單片機-最小系統(tǒng)原理解析.doc

單片機最小系統(tǒng)原理 一、 題目：單片機最小系統(tǒng)二、 引言：由于單片機技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機，在單片機家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前，可用于MCS-51系列單片機開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便地利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機最小系統(tǒng)是在以MCS-51單片機為基礎(chǔ)上擴展，使其能更方便地運用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測試的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，稱為在實時檢測和自動控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。本課題設(shè)計主要在MCS-51單片機上擴展I/O口，擴展定時器定時范圍，擴展鍵盤顯示接口。適合于我們學(xué)生用于單片機的學(xué)習(xí)掌握和一些各種科研立項等的需求。因此，研究單片機最小系統(tǒng)有很大的實用意義。三、 關(guān)鍵字：DevKit MCS51 Lite 、AT89S51、AD/DA、RS232串口、串行EEPROM存儲器、蜂鳴器、獨立按鍵、LED、8段數(shù)碼管。四、 目的要求4.1 目的：通過對單片機最小系統(tǒng)的研究， 掌握單片機各引腳功能，理解單片機工作過程及原理，以及與各種外部擴展器件的連接，能夠自己運用單片機來解決實際問題。4.2 任務(wù)：根據(jù)單片機最小系統(tǒng)的連接說明圖，完成單片機最小系統(tǒng)的焊接以及調(diào)試。掌握Isplay、keil 等單片機相關(guān)軟件的使用。理解小系統(tǒng)的工作原理，掌握實際運用單片機小系統(tǒng)。五、 系統(tǒng)原理MCS51 Lite 是由電源、復(fù)位及振蕩電路、蜂鳴器電路、RS232串口電路、八段數(shù)碼管顯示電路、按鍵及LED電路、串行存儲器電路、AD/DA轉(zhuǎn)換電路、JTAG下載接口、Byte Blaster II下載線等部分組成。5.1 電源 電源接口電路圖MCS51 Lite的電源通過計算機的USB口供給，使用套件提供的USB A轉(zhuǎn)B口電纜連接計算機USB口與開發(fā)板即可。在電源電路中接入了電源指示LED，使用330電阻限流。并提供兩個測試點來測量5V電是否正常。 5.2 復(fù)位及振蕩電路 復(fù)位及振蕩電路圖復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。AT89S系列單片及為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個RC充放電回路保證單片機在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進行復(fù)位，隨后回歸到低電平進入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為8.2K和10uF。按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復(fù)位。MCS51 LITE使用22.1184MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，電容容量一般在15pF至50pF之間。 5.3 蜂鳴器電路蜂鳴器電路圖蜂鳴器使用PNP三極管進行驅(qū)動控制，板上使用的是直流蜂鳴器，當(dāng)P3.7輸出低電平時，蜂鳴器鳴叫。由于蜂鳴器為感性原件，可以在兩端并接一個二極管來起到泄放作用。5.4 RS232串口電路RS232串口電路圖RS232串口電路使用MAX232CPE作為電平轉(zhuǎn)換芯片，并通過套件提供的串口電纜連接到計算機背后的COM口（9針D型口），用于MCS51 LITE與上位機通信以及和其他串口設(shè)備的數(shù)據(jù)交互。 需要注意的是這里在電路板上對TxD和RxD進行了交叉，對應(yīng)使用的DB9接頭類型為Female，使用的線纜為延長線，也叫做直連線，線纜一頭為Female一頭為Male。如果電路板上不將RxD和TxD交叉，就應(yīng)該采用Male類型的接頭和交叉線纜(兩頭均為Female)連接。 5.5 八段數(shù)碼顯示管 數(shù)碼管電路圖七段數(shù)碼管電路圖MCS51 LITE包含兩個共陽8段數(shù)碼管顯示器，使用動態(tài)掃描方式驅(qū)動。共陽極作為位選有PNP三極管驅(qū)動連接在P1.0和P1.1口，八位段選在通過330限流后連接在單片機的P0口上。由于數(shù)碼管是共陽的，所以當(dāng)驅(qū)動信號為0時對應(yīng)的數(shù)碼管才點亮。 5.6 按鍵及LED電路按鍵及LED電路圖開發(fā)板上提供了8個獨立LED，由P2口控制，同樣采用共陽級接法，所以只有當(dāng)P2口輸出低電平時LED才會點亮。這樣做的主要原因是因為單片機的低電平驅(qū)動能力高電平強。 4個獨立按鍵使用10K電阻上拉后連接到單片機的P3.2-P3.5口，中間串接的330電阻起到限流作用。按鍵沒有按下時口線上因為上拉而呈現(xiàn)高電平，當(dāng)某個按鍵按下時對應(yīng)口線會被連接到GND而變成低電平。另外由于LED的反向截止特性以及按鍵上拉較弱，P2口及P3.2-P3.5口亦可以兼做通用IO口使用，用來連接外部器件。MCS51 Lite板上也提供了插針方便連接。 5.7 串行存儲器串行存儲器電路圖MCS51 Lite使用Atmel 93系列串行Flash存儲器作為存儲單元。使用93C46時可以存儲1K bit的數(shù)據(jù)，93C56為2K、93C66為4K。存儲器連接在單片機的P1.3、P1.2、P1.4和P1.6上，其中CS為片選信號，SCL為串行時鐘，D為數(shù)據(jù)輸入，Q為數(shù)據(jù)輸出。ORG是存儲位寬選擇，當(dāng) ORG接VCC時，存儲器為 16 位結(jié)構(gòu)，接GND時存儲器為8位結(jié)構(gòu)。而當(dāng)ORG引腳懸空時內(nèi)部的上拉電阻把存儲器選擇為16位結(jié)構(gòu)。開發(fā)板上使用跳線帽P2來切換，將跳線帽短路為8位，斷開相當(dāng)為懸空，為16位。5.8 AD/DA轉(zhuǎn)換器AD/DA轉(zhuǎn)換器電路圖AOUT為模擬數(shù)據(jù)輸出引腳，SCLK為讀寫時鐘輸入，DIN是數(shù)據(jù)輸入引腳，DOUT為輸入輸出引腳。CS為芯片使能。 5.9 JTAG下載口JTAG下載口電路圖JTAG接口為ISP下載接口，用于通過下載電纜將程序從計算機上下載到單片機中。5.10 Byte Blaster II 下載線Byte Blaster II 下載線電路圖用戶可以通過ISPlay軟件方便的對AT89S系列單片及