單片機(jī)最小系統(tǒng)簡介【教育知識(shí)】

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1、 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)單片計(jì)算機(jī)概述單片計(jì)算機(jī)概述 所謂單片計(jì)算機(jī)就是將電子計(jì)算機(jī)的基本環(huán)節(jié)如中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和一些輸入/輸出接口電路、總線等都集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)（Single-Chip Microcomputer，簡稱SCM）。1教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)l 中央處理器中央處理器包括運(yùn)算

2、器、控制器和寄存器，是單片機(jī)的核心。l 存儲(chǔ)器是用來存放數(shù)據(jù)和程序的，在單片機(jī)芯片中包含兩類存儲(chǔ)器：隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（ROM）。RAM可以被CPU隨機(jī)讀寫，但單片機(jī)斷電后，所保存的信息就會(huì)消失，一般用來存放臨時(shí)數(shù)據(jù)；ROM中的信息只能被CPU讀取，CPU不能對它進(jìn)行寫操作，通常用于存放系統(tǒng)程序和固定的表格數(shù)據(jù)。ROM中的內(nèi)容只能通過專用的編程器事先對它寫入。l 輸入/輸出接口是單片機(jī)與外部設(shè)備連接的橋梁，單片機(jī)和外部設(shè)備（如鍵盤、顯示器等）之間信息的傳送全部都通過輸入/輸出（I/O）接口來實(shí)現(xiàn)。l 總線就是連接各部件信號線的總稱，主要是用來傳送數(shù)據(jù)、地址和控

3、制信息。2教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)8051系列單片機(jī)是在Intel公司于上世紀(jì)80年代推出的MCS-51系列單片機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展的高性能8位單片機(jī)，它在一個(gè)芯片內(nèi)集成了RAM、ROM、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行I/O口、異步串行口以及其它一些功能部件。3教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)8051單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，一個(gè)單片機(jī)芯片內(nèi)包括：中央處理器CPU；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

4、RAM；內(nèi)部程序存儲(chǔ)器ROM（有的型號沒有）；4個(gè)8位并行I/O接口（P0、P1、P2、P3）；23個(gè)可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；一個(gè)可編程串行接口；內(nèi)部中斷具有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)二級中斷嵌套；一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，振蕩時(shí)鐘頻率可以高達(dá)40MHz。4教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)圖1-35教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)MCS-51單片機(jī)的引腳定義及功能：

5、電源電源VCCVCC（引腳號40）：芯片電源，接+5V。VSSVSS（引腳號20）：接地端。時(shí)鐘時(shí)鐘XTAL1XTAL1（引腳號19）：內(nèi)部震蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶振的一個(gè)輸入引腳。XTAL2XTAL2（引腳號18）：內(nèi)部震蕩電路反相放大器的輸出端，是外接晶振的另一個(gè)輸入引腳。6教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)控制總線控制總線ALE/PROGALE/PROG（引腳號30）：地址鎖存允許，主要功能是提供一個(gè)定時(shí)的時(shí)鐘。EA/VPPEA/VPP（引腳號31）：訪問外部存儲(chǔ)器控制信

6、號。如果使用內(nèi)部ROM作為程序存儲(chǔ)器，此引腳需接高電平（VCC）；如果使用外部ROM作為程序存儲(chǔ)器，則要將此引腳接地。RST/VPDRST/VPD（引腳號9）：復(fù)位信號輸入端。當(dāng)系統(tǒng)主電源發(fā)生故障，降低到規(guī)定的電壓以下時(shí)，可以通過VPD端為單片機(jī)提供備用電源，以保證存儲(chǔ)在單片機(jī)中的RAM中的信息不會(huì)丟失。PSENPSEN(引腳號29)：外部程序存儲(chǔ)器ROM讀選通信號。當(dāng)單片機(jī)需要從外部ROM讀取指令或數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳輸出低電平信號。7教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)輸入輸入/輸出輸出P0.

7、0P0.7（引腳號3239）：雙向輸入/輸出端口。P1.0P1.7（引腳號18）：雙向輸入/輸出端口。P2.0P2.7（引腳號2128）：雙向輸入/輸出端口。P3.0P3.7（引腳號1017）：雙向輸入/輸出端口，當(dāng)該端口不作為輸入/輸出端口使用時(shí)，每一個(gè)引腳也可以有第二功能，如：P3.0/RXD：串行輸入口；P3.1/TXD：串行輸出口；P3.2/INT0：外部中斷0輸入口；P3.3/INT1：外部中斷1輸入口；P3.4/T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部事件脈沖輸入口；P3.5/T1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部事件脈沖輸入口；P3.6/WR：寫信號；P3.7/RD：讀信號；8教書育人 Single-Ch

8、ip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)特別提醒：特別提醒：當(dāng)選用片內(nèi)ROM作為程序存儲(chǔ)器時(shí)，一定要將EA接高電平（+5V）。對于無片內(nèi)ROM需要使用片外程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)，EA必須接地 9教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)的構(gòu)建單片機(jī)最小系統(tǒng)的構(gòu)建單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必須的基本電路，主要由單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路構(gòu)成，如果采用的是不帶內(nèi)部ROM的單片機(jī)，還需要有外部ROM擴(kuò)展電路。1

9、0教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)n 單片機(jī)的選擇單片機(jī)的選擇 由于單片機(jī)的種類很多，在選擇單片機(jī)時(shí)要根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)和單片機(jī)的價(jià)格來選擇合適的單片機(jī)。n 晶振電路的設(shè)計(jì)晶振電路的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電路時(shí)，晶振電路是不可缺少的。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，所有的工作都是在一個(gè)節(jié)拍（時(shí)鐘）下同步工作，這樣才不會(huì)出現(xiàn)沖突。時(shí)鐘的快慢決定了系統(tǒng)的工作效率，我們通常所說的計(jì)算機(jī)的主頻就是指系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率。而在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)時(shí)鐘是由晶振電路來提供的，可以說晶振電路是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的心臟。11教書育人 Sing

10、le-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振一般分為晶體振蕩器和晶體諧振器兩種 單片機(jī)系統(tǒng)中晶振的使用有兩種方式，內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。12教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)13教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)特別提醒特別提醒在單片機(jī)中，晶振電路的設(shè)計(jì)一定要和單片機(jī)靠近，路線盡量短。晶振電路的地一

11、定要和同一時(shí)鐘的芯片的地共地。在晶振頻率的選擇上，在滿足系統(tǒng)需要的前提下盡可能地選用低頻率的晶振，這樣可以降低系統(tǒng)功耗，不是選用的頻率越高越好。14教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)以晶振的振蕩周期為最小的時(shí)序單位，單片機(jī)內(nèi)部的所有操作都以此周期為時(shí)序基準(zhǔn)。單片機(jī)指令的基本執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期組成，每個(gè)狀態(tài)周期又分成2個(gè)振蕩周期。15教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小

12、系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)n 復(fù)位及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位及復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 在單片機(jī)系統(tǒng)中，復(fù)位電路是不可缺少的。單片機(jī)在正常工作（即執(zhí)行指令）前，必須要進(jìn)行復(fù)位操作，這樣做的目的是將CPU以及系統(tǒng)中其它部件都處于一個(gè)明確的初始狀態(tài)，便于系統(tǒng)啟動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須使單片機(jī)RESET管腳至少保持2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平即可。在實(shí)際系統(tǒng)中，考慮到系統(tǒng)電源電壓的上升時(shí)間和晶體振蕩器的起振時(shí)間，為了保證系統(tǒng)能可靠復(fù)位，復(fù)位信號應(yīng)該至少維持20ms以上高電平。16教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)的復(fù)

13、位電路有很多種，主要分為上電復(fù)位和外部復(fù)位兩種 上電復(fù)位電路 17教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)外部復(fù)位電路 18教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)1.3 1.3 基于最小系統(tǒng)的功能測試基于最小系統(tǒng)的功能測試 n 一個(gè)簡單的發(fā)光二極管控制電路的設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的發(fā)光二極管控制電路的設(shè)計(jì) 19教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microc

14、omputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)n 測試程序的編寫測試程序的編寫#include sbit P0_0=0 x80;void Delay(int Time_ms);/延時(shí)子程序 void main(void)P0=0；/P0端口輸出低電平 while(1)P0_0=0;/LED燈滅2秒鐘 Delay(2000);P0_0=1;/LED燈亮2秒鐘 Delay(2000);return;20教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)/*延時(shí)程序，輸入的參數(shù)為毫秒數(shù)*/void Delay(i

15、nt Time_ms)int i;unsigned char j;for(i=0;iTime_ms;i+)for(j=0;jComponentFrom Libraries 選項(xiàng)中，根據(jù)電路設(shè)計(jì)分別調(diào)出單片機(jī)AT89C51、晶振、電阻、電容和發(fā)光二極管LED等，并按照所設(shè)計(jì)的電路圖將這些元件連接起來。27教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)雙擊單片機(jī)，則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)元件編輯對話框 在Program File框中添加在Keil Vision2中編譯好的.HEX程序。接著就可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊設(shè)計(jì)工作界面左下角的仿真運(yùn)行按鈕這時(shí)就可以看見設(shè)計(jì)工作界面中的LED燈開始按照程序設(shè)計(jì)的要求閃爍起來 28教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) 1.單一的+5V電源29教書育人 Single-Chip microcomputerSingle-Chip microcomputer 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)2.5V電源30教書育人