單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-指導(dǎo)書

6/6單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)_指導(dǎo)書單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解單片機(jī)的基本工作原理

2.學(xué)習(xí)并掌握相關(guān)軟件的使用方法(Protel、keil)

2.掌握單片機(jī)片內(nèi)程序存儲器下載方法

3.掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)（匯編及C51）

二、原理

1.什么是單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng).

對單片機(jī)來說,單片機(jī)+晶振電路+復(fù)位電路,便組成了一個最小系統(tǒng).但是一般我們在設(shè)計(jì)中總是喜歡把按鍵輸入、顯示輸出等加到上述電路中,成為小系統(tǒng)。

2.AT89C51高性能8位單片機(jī)功能

AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Falsh閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/計(jì)數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時鐘電路，同時AT89C51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，時/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)持續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。

3.AT89C51高性能8位單片機(jī)資料

請參考相關(guān)書籍

三、實(shí)訓(xùn)任務(wù).

（1）認(rèn)識MCS-51的ROM及片外RAM空間：認(rèn)識單片機(jī)的程序存儲器（ROM）的空間范圍；匯編指令編碼在ROM中存儲形式；掌握指令編碼和指令編碼所在地址的概念;了解單片機(jī)的程序存儲器（ROM）固定地址的用途。認(rèn)識單片機(jī)的片外數(shù)據(jù)存儲器（片外RAM）的地址空間范圍；了解單片機(jī)的片外數(shù)據(jù)存儲器的用途；重點(diǎn)掌握片內(nèi)片外訪問存儲器的指令。

（2）認(rèn)識MCS-51片內(nèi)RAM空間：認(rèn)識單片機(jī)片內(nèi)隨機(jī)存儲器（片內(nèi)RAM）的空間范圍；認(rèn)識單片機(jī)片內(nèi)隨機(jī)存儲器的區(qū)域劃分；掌握字節(jié)地址和位地址的概念；了解R0~R7寄存器與字節(jié)地址的關(guān)系。重點(diǎn)掌握MCS-單片機(jī)四個口的用法的位操作。

（3）MCS-51匯編語言設(shè)計(jì)（編碼轉(zhuǎn)換）：用MCS-51匯編指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。將四位BCD碼化為十六位二進(jìn)制數(shù)。（或?qū)⑺奈皇M(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為BCD碼）。要求：在PC機(jī)上調(diào)試，程序可正確運(yùn)行并上交源程序清單及程序說明。

（4）鍵盤輸入電路設(shè)計(jì)/動態(tài)顯示電路設(shè)計(jì)：在實(shí)訓(xùn)過程中要求設(shè)計(jì)按鍵輸入電路、設(shè)計(jì)顯示電路，并畫出電路圖并編寫按鍵輸入子程序。重點(diǎn)掌握硬件電路的設(shè)計(jì)及通過編程對電路的控制。

（5）單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)：單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開發(fā)的基礎(chǔ)，通過單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生對所學(xué)的單片機(jī)原理及應(yīng)用課程有更深的理解。要求：提供電路圖和程序清單。重點(diǎn)掌握硬件電路的設(shè)計(jì)及過程控制。

（6）基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)某控制目的的應(yīng)用系統(tǒng)是本實(shí)訓(xùn)課的最終實(shí)訓(xùn)的結(jié)果。實(shí)訓(xùn)要求中包括單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，按鍵輸入電路設(shè)計(jì)，顯示電路的設(shè)計(jì)，及應(yīng)用系統(tǒng)的軟件編程。

附件1：

單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、單片機(jī)最小系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)主要擅長系統(tǒng)控制，而不適合做復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，在設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)時通常選用AT89C5l、AT89C52、AT89S51、AT89S52（S系列芯片支持ISP功能）等型號的8位DIP-40封裝的單片機(jī)作為MCU，一個典型的單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由時鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤電路、顯示電路等部分組成，有時也外擴(kuò)有片外RAM和ROM以及外部擴(kuò)展接口等電路。圖1為單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖1單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1、系統(tǒng)時鐘電路

單片機(jī)內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。通常在引腳XTALl和XTAL2跨接石英晶體和兩個補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，系統(tǒng)時鐘電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，可以根據(jù)情況選擇6MHz、8MHz或12MHz等頻率的石英晶體，補(bǔ)償電容通常選擇20-30pF左右的瓷片電容。

圖2系統(tǒng)時鐘電路

2、復(fù)位電路

單片機(jī)小系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用按鈕開關(guān)操作使單

片機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。上電自動復(fù)位通過電容C3充電來實(shí)現(xiàn)。手動按鍵復(fù)位是通過按鍵將電阻R2與VCC接通來實(shí)現(xiàn)。

圖3復(fù)位電路

3、鍵盤電路

系統(tǒng)利用P1口的P1.0-P1.3設(shè)置了4個獨(dú)立按鍵S2～S5，如圖4所示，當(dāng)鍵按下時，P1口相應(yīng)的引腳置為低電平，且與此鍵相連的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。此外，通過8279鍵盤顯示控制芯片還可以擴(kuò)展編碼鍵盤和顯示，圖5為利用8279擴(kuò)展的一個2×8=16鍵編碼鍵盤及8個LED的電路。

圖4獨(dú)立按鍵

圖5擴(kuò)展鍵盤和顯示

4、顯示電路

系統(tǒng)設(shè)置了8個共陽極LED數(shù)碼管LED1-LED2，單片機(jī)P0口提供段碼信號，低電平有效，P0口輸出端通過限流電阻R00～R07與數(shù)碼管的段碼數(shù)據(jù)線相連，用來送出LED數(shù)碼管的段碼數(shù)據(jù)信號。單片機(jī)P2口提供位選信號，當(dāng)P2口某位輸出低電平時，與此相連的開關(guān)三極管導(dǎo)通，對應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮，使用三極管用來增強(qiáng)信號的驅(qū)動能力,如圖6。

此外，為了擴(kuò)展LCD顯示，系統(tǒng)設(shè)置了兩個LCD接口，如圖7，一個用于40點(diǎn)矩陣LCD顯示，一個用于128×64點(diǎn)陣式LCD顯示。

圖6LED顯示電路

圖7LCD擴(kuò)展接口

5、其它

系統(tǒng)還擴(kuò)展了一片2K位串行CMOSE2PROM24C02，P3.3和P3.4分別作為24C02串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘和數(shù)據(jù)線，由于只有一個24C02，其三個地址輸入腳A0、A1、A2接地，如圖8。

此外，系統(tǒng)還設(shè)置了一個蜂鳴器電路，如圖9，通過P3.7輸出音頻信號，可使蜂鳴器發(fā)聲。由于，本最小系統(tǒng)沒有外擴(kuò)其他存儲器和I/O，因此，沒有用到地址譯碼和鎖存。

圖8擴(kuò)展E2PROM圖9蜂鳴器電路單片機(jī)最小系統(tǒng)主要器件如表1所示：

表1單片機(jī)最小系統(tǒng)主要器件

主要應(yīng)用接口如表2所示：

表2單片機(jī)最小系統(tǒng)主要接口

單片機(jī)最小系統(tǒng)電原理圖

二、單片機(jī)最小系統(tǒng)測試程序設(shè)計(jì)

編寫測試程序，一是可對最小系統(tǒng)各資源進(jìn)行測試，二是為用戶提供了使用LED顯示及訪問鍵盤等各種資源的子程序。

1.鍵盤掃描及數(shù)碼管顯示的匯編語言程序

鍵盤掃描及數(shù)碼管顯示的匯編語言程序如下：

;***********************************************************

;鍵盤及數(shù)碼管顯示程序，功能為按下一鍵，則對應(yīng)鍵的數(shù)碼管亮并顯示該鍵代表的數(shù)字

;************************************************************

org0000h

ajmpmain

org0100h

main:movsp,#30h

movr3,#0

movr4,#0

kon:lcallks1;調(diào)用讀鍵盤程序

cjnea,#0ffh,show1;有鍵按下

lcalldir;調(diào)用顯示子程序

ajmpkon

show1:lcalldir;去抖動

lcalldir

lcallks1

cjnea,#0ffh,show2;鍵有效

ajmpkon

show2:cjnea,#0feh,l1;以下為判別鍵值程序movr4,#0;第一個鍵賦其代碼0

ajmplkp

l1:cjnea,#0fdh,l2

movr4,#1

ajmplkp

l2:cjnea,#0fbh,l3

movr4,#2

ajmplkp

l3:cjnea,#0f7h,l4

movr4,#3

ajmplkp

lkp:lcalldir

ljmpkon;返回

dir:movdptr,#table;顯示子程序

mova,r4

movca,@a+dptr;取7段碼

movr3,a

mova,r4

led1:cjnea,#0,led2;根據(jù)鍵值選擇數(shù)碼管1movdptr,#8000h

ajmpss

led2:cjnea,#1,led3;根據(jù)鍵值選擇數(shù)碼管2movdptr,#9000h

ajmpss

led3:cjnea,#2,led4;根據(jù)鍵值選擇數(shù)碼管3

movdptr,#0a000h

ajmpss

led4:cjnea,#3,led5;根據(jù)鍵值選擇數(shù)碼管4

movdptr,#0b000h

ajmpss

ss:mova,r3

mo@dptr,a

lcalldelay

ret

ks1:clrp1.7

movdptr,#0e000h;鍵盤地址

moa,@dptr

ret

delay:movr6,#10;延時子程序

lpp:movr7,#100

djnzr7,$

djnzr6,lpp

ret

table:db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h

db88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8eh,0ffh,0f7h

end

2.鍵盤掃描及數(shù)碼管顯示的C語言程序

鍵盤掃描及數(shù)碼管顯示的C語言程序如下：

/**************************************************/

/*鍵盤及數(shù)碼管程序，每一鍵代表一個數(shù)字，在其數(shù)字代表的數(shù)碼管中顯示*/#include

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#defineLED1XBYTE[0x8000]/*定義各數(shù)碼管地址*/

#defineLED2XBYTE[0x9000]

#defineLED3XBYTE[0xA000]

#defineLED4XBYTE[0xB000]

#defineKEYXBYTE[0xE000]/*定義鍵盤地址*/

voiddelay(uintv)/*延時函數(shù)*/

{

while(v!=0)v--;

}

ucharkeynum=0;

sbitP1_7=P1^7;/*掃描端口*/

/*數(shù)字段碼表*/

ucharcodesegtab[18]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,\0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0xf7};

voiddir(uchar);/*聲明顯示函數(shù)*/

voidreadkey(void)/*讀鍵盤函數(shù)*/

{

ucharM_key=0;

uchari;

P1_7=0;

M_key=KEY;/*取鍵盤數(shù)據(jù)*/

if(M_key!=0xff)

{

for(i=0;i<20;i++)/*去抖動*/

dir(keynum);

M_key=KEY;

if(M_key!=0xff)/*讀鍵*/

switch(M_key)

{

case0xfe:/*第1個鍵按下*/

keynum=0;