信息科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計報告51系統(tǒng)設(shè)計實驗報告

1、二一二 二一三 學(xué)年第 二 學(xué)期信息科學(xué)與工程學(xué)院課程報告課程名稱： 51最小系統(tǒng)設(shè)計 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 任課教師： 二一三 年 六 月一、 實驗?zāi)康牧私庾钚?1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；并掌握最小51系統(tǒng)的設(shè)計方法；提高動手設(shè)計能力，并通過編寫程序來實現(xiàn)對單片機(jī)io 口的輸出控制。以點亮外部連接的led（發(fā)光二極管），簡要的介紹單片機(jī)的原理、最小系統(tǒng)的組成，并通過簡單的c51 程序設(shè)計來講述編譯軟件keil的使用并下載hex 文件燒寫單片機(jī)。二、 實驗原理單片機(jī)又稱單片微控制器， 是在一塊芯片中集成了cpu（ 中央處理器）、ram（ 

2、數(shù)據(jù)存儲器）、rom（ 程序存儲器）、定時器/ 計數(shù)器和多種功能的i/o（ 輸入/ 輸出） 接口等一臺計算機(jī)所需要的基本功能部件，從而可以完成復(fù)雜的運算、邏輯控制、通信等功能。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)就是讓單片機(jī)能正常工作并發(fā)揮其功能時所必須的組成部分，也可理解為是用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對51 系列單片機(jī)來說， 最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括： 單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路、輸入/ 輸出設(shè)備等（見圖1）。三、 實驗步驟 1. 復(fù)位電路   在單片

3、機(jī)系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，當(dāng)程序跑飛（運行不正常）或死機(jī)（停止運行）時，就需要進(jìn)行復(fù)位。   mcs-5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳rst（ 第9 管腳） 出現(xiàn)2個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果rst 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。   復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電自動復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。圖2 中所示的復(fù)位電路就包括了這兩種復(fù)位方式。上電瞬間，電容兩端電壓不能突變，此時電容的負(fù)極和reset 相連，電壓全部加在了電阻上，reset&#

4、160;的輸入為高，芯片被復(fù)位。隨之+5v電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于0，芯片正常工作。并聯(lián)在電容的兩端為復(fù)位按鍵，當(dāng)復(fù)位按鍵沒有被按下的時候電路實現(xiàn)上電復(fù)位，在芯片正常工作后，通過按下按鍵使rst管腳出現(xiàn)高電平達(dá)到手動復(fù)位的效果。一般來說，只要rst 管腳上保持10ms 以上的高電平，就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。圖中所示的復(fù)位電阻和電容為經(jīng)典值，實際制作是可以用同一數(shù)量級的電阻和電容代替，讀者也可自行計算rc 充電時間或在工作環(huán)境實際測量，以確保單片機(jī)的復(fù)位電路可靠。2. 時鐘電路   在設(shè)計時鐘電路之前，

5、先了解下51 單片機(jī)上的時鐘管腳：   xtal1（19 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。   xtal2（18 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。   xtal1 和xtal2 是獨立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是器件直接由外部時鐘驅(qū)動。圖2 中采用的是內(nèi)時鐘模式，即采用利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在xtal1、xtal2 的引腳上外接定時元件（一個石英晶體和兩個電容），內(nèi)部振蕩

6、器便能產(chǎn)生自激振蕩。一般來說晶振可以在1.2  12mhz 之間任選，甚至可以達(dá)到24mhz 或者更高，但是頻率越高功耗也就越大。在本實驗套件中采用的11.0592m 的石英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個電容的大小對振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調(diào)作用。當(dāng)采用石英晶振時，電容可以在20  40pf 之間選擇；當(dāng)采用陶瓷諧振器件時，電容要適當(dāng)?shù)卦龃笠恍?0  50pf 之間。通常選取33pf 的陶瓷電容就可以了。   晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)芯片

7、靠近，以減少引線的寄生電容，保證振蕩器可靠工作。檢測晶振是否起振的方法可以用示波器可以觀察到xtal2 輸出的十分漂亮的正弦波，也可以使用萬用表測量（ 把擋位打到直流擋，這個時候測得的是有效值）xtal2 和地之間的電壓時，可以看到2v 左右一點的電壓。   3. ea/vpp（31 腳） 的功能和接法   51 單片機(jī)的ea/vpp（31 腳） 是內(nèi)部和外部程序存儲器的選擇管腳。當(dāng)ea 保持高電平時，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲器

8、；當(dāng)ea 保持低電平時，則不管是否有內(nèi)部程序存儲器，只訪問外部存儲器。   對于現(xiàn)今的絕大部分單片機(jī)來說，其內(nèi)部的程序存儲器（一般為flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲器，而是直接使用內(nèi)部的存儲器。   在本實驗套件中，ea 管腳接到了vcc 上，只使用內(nèi)部的程序存儲器。 按照上述電路圖，進(jìn)行實物的焊接，首先焊接好ic插槽，焊好后再將單片機(jī)芯片插上；然后再進(jìn)行晶振電路的焊接，而且晶振要盡量靠近單片機(jī)芯片；接著再進(jìn)行復(fù)位電路的焊接，注意焊接電路路線的分布；焊接完成后；再進(jìn)行檢測電路的焊接，最

9、后連接好燒寫串口，進(jìn)行程序的燒寫，對電路系統(tǒng)進(jìn)行檢測。四、 51系統(tǒng)的檢測(1）、檢測電路：用八個發(fā)光二極管，采用共陽法接，當(dāng)輸入端為低電平的時間，二極管發(fā)光；電路圖如下所示：（2）、電路檢測的芯片代碼(流水燈檢測)：#include <reg52.h>sbit led0=p10;sbit led1=p11;sbit led2=p12;sbit led3=p13;sbit led4=p14;sbit led5=p15;sbit led6=p16;sbit led7=p17;#define on 0#define off 1void delay(unsigned int t) t=t

10、*10000; while (t-) void main() while (1) led0=on; delay(1); led0=off;led1=on; delay(1); led1=off;led2=on; delay(1); led2=off;led3=on; delay(1); led3=off;led4=on; delay(1); led4=off;led5=on; delay(1); led5=off;led6=on; delay(1); led6=off; led7=on; delay(1); led7=off; （3）、程序的燒寫串口的連接：五、 程序調(diào)試與總結(jié)（1）、調(diào)試：先將程序燒寫到單片機(jī)芯片里，然后通過冷啟動系統(tǒng)，觀察測試結(jié)果，然后對測試結(jié)果進(jìn)行分析；當(dāng)二極管并沒有像代碼設(shè)計中的那樣工作時，就得重新檢測一下焊接的電路板，主要檢測電路焊接過程中有沒有出現(xiàn)短路現(xiàn)象，其次是對晶振的檢測，通過不斷的調(diào)試檢測，找出問題所在，直到系統(tǒng)能成功運行。（2）、總結(jié)：第一次設(shè)計51系統(tǒng)的電路板，設(shè)計過程中還存在很多的不足，首先對各元器件了解不夠深，導(dǎo)致焊接過程中出現(xiàn)很多錯誤；其次是焊接過程中，動作不夠熟練，焊點很難看；最后是對電路路線的分布，其規(guī)劃得不夠好，還有待改進(jìn)；總得來說，這次51系統(tǒng)設(shè)計還可以，但還