單片機(jī)的最小系統(tǒng)及流水燈的講解

1、電腦家電義務(wù)維修小分隊(duì)電腦家電義務(wù)維修小分隊(duì)出品出品目的：1、基本元件的認(rèn)識(shí)2、單片機(jī)最小系統(tǒng)的講解3、流水燈硬件電路的講解形式三：形式三：用三位數(shù)字標(biāo)示片狀電阻。用三位數(shù)字標(biāo)示片狀電阻。電阻電阻1 1R=220R=220電阻電阻2 2R=3.3R=3.32213R3電阻電阻4 4R=6.8kR=6.8k6801電阻值的標(biāo)識(shí)方法電阻值的標(biāo)識(shí)方法電阻值的標(biāo)識(shí)方法電阻值的標(biāo)識(shí)方法色標(biāo)法：將電阻參數(shù)以不同的顏色帶來(lái)標(biāo)示。色標(biāo)法：將電阻參數(shù)以不同的顏色帶來(lái)標(biāo)示。 顏色對(duì)照表顏色對(duì)照表 四色環(huán)標(biāo)示四色環(huán)標(biāo)示第第1 1位有效數(shù)位有效數(shù)( (黃黃:4):4)允許誤差允許誤差( (金金: :5%)5%)電阻電

2、阻第第2 2位有效數(shù)位有效數(shù)( (紫紫:7):7)倍乘倍乘( (橙橙:10:103 3) )電阻值的標(biāo)識(shí)方法電阻值的標(biāo)識(shí)方法 顏色對(duì)照表顏色對(duì)照表色標(biāo)法：將電阻參數(shù)以不同的顏色帶來(lái)標(biāo)示。色標(biāo)法：將電阻參數(shù)以不同的顏色帶來(lái)標(biāo)示。 五色環(huán)標(biāo)示五色環(huán)標(biāo)示電阻電阻第第1 1位有效數(shù)位有效數(shù)( (棕棕:1):1)倍乘倍乘( (金金:10:10-1-1) )第第2 2位有效數(shù)位有效數(shù)( (灰灰:8):8)允許誤差允許誤差( (棕棕: :1%)1%)第第3 3位有效數(shù)位有效數(shù)( (黑黑:0):0)開(kāi)發(fā)板中使用到的電阻開(kāi)發(fā)板中使用到的電阻 合成碳膜電阻：將碳黑、填料合成碳膜電阻：將碳黑、填料與有機(jī)粘合劑調(diào)配成

3、懸浮液，噴涂與有機(jī)粘合劑調(diào)配成懸浮液，噴涂在絕緣骨架上并加熱聚合而成。在絕緣骨架上并加熱聚合而成。高壓高阻高壓高阻抗?jié)裥圆?，電壓穩(wěn)定性低，頻率特性抗?jié)裥圆?，電壓穩(wěn)定性低，頻率特性不好，噪聲大不好，噪聲大 生產(chǎn)設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單且造價(jià)較低生產(chǎn)設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單且造價(jià)較低u 排電阻器：也稱集成電阻器或電阻器網(wǎng)絡(luò)。排電阻器：也稱集成電阻器或電阻器網(wǎng)絡(luò)。 按一定規(guī)律排列的分立電阻器集成在一起按一定規(guī)律排列的分立電阻器集成在一起晶 振電阻和排電阻晶振：石英晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱，通常用來(lái)構(gòu)成振蕩電 路，產(chǎn)生各種頻率信號(hào)。發(fā)光二極管介紹u 發(fā)光二極管發(fā)光二極管(LED)(LED)l技術(shù)指標(biāo)封裝：直插封裝：直插 ： 貼片

4、：貼片：0805 0603顏色：紅黃綠，白發(fā)紅、白發(fā)綠、白發(fā)藍(lán)、白發(fā)顏色：紅黃綠，白發(fā)紅、白發(fā)綠、白發(fā)藍(lán)、白發(fā)白，雙色或者三基色白，雙色或者三基色結(jié)壓降：結(jié)壓降：1.8V3V不等不等3 5 10電容器的標(biāo)量方法電容器的標(biāo)量方法u 電容器標(biāo)稱容量的標(biāo)示方法電容器標(biāo)稱容量的標(biāo)示方法332n電容電容1 1C=332nFC=332nF332電容電容2 2C=3.32C=3.32F F開(kāi)發(fā)板中用到的電容類型開(kāi)發(fā)板中用到的電容類型 鋁電解電容器鋁電解電容器有正負(fù)極之分有正負(fù)極之分體積小且容量大、重量輕體積小且容量大、重量輕在電路中常作濾波、旁路及在電路中常作濾波、旁路及耦合之用耦合之用 瓷介電容器瓷介電容

5、器溫度系數(shù)范圍寬，且價(jià)格低、體積小溫度系數(shù)范圍寬，且價(jià)格低、體積小損耗小、穩(wěn)定性好且耐高溫高壓損耗小、穩(wěn)定性好且耐高溫高壓無(wú)正負(fù)極之分無(wú)正負(fù)極之分二極管識(shí)別與檢測(cè)二極管識(shí)別與檢測(cè) 二極管：二極管：具有單向?qū)щ娦?，通過(guò)的電流只能沿一具有單向?qū)щ娦裕ㄟ^(guò)的電流只能沿一個(gè)方向流動(dòng)。個(gè)方向流動(dòng)。 二極管構(gòu)造二極管構(gòu)造二極管符號(hào)二極管符號(hào)符號(hào)標(biāo)示符號(hào)標(biāo)示色環(huán)標(biāo)示負(fù)極色環(huán)標(biāo)示負(fù)極常見(jiàn)的二極管常見(jiàn)的二極管 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 整流二極管整流二極管瓷片小電容零壓力插座萬(wàn)用焊接板儀器盒 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 工業(yè)方面工業(yè)方面: 電機(jī)控制電機(jī)控制,工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人,過(guò)程控制

6、過(guò)程控制,數(shù)數(shù)字控制字控制 儀器儀表方面儀器儀表方面: 智能儀器智能儀器,醫(yī)療器械醫(yī)療器械,色譜儀色譜儀,示示 波器波器 民用方面民用方面: 電子玩具電子玩具,高級(jí)電視游戲機(jī)高級(jí)電視游戲機(jī),錄像機(jī)錄像機(jī),激光盤驅(qū)動(dòng)激光盤驅(qū)動(dòng) 電訊方面電訊方面: 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器,智能線路運(yùn)行控制智能線路運(yùn)行控制. 導(dǎo)航與控制導(dǎo)航與控制: 導(dǎo)彈控制導(dǎo)彈控制,智能武器裝置智能武器裝置 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理: 圖形終端圖形終端,磁帶機(jī)磁帶機(jī),打印機(jī)打印機(jī) 汽車方面汽車方面: 點(diǎn)火控制點(diǎn)火控制,變速器控制變速器控制,排氣控制排氣控制2.3 MCS-51 單片機(jī)的引腳功能單片機(jī)的引腳功能80C5180C51的引腳封裝的

7、引腳封裝總線型總線型非總線型非總線型2.2 AT89C51的外部的外部I/O端口端口2.2 AT89C51的外部的外部I/O端口端口4組組32個(gè)個(gè)I/O端口端口 P0.0P0.7 P1.0P1.7 P2.0P2.7 P3.0P3.72.2 AT89C51的外部的外部I/O端口端口輸出端口的作用輸出端口的作用 電阻電阻R的作用是什么的作用是什么? 如何確定電阻如何確定電阻R的大小的大小? 假設(shè)電流假設(shè)電流I=5mA,發(fā)光二極管壓降為發(fā)光二極管壓降為1.3V.歐姆定律歐姆定律 I=U/R;I=U/R;引腳輸出高電平引腳輸出高電平-輸出電流輸出電流; ;引腳輸出低電平引腳輸出低電平-吸入電流吸入電流

8、; ;0和和1低電平和高電平低電平和高電平0V和和5V2.2 AT89C51的外部的外部I/O端口端口輸入端口的作用輸入端口的作用如何讓一個(gè)端口輸出如何讓一個(gè)端口輸出1或或0？如何讀取一個(gè)端口的電平？如何讀取一個(gè)端口的電平？2.2 AT89C51的外部的外部I/O端口端口2.3 AT89C51的復(fù)位電路的復(fù)位電路復(fù)位電路結(jié)構(gòu)復(fù)位電路結(jié)構(gòu)單片機(jī)為什么需要復(fù)位？單片機(jī)為什么需要復(fù)位？復(fù)位脈沖信號(hào)使PC指針指向0000H單元；復(fù)位脈沖信號(hào)使SFR得到固定的初始值。復(fù)位使單片機(jī)具有固定的初始狀態(tài)。復(fù)位使單片機(jī)具有固定的初始狀態(tài)。電容電容EC1EC1一般取值一般取值22uF22uF電阻電阻R1R1一般取

9、值一般取值1K1K思考題：試分析復(fù)位電路在上電時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)在RST引腳上產(chǎn)生高電平復(fù)位脈沖的？ 因電容兩端電壓不可突變，在上因電容兩端電壓不可突變，在上電瞬間，在電容負(fù)極（也就是復(fù)位引電瞬間，在電容負(fù)極（也就是復(fù)位引腳）上得到電壓為腳）上得到電壓為5V5V； 這樣在電阻這樣在電阻R1R1上獲得上獲得5V5V電勢(shì)差，電勢(shì)差，該電勢(shì)差將通過(guò)電阻該電勢(shì)差將通過(guò)電阻R1R1放電，經(jīng)過(guò)一放電，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間定時(shí)間t t，電壓降為，電壓降為0V0V。2.4 AT89C51的時(shí)鐘電路的時(shí)鐘電路2.4 AT89C51的時(shí)鐘電路的時(shí)鐘電路時(shí)鐘是什么？時(shí)鐘是什么？時(shí)鐘電路的作用是什么？時(shí)鐘電路的作用是什么？時(shí)鐘電路

10、的關(guān)鍵參數(shù)？時(shí)鐘電路的關(guān)鍵參數(shù)？1 內(nèi)部振蕩電路連接內(nèi)部振蕩電路連接外接晶振及電容內(nèi)部振蕩電路振蕩周期，大小由外接晶振決定。2.4 AT89C51的時(shí)鐘電路的時(shí)鐘電路2 外部振蕩電路連接外部振蕩電路連接電容C1、C2一般取值33pF.33p33p2.4 AT89C51的時(shí)鐘電路的時(shí)鐘電路3 內(nèi)部分頻電路內(nèi)部分頻電路振蕩周期，大小由外接晶體決定。如外接晶體為12MHz,則振蕩頻率（fosc）為12MHz,振蕩周期約為83.3ns外接晶體及電容內(nèi)部振蕩電路內(nèi)部時(shí)鐘分頻電路狀態(tài)周期，由fosc二分頻獲得。如focs為12MHz,則狀態(tài)周期頻率為6MHz. 狀態(tài)周期約為167nsALE,地址鎖存信號(hào)由

11、fosc六分頻得到。如focs為12MHz,則ALE腳輸出脈沖頻率為2MHz. 脈沖周期為500ns機(jī)器周期，由fosc十二分頻獲得。如focs為12MHz,則機(jī)器周期頻率為1MHz. 機(jī)器周期為1us2.4 AT89C51的時(shí)鐘電路的時(shí)鐘電路振蕩時(shí)鐘振蕩時(shí)鐘fosc1個(gè)機(jī)器周期包含個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)狀態(tài)周期，個(gè)狀態(tài)周期，12個(gè)個(gè)振蕩周期振蕩周期。1個(gè)機(jī)器周期個(gè)機(jī)器周期1個(gè)狀態(tài)周期個(gè)狀態(tài)周期1個(gè)狀態(tài)周期包含個(gè)狀態(tài)周期包含2個(gè)振蕩周期；個(gè)振蕩周期；所有指令的執(zhí)行時(shí)間都是機(jī)器周期的整數(shù)倍（所有指令的執(zhí)行時(shí)間都是機(jī)器周期的整數(shù)倍（1-41-4倍）。倍）。2.5 AT89C51的最小應(yīng)用系統(tǒng)的最小應(yīng)用

12、系統(tǒng)2.5 AT89C51的最小應(yīng)用系統(tǒng)的最小應(yīng)用系統(tǒng)試根據(jù)單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)連接試根據(jù)單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)連接圖，制作電路。圖，制作電路。2、硬件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)(單片機(jī)單片機(jī)+外圍器件外圍器件)外圍器件：外圍器件：一個(gè)發(fā)一個(gè)發(fā)光二極光二極管、三管、三個(gè)電阻、個(gè)電阻、三個(gè)電三個(gè)電容容一個(gè)按一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)鈕開(kāi)關(guān)THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.1.1. 基于基于AT89S52的最小系統(tǒng)設(shè)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)器件選擇：1、LED數(shù)碼顯示管LED數(shù)碼顯示管分共陰和共陽(yáng)

13、兩種：共陰管的內(nèi)部接線公共端公共端公共端公共端共陽(yáng)管的內(nèi)部接線每段驅(qū)動(dòng)所需電流為 28 mA51引腳說(shuō)明u 5151引腳說(shuō)明引腳說(shuō)明lMCS-51系列單片機(jī)均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：lPin20:接地腳。lPin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)ROM燒寫程序時(shí)，接+5V電源。MCS51單片機(jī)電源允許的誤差范圍為4.5V5.5V。51引腳說(shuō)明u 5151引腳說(shuō)明引腳說(shuō)明lPin19:時(shí)鐘XTAL1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸

14、入端。lPin18:時(shí)鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。l8051的時(shí)鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時(shí)鐘方式，即將XTAL1接地，外部時(shí)鐘信號(hào)從XTAL2腳輸入。 51引腳說(shuō)明u 5151引腳說(shuō)明引腳說(shuō)明lPin9:RESET復(fù)位信號(hào)腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低

15、電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)如下表。51引腳說(shuō)明u 5151引腳說(shuō)明引腳說(shuō)明lPin30:ALE/當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。在編程其間，ALE將用于輸入編程脈沖。lPin29:PSEN當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上

16、，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。lPin31:EA/Vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，51單片機(jī)為例，內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過(guò)4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。在編程時(shí)，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。3、AT89S51單片機(jī) 40引腳集成芯片芯片圖 引腳圖 原理圖1）電源引腳：連接電源Vcc(40腳）：電源正極Vss(20腳）：電源負(fù)極2）時(shí)鐘引腳：連接時(shí)鐘電路XTAL1(19腳）：輸入引腳XTAL2(18腳）：輸出引腳3）復(fù)

17、位引腳：連接復(fù)位電路RST/VPD(9腳）：復(fù)位引腳二、AT89S51單片機(jī)引腳功能4）控制引腳：輔助控制作用 PSEN(29腳） ALE/PROG(30腳） EA / VPP(31腳）:接高電平5）I/O端口引腳： 用來(lái)連接單片機(jī)和外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入/輸出。 P0.0P0.7(39腳32腳）：P0端口P1.0P1.7( 1腳 8腳 ）：P1端口P2.0P2.7(21腳28腳）：P2端口P3.0P3.7(10腳17腳）：P3端口三、單片機(jī)最小硬件電路組成簡(jiǎn)述： 要使單片機(jī)工作起來(lái)，最基本的電路的構(gòu)成為 單片機(jī) 電源 時(shí)鐘 復(fù)位1、電源電路：向單片機(jī)供電。2、時(shí)鐘電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)工作的時(shí) 間基

18、準(zhǔn)，決定單 片機(jī)工作速度。3、復(fù)位電路： 確定單片機(jī)工作 的起始狀態(tài)，完 成單片機(jī)的啟動(dòng) 過(guò)程。四、單片機(jī)電源： AT89S51單片機(jī)的工作電壓范圍：4.0V5.5V， 所以通常給單片機(jī)外接5V直流電源。連接方式為AT89S51 單片機(jī)VCC VSS+5VGNDVCC(40腳）：接電源+5V端VSS(20腳）：接電源地端五、單片機(jī)時(shí)鐘電路： 時(shí)鐘電路就是振蕩電路，向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。 AT89S51單片機(jī)時(shí)鐘頻率范圍：0 33MHz。 時(shí)鐘電路連接方式為 XTAL1(19腳）XTAL2(18腳）接一個(gè)晶振圖中的電容C1和C2起穩(wěn)定作用。注意：時(shí)鐘電路振蕩頻率fosc = 晶振頻率時(shí)鐘電路振蕩周期 = 1/fosc單片機(jī)機(jī)器周期 = 振蕩周期12例如： 晶振頻率 = 12MHz 振蕩頻率 = 12MHz 振蕩周期 = 1/12 s 機(jī)器周期 = 1s六、單片機(jī)復(fù)位電路 復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)從固定的起始狀態(tài)開(kāi)始工作，完成單片機(jī)的“啟機(jī)”過(guò)程。 AT89S51單片機(jī)復(fù)位信號(hào)是高電平有效，通過(guò)RST/VPD(9腳）輸入。