基于面包板的單片機最小系統(tǒng).ppt

1、基于面包板的單片機最小系統(tǒng),陳付龍 ,主要內容,面包板及相關器件 面包板開發(fā)單片機應用系統(tǒng)方法 單片機應用系統(tǒng),1.面包板及相關器件,面包板,面包板是專為電子電路的無焊接實驗設計制造的。由于各種電子元器件可根據需要隨意插入或拔出，免去了焊接，節(jié)省了電路的組裝時間，而且元件可以重復使用，所以非常適合電子電路的組裝、調試和訓練。,面包板插孔,面包板的表面有規(guī)則排列的供插裝元器件的插孔，在面包板中間有一條中心分隔槽把它分成上、下兩個部分。上半部分每列5個插孔之間是導通的，下半部分每列5個插孔之間也是導通的。而上、下部分插孔之間不導通。,面包板的插接,電阻1，它一支管腳插在電源正極排孔上，與電路的電源

2、正極導通；另一支管腳插在下半部分的插孔中，而該插孔下方用一根導線跨接到第3列插孔中，而三極管1的e極插于同列插孔中，這樣就實現(xiàn)了電阻1與三極管1的e極的電氣連接。,面包板專用線,USB-A接口延長線,STC12C5A60S2（或5A32S2）-35I-PDIP40單片機,PIN40芯片座,STC12C4052AD-35I-DIP20單片機,PIN20芯片座,杜邦3PIN+1PIN接口和杜邦壓針連接線,熱縮管,USB-ISP下載模塊,自鎖式開關,12*12*5mm微動開關,LED燈（5mm）,12MHz晶振,無源揚聲器,30pF電容,0.1uF電容,電阻（100歐、1K歐、10K歐）,2.面包板

3、開發(fā)單片機應用系統(tǒng)方法,需求分析 電路設計 程序設計 電路連接 系統(tǒng)調試,（1）需求分析,需求分析是分析功能、確定參數(shù)要求的過程。無論在學習單片機系統(tǒng)設計或是將來設計一些解決實際問題的項目，明確最終要達到的功能非常重要。 比如一個簡單的單片機控制發(fā)光二極管的例子，功能確定為單片機控制一個發(fā)光二極管點亮500ms，熄滅500ms，再點亮500ms，再熄滅500ms如此反復。,（2）電路設計,左邊陰影框里就是單片機，右邊的是發(fā)光二極管。,電源端（VCC、GND）,C51的VCC（40管腳）和GND（20管腳）分別為電源端和接地端，C51的供電電壓范圍為直流+4.0+5.5V。電路中所有具有同名的電

4、源標號或網絡標號之間是連通的，只是為了電路圖的美觀，沒有把這些連通的節(jié)點全部連接起來。,時鐘信號端（XTAL1、XTAL2）,C51單片機的XTAL1端（19管腳）、XTAL2（18管腳）內部有一個片內振蕩器結構，但仍然需要在XTAL1和XTAL2之間連接一個晶振Y1，并加上兩個容量介于2040pF的電容C1、C2組成時鐘電路，如圖所示。單片機上電后，用示波器可在XTAL1管腳觀察到頻率與晶振頻率相同的方波信號。,像圖示這種使用晶振配合產生時鐘信號的方法稱為內部時鐘方式。晶振的頻率決定了該系統(tǒng)的時鐘頻率，比如晶振頻率選擇12MHz，那么單片機工作的頻率就是12MHz。根據系統(tǒng)對速度的要求，一般

5、可以選擇1.2MHz12MHz的晶振。通常我們使用12MHz的晶振。,C51單片機的RST端（9管腳）是復位端。當向RST端輸入一個短暫的高電平單片機就會復位，復位后單片機從頭開始執(zhí)行程序。如果在單片機執(zhí)行程序的過程中觸發(fā)復位，則單片機立即放棄當前操作而被強行從頭開始執(zhí)行程序。 最簡單的復位電路就是在RST端與電源端之間連接一個10F左右的電解電容。單片機上電瞬間，電容C3的正極電壓瞬間變?yōu)?5V，C3對于這個瞬間的電壓突變相當于短路（隔直通交），于是+5V（高電平）相當于直接加到了單片機的RST端上。正是這個加在RST端的瞬間高電平使單片機復位。很快，電容C3充滿電，在電路中相當于斷路，于是

6、RST端電平由高轉低，單片機隨即開始執(zhí)行程序。,復位端（RST）,有時，只使用一個電解電容的復位電路可靠性不高，所以圖中給出兩種較好的復位電路。其中，按鈕開關S1可對單片機實現(xiàn)手動復位，當按下S1時，RST端獲得復位信號（高電平）而使單片機復位，此時無論單片機在進行什么操作都得乖乖的從頭開始執(zhí)行程序。,外部程序存儲器訪問控制端,最簡系統(tǒng)中，C51單片機的 端（31管腳）接了高電平。這是單片機的外部程序存儲器訪問控制端，顧名思義， 的電平控制著單片機是否去訪問外部程序存儲器。接高電平時，單片機執(zhí)行本單片機內部程序存儲器中的程序，并在讀取完內部程序存儲器地址為0FFFH上的數(shù)據后自動轉向讀取外部的

7、程序存儲器；如果 接低電平，則單片機訪問的全部是外部程序存儲器。,程序設計,單片機程序用匯編語言或C51語言編寫，有許多計算機上的應用軟件可支持這兩種語言的單片機程序開發(fā)，比如Vision軟件等。用匯編或C51語言設計好的單片機程序，將通過一個連接計算機USB口和單片機下載接口的下載器，下載到單片機中。下載完成后，單片機啟動時運行下載的程序就可以實現(xiàn)相應的控制功能了。,電路連接,在面包板上用導線按電路設計連接電路,系統(tǒng)調試,在調試階段，也就是“磨合”軟件和硬件以便它們共同實現(xiàn)系統(tǒng)功能。當程序下載到單片機系統(tǒng)后，啟動單片機運行程序，觀察系統(tǒng)的“反應”和我們的設計是不是相符。 比如發(fā)光二極管以50

8、0ms為間隔進行閃爍。當程序設計完成并下載到單片機之后，可能出現(xiàn)的問題是發(fā)光二極管不閃爍或閃爍的時間間隔不對。如果出現(xiàn)這些與設計不符的實驗效果，首先在保證硬件電路是正確的前提下，回到程序中找錯誤，修改后再下載到單片機系統(tǒng)中。如此反復，直到系統(tǒng)運轉正常為止。,3.單片機應用系統(tǒng),單片機應用系統(tǒng) =單片機+外圍電子元件+控制程序,3.1 發(fā)光二極管應用,發(fā)光二極管（LED，電路符號 ）是一種最常用的指示器件，近幾年因其成本下降和節(jié)能的特點大量使用在照明設備中。發(fā)光二極管有極性之分，當有足夠的正向電流（正極流向負極的電流，約10mA30mA）通過時便會發(fā)光。,單片機的控制,我們把發(fā)光二極管D1的負極

9、連接在單片機的P0.4口（35管腳）上，電阻R1起到限流的作用。根據器件的連接關系分析知道：當單片機的P0.4口輸出低電平時（接地），發(fā)光二極管D1正、負極之間獲得電壓而被點亮；當P0.4口輸出高電平時（+5V），發(fā)光二極管D1則熄滅。 所以要實現(xiàn)圖2-17所示的功能，即讓發(fā)光二極管以500ms為間隔閃爍，變成了讓單片機的P0.4口以500ms為間隔輸出高、低電平。,流水燈,8個LED依次點亮（各種效果）,+5V,8個,交通燈,+5V,8個,八位二進制計數(shù)器,+5V,8個,3.2 開關控制,1,2,3,4,5,6,1,2,4,3,6腳自鎖式開關:按下1-2導通,4-5導通;彈起1-3導通,4-

10、6導通,4腳微動開關（按鍵）：按下1-2導通，3-4導通；彈起1-2斷開，3-4斷開,開關控制LED燈,1,2,4,3,GND,+5v,3.3 蜂鳴器,+5V,+,-,接單片機信號輸出端,蜂鳴器的連接,電子喇叭,按下按鍵，喇叭鳴叫；釋放按鍵，停止鳴叫,+5V,+,-,1,2,4,3,電路設計,反應時間測試儀,反應時間測試儀的功能：單片機向蜂鳴器輸出一個很短的鳴響信號Vout（比如500ms），測試者聽到這個信號后立即按下按鈕開關向單片機輸入一個信號Vin，單片機只要計算出輸出信號Vout與輸入信號Vin之間的時間差就得到反應時間（以ms為單位），最后輸出到反應時間顯示器上顯示即可。,電路設計,系統(tǒng)由4個模塊（部分）組成：單片機、蜂鳴器及驅動電路、按鈕開關、反應時間顯示器（如LED/數(shù)碼管/LCD）。,+5V,+,-,1,2,4,3,程序設計,單片機P1.0在t1時