單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

學(xué)習(xí)情境3單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)3.1學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）掌握51單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的設(shè)計和制作；（2）熟悉KeiluVision2軟件的使用，掌握51單片機(jī)c語言程序的編寫和調(diào)試。（3）熟悉Proteus軟件的使用。3.2任務(wù)分析：任務(wù)名稱：在獨(dú)立電路板上設(shè)計制作單片機(jī)最小系統(tǒng)，滿足：（1）在萬用板上制作單片機(jī)最小系統(tǒng)，使該系統(tǒng)具有看門狗電路、I/O口擴(kuò)展電路、總線擴(kuò)展電路、程序下載接口、工作指示燈；（2）編寫基本控制程序，下載調(diào)試，使該系統(tǒng)能夠正常工作，并且容易更改該系統(tǒng)的控制程序。任務(wù)背景：單片機(jī)最小系統(tǒng)是各種智能電子設(shè)備的控制中樞，穩(wěn)定的最小系統(tǒng)是電子設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。本次工作任務(wù)是為一小型溫度測控系統(tǒng)設(shè)計制作單片機(jī)控制電路板。3.2任務(wù)分析：3.2任務(wù)分析：任務(wù)要求：（1）合理選擇單片機(jī)、晶振、看門狗、電阻、電容等芯片和原件；（2）完成全電路理論設(shè)計、計算機(jī)輔助分析與仿真、繪制電路圖，自制電路板、焊接調(diào)試；（3）撰寫設(shè)計報告、調(diào)試總結(jié)報告及使用說明書。3.2任務(wù)分析：工作任務(wù)所需要的設(shè)備、工具和材料：具有232串行口的計算機(jī)、雙蹤示波器、5V直流電源、萬用表（模擬或數(shù)字）、電烙鐵、導(dǎo)線，自制電路板的各種工具一套及元器件若干。3.3任務(wù)知識點(diǎn)：3.3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成3.3.2單片機(jī)的引腳3.3.3如何讓單片機(jī)工作起來3.3.451單片機(jī)并行總線的擴(kuò)展3.3.5為單片機(jī)編寫程序3.3.6用KeiluVision2編寫單片機(jī)程序3.3.7PROTEUS軟件簡介3.3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成：3.3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成：電源、復(fù)位電路和晶振電路是單片機(jī)工作起來必須的條件。下載程序電路是用計算機(jī)將單片機(jī)程序固化到單片機(jī)程序存儲器的電路。LED指示燈電路是用來做固化程序的控制對象，驗證程序是否正確運(yùn)行的標(biāo)志。I/O口電路和總線驅(qū)動電路是用來擴(kuò)展單片機(jī)的控制對象的接口電路。3.3.2單片機(jī)的引腳：3.3.3如何讓單片機(jī)工作起來：3.3.3如何讓單片機(jī)工作起來：電源：單片機(jī)的第40腳接電源的正極，20腳接電源的地線。電源電壓為+5V，正負(fù)偏差不能超過百分之五。3.3.3如何讓單片機(jī)工作起來：振蕩電路：單片機(jī)內(nèi)部由大量的時序電路構(gòu)成，沒有時鐘脈沖單片機(jī)的各個部分就無法工作。所以在單片機(jī)的內(nèi)部集成有振蕩電路，外部只需要按照上面的電路圖將晶振和電容接到單片機(jī)的18（XTAL2）、19(XTAL1)引腳，就構(gòu)成了一個完整的振蕩器。接通電源，這個振蕩器就會產(chǎn)生固定頻率脈沖，使單片機(jī)內(nèi)部的時序邏輯電路開始工作。晶振的頻率決定了單片機(jī)工作的快慢。復(fù)位電路：用于將單片機(jī)內(nèi)部各電路的狀態(tài)，恢復(fù)到初始值。按照上面的接線圖將電阻和電容接到單片機(jī)的第9（RST）引腳，在通電的瞬間使9腳獲得一段時間的高電平，單片機(jī)內(nèi)部的電路就自動復(fù)位了。3.3.3如何讓單片機(jī)工作起來：3.3.3如何讓單片機(jī)工作起來：EA引腳：用戶編寫的應(yīng)用程序都存儲在單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲器中，若編寫的程序較長，內(nèi)部程序存儲器容量不夠用時，就要考慮在單片機(jī)芯片的外部另外增加程序存儲器芯片。那么單片機(jī)中的控制器是如何知道程序是被存在什么地方呢？它是通過31（EA）腳上的電平狀態(tài)進(jìn)行判斷的，若EA接電源正端，就表示程序已被存入單片機(jī)內(nèi)部存儲器，反之是存在單片機(jī)外部存儲器。在本例中，所選單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲容量已經(jīng)夠用，所以只需按照接線圖將EA引腳接到+5V即可。3.寫3.怒3如何毒讓單滋片機(jī)洪工作趣起來：輸入警輸出育引腳：單攀片機(jī)辰引腳季中凡壞用P，后殲面跟嘆數(shù)字崗標(biāo)注民的引填腳均良為輸僻入輸褲出引在腳。8個引禿腳為羨一個袖“口壤”，腳上圖睬中P1階.0腳為P1口的栗第0號引仆腳。之輸入員輸出爭引腳低狀態(tài)似受程盆序控森制，遼可以汪將單根片機(jī)補(bǔ)內(nèi)部醬的信影號送彼出來悼（輸詞出）俘，也達(dá)可以憤將與臂引腳嚇相連呼的外戴部信森號送串到單業(yè)片機(jī)碌內(nèi)部長去（娘輸入諒）。蜓上圖舌中P1鞠.0腳與LE淺D負(fù)極魯相連農(nóng)，LE魄D正極山通過密限流蓮電阻R1接電酸源正飽極，平當(dāng)單汁片機(jī)擊的P1害.0腳為白高電芬平時階，LE惰D熄滅桶；當(dāng)P1愛.0腳為旨低電季平時張，LE妹D點(diǎn)亮憑?？勺硪姡χ灰嚎刂芇1恭.0腳電英平的膠高低搖，就靠能控攜制LE膀D的亮搬滅。3.奇3.順3如何原讓單縫片機(jī)受工作壟起來：MA鈴X2食02電路：單聽片機(jī)島工作史的硬省件條鉤件具里備以車后，貢需要塊將程訴序固咸化到總程序遵存儲睛器中獸，可壩以采扁用燒然錄器敢的方針法固改化。照本例隨中，樣采用ST度C8拳9C版52單片爬機(jī)的IS稿P固化黑程序亞的方屬法，茄即單咽片機(jī)夠的TX撓D、RX槍D兩個掙引腳倚通過MA良X2地02的電娃平變作換和中計算衰機(jī)的鄰串口趴連接君，將濫下載脹的程霜序固議化到拾單片釋機(jī)的追程序陪存儲酬器中林。3.算3.舉3如何荒讓單保片機(jī)理工作噸起來：看門僅狗電且路：看摧門狗斑又叫wa未tc吳hd醉og追t較im丹er（WD找T）,是一崗個定畜時器撲電路,一般居有一巨個輸災(zāi)入,叫喂忘狗,一個姻輸出墊到MC抽U的RS圈T端,M階CU正常蹲工作適的時嶄候,每隔連一端仆時間勾輸出祝一個燙信號杠到喂昆狗端寨給WD里T清零,如果輕超過綢規(guī)定死的時博間不秘喂狗(一般價在程詢序跑清飛時),聽WD胡T定時康超過,就會愧給出喉一個撐復(fù)位倉信號開到MC嘆U,使MC嫩U復(fù)位瀉，濤防止MC冰U死機(jī)艷。前看門玩狗的森作用肯就是求防止先程序鼓發(fā)生川死循掃環(huán)，譜或者狹說程踐序跑蒼飛。貫本例帝中采口用的ST壯C8保9C嗚52單片癥機(jī)內(nèi)凈部已擇經(jīng)集練成了戰(zhàn)看門塊狗定絕時器液，不蔬用外剝接看惱門狗繼電路敬。問題葛與思招考：(1群)在51單片僵機(jī)系弄統(tǒng)中鋸什么學(xué)是晶跌振周滑期、巧狀態(tài)乎周期絡(luò)、機(jī)闊器周傭期、恭指令益周期云，它城們之千間是午什么魯關(guān)系肥？(2龍)單片摔機(jī)復(fù)搭位引烏腳需廢要什著么樣翻的電砌平？枯如果盡通過蕩阻容蹤蝶電路臂實(shí)現(xiàn)呢？電壓路中呢的電音阻電司容值胃是如做何確切定的課？如循果增脂加手纖動復(fù)及位應(yīng)麻該如塊何連尿線？(3戒)5派1單片至機(jī)中P0口結(jié)轉(zhuǎn)構(gòu)和能其它I/夠O口比蜻較有員什么煮不同偉？在泥使用踐中要資注意廢什么胞？3.沸3.妻451單片針機(jī)并幻玉行總態(tài)線的擴(kuò)展：(1生)并行起總線串的工吳作原頌理3.久3.賭451單片腿機(jī)并詢行總他線的擴(kuò)展：(1奔)并行巴總線禽的工駐作原支理地址擠總線：51單片豈機(jī)的倒地址取總線林為16位，哲分為蝴高八正位地妄址線絹和低倒八位鍵地址誕線兩鈔部分觀，高伸八位混地址逃線由P2口提齒供，潛低八慢位地唱址線帶由P0口分痰時提光供。P2口做腐地址感線時截具有魯輸出批鎖存修功能膝，輸且出地逼址信典息能業(yè)夠保關(guān)留，輕直到夜下一住次輸粗出新浪的地冷址；P0口是變數(shù)據(jù)鋼和地勸址分虛時復(fù)枕用的竄端口凱，為沒保留次其輸領(lǐng)出的渣地址暫信息誤，需健要在秘外部鵲加地洋址鎖粉存器套鎖存?zhèn)z輸出客的地道址信興息。芹地址準(zhǔn)鎖存睡器的吸控制零信號楚由單算片機(jī)摸的地胡址鎖彼存控比制信階號AL論E提供將，由AL席E的下管降沿級控制鉗鎖存懲時刻濫。3.引3.雕451單片約機(jī)并屆行總慕線的擴(kuò)展：(1亡)并行么總線秒的工峰作原拍理數(shù)據(jù)躁總線：51單片城機(jī)的么數(shù)據(jù)量總線圈為八致位，扇由P0口提腸供。綱當(dāng)P0口用淺做數(shù)色據(jù)總鄭線時哭是雙襪向且講輸入瘋?cè)龖B(tài)輝的通肉道口社，使把用時證不必融外加宋其他倒芯片綁?？刂平缈偩€：對51單片安機(jī)進(jìn)慚行系勻統(tǒng)擴(kuò)秤展時騰，用修到的肉控制暖信號蘇主要米有地踏址鎖已存信慮號AL宗E，片橋外程家序存石儲器讀信炭號PS瓜EN，外雙部數(shù)伸據(jù)存突儲器店和I/盒O口讀射寫控昌制信坡號WR、RD等。3.遭3.逮451單片泡機(jī)并殿行總竿線的擴(kuò)展：(1震)并行上總線朋的工美作原銹理程序性存儲陪器擴(kuò)蓋展電籍路3.怨3.逝451單片捏機(jī)并黎行總余線的擴(kuò)展：(1燭)并行葬總線督的工炒作原勁理訪問急片外蜓程序畫存儲招器的分時序愉圖3.為3.推451單片互機(jī)并成行總迅線的擴(kuò)展：(1剛)并行鑒總線鄰的工之作原拌理數(shù)據(jù)尼存儲牌器的碰擴(kuò)展3.別3.俱451單片淺機(jī)并溫行總螺線的擴(kuò)展：(1攤)并行蓬總線來的工草作原控理外部躍數(shù)據(jù)堤存儲羊器讀仍時序廳圖3.譽(yù)3.測451單片相機(jī)并濕行總舊線的擴(kuò)展：(1汽)并行撕總線咸的工挑作原驢理外部柔數(shù)據(jù)湯存儲挨器寫毅時序飼圖3.堡3.命451單片煙機(jī)并院行總嬌線的擴(kuò)展：(2劍)提高宴并行據(jù)總線襲驅(qū)動轉(zhuǎn)能力窗的方孤法當(dāng)并綢行總肚線外溪部所序接設(shè)騰備超除出其借負(fù)載凳能力惹時，魄應(yīng)增蜘加總捕線的演驅(qū)動且能力胖，下深圖為砍采用74睡HC涼24逝5芯片絨的總危線擴(kuò)批展電賄路。問題浸與思充考：（1）在51單片偽機(jī)系葬統(tǒng)中侮必須刻進(jìn)行御總線成擴(kuò)展板嗎？支在什果么情與況下婦進(jìn)行繪總線思擴(kuò)展封？都字需要狹用到斯哪些司信號詳進(jìn)行大擴(kuò)展貼？（2）51單片號機(jī)在貧進(jìn)行量并行針總線倉擴(kuò)展刷時外竊部設(shè)煉備的掀數(shù)量返有什愧么要吧求？前如果嫁超出庸了要凝求應(yīng)皂如何奴處理晶？（3）簡記述51單片中機(jī)并擦行總膠線擴(kuò)諷展應(yīng)硬如何陜計算慶芯片撇地址勻？可唇以舉股例說時明。3.誦3.性5為單推片機(jī)獨(dú)編寫騙程序：要想堂讓單嚇片機(jī)嗓工作嗎起來炎，還妙需要邊向單僅片機(jī)謙的程援序存竿儲器牧中輸券入程投序，撤就像標(biāo)人需皺要思時想一揮樣。欄本例旺就是萌控制LE萬D燈的弊亮滅籮。而辜單片尋機(jī)中故的控瓶制器垮都是遮數(shù)字仇電路寒，只牙認(rèn)識躺二進(jìn)諷制數(shù)瀉據(jù)，禽例如膜使P1冊.0引腳輔電平蜜變化道的指景令：指令愉一：11暫01托00川10擺1朱00終10落