就是從元件庫中選取所需得元件，將其布置到圖面上合適的位置， 有時(shí)還要重定義元件的編號(hào)、封裝。元件的封裝很重要，要根據(jù)元件的實(shí)際尺寸和實(shí)際 封裝來決定，要是

14、元件沒封裝好，將會(huì)給以后電路板的制作帶來很大的麻煩。這些都是 下一步工作的基礎(chǔ)。 Protel99 為用戶提供了一個(gè)非完備的元件庫， 并且允許用戶對(duì)這個(gè) 元件庫進(jìn)行編輯或者新建自己的元件庫。電路板的 制作過程(1) 打?。簩⑸傻腜CB圖打印到熱轉(zhuǎn)印紙上，需注意線不能太窄，墨要加重，否則制板時(shí)容 易斷線，如果在操作過程中斷了線，可用電烙鐵將錫帶過。(2) 熨燙： 將熱轉(zhuǎn)印紙覆在銅板上，用電熨斗進(jìn)行熨燙，關(guān)鍵要注意熨燙的時(shí)間，不能太久， 也不能時(shí)間太短，否則，太久會(huì)把銅板燙壞，不夠的話墨跡覆不上去。(3) 腐蝕： 把銅板放到三氯化鐵溶液中腐蝕，需注意溶液濃度要較高，最好用熱水配置，這樣腐蝕更快，

15、一般 3 分鐘即可。如果時(shí)間過長，需剩下的銅線也可能被腐蝕。(4) 打孔：打孔時(shí)注意鉆頭尺寸，本次用的鉆頭大小是 0.712mm的，最需注意的地方是集成塊 的管腳，如果打孔誤差大，管座就很難插上。(5) 放置元件： 放置前應(yīng)先打磨一下打孔后留下的毛刺，并均勻地涂上松香水(目的是防止銅線氧化，易于焊錫覆著焊盤，但多涂會(huì)導(dǎo)致焊接時(shí)焊點(diǎn)變黑，影響美觀) 。放置元件時(shí)注意 集成塊的管腳，二極管和電解電容的正負(fù)，這些都是平時(shí)比較容易出錯(cuò)的地方。(6) 焊接： 焊接技術(shù)比較難掌握，焊錫、烙鐵與焊盤的位置關(guān)系，焊錫熔化時(shí)間 長短，松香水的濃度，烙鐵的溫度等等，都是影響焊點(diǎn)美觀的因素。(7) 檢查： 檢查是否

16、有虛焊，集成塊管腳位置是否正確，電源引線位置是否恰當(dāng)?shù)?。檢查完畢 就能進(jìn)行調(diào)試了。5.5 系統(tǒng)連線說明分析在本系統(tǒng)中單片機(jī)的 P0.0P0.7 口與八個(gè)發(fā)光二極管連接，動(dòng)態(tài)亮滅。單片機(jī)的P1.0P1.3 與四個(gè)控制按鍵連接。 調(diào)試過程：1 、保證電路板連接正確后，接上電源。2、觀察二極管亮滅是否與預(yù)期情況相符，如果不相符，做適當(dāng)調(diào)整。3、實(shí)際按鍵過程，按下按鍵看是否有預(yù)期的控制效果，沒有則查看問題所在。六、源程序ORG 0000HLJMP LETORG 003AHLET: MOV SP,#31HAGAIN: MOV P0,#0FFH MOV A,#0FFH MOV P1,A ACALL AN

17、;JNB P1.0 ,START JMP AGAIN ;START: MOV A,#0FFHMOV P1,A ACALL ANJNB P1.1,DELAYSJNB P1.2,DELAY1SJMP AGAINDELAYS: MOV R1,#25CLR CACALL LIGHTJMP DELAYSDELAY1S: MOV R1,#50CLR C ACALL LIGHT JMP DELAY1SAN: MOV A,P1CJNE A,#0FFH,LP0 JMP ANLP0: ACALL DELAY1MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,LP1 JMP ANLP1: RETDELAY1: MOV R

18、3,#60D2: MOV R4,#248 DJNZ R4,$ DJNZ R3,D2 RETLIGHT: MOV R0,#8MOV A,#11111111B設(shè)置各燈初始為滅調(diào)用按鍵識(shí)別函數(shù)看是否有按鍵按下， 按下則返回判斷是否按下開始鍵沒按開始鍵則繼續(xù)檢測按鍵;向P1 口寫1按下開始鍵后繼續(xù)等待時(shí)間設(shè)定鍵; 設(shè)定為 0.5 秒; 設(shè)定為 1 秒; 誤按返回;0.5 秒循環(huán)點(diǎn)亮程序;1 秒循環(huán)點(diǎn)亮程序按鍵判斷程序消抖延時(shí)程序; 循環(huán)點(diǎn)亮程序按鍵；LOOP: MOV B,R1MOV R5,BRLC AMOV P0,A ACALL DELAY DJNZ R0,LOOP RET DELAY: MOV R6,#100 DLY2: MOV R7,#100DJNZ R7,$DJNZ R6,DLY2DJNZ R5,DELAYMOV 90H,#0FFHMOV R2,90HJNB P1.3,QUE JMP FAN QUE: LCALL DELAY1MOV R2,90HJNB P1.3,EXT0 FAN: RET EXT0: MOV R0,81HMOV R0,#00HDEC R0MOV R0,#00HRETI; 公共延時(shí)程序; 判斷停止鍵是否按下消抖延時(shí)停止返回程