单片机最小系统的设计与实现_

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1、电子产品设计制作与故障诊断学习情境3：单片机最小系统的设计与实现《电子产品设计制作与故障诊断》课程建设组2010年2月第一版学习情境3：单片机最小系统的设计与实现3.1学习目标：通过本次学习情境要求学会：(1)掌握51单片机最小系统电路的设计和制作；(2)熟悉KeiluVision2软件的使用，掌握51单片机c语言程序的编写和调试。(3)熟悉Proteus软件的使用。3.2任务分析任务名称：在独立电路板上设计制作单片机最小系统，满足：(1)在万用板上制作单片机最小系统，使该系统具有看门狗电路、I/O口扩展电路、总线扩展电

2、路、程序下载接口、工作指示灯；(2)编写基本控制程序，下载调试，使该系统能够正常工作，并且容易更改该系统的控制程序。任务背景：单片机最小系统是各种智能电子设备的控制中枢，稳定的最小系统是电子设备长期稳定运行的基础。本次工作任务是为一小型温度测控系统设计制作单片机控制电路板。任务要求：(1)合理选择单片机、晶振、看门狗、电阻、电容等芯片和原件；(2)完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、绘制电路图，自制电路板、焊接调试；(3)撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。工作任务所需要的设备、工具和材料：具有232串行口的计

3、算机、双踪示波器、5V直流电源、万用表（模拟或数字）、电烙铁、导线，自制电路板的各种工具一套及元器件若干。3.3任务知识点3.3.1单片机最小系统的组成单片机最小系统的方框图*电源、复位电路和晶振电路是单片机工作起来必须的条件。*下载程序电路是用计算机将单片机程序固化到单片机程序存储器的电路。*LED指示灯电路是用来做固化程序的控制对象，验证程序是否正确运行的标志。*I/O口电路和总线驱动电路是用来扩展单片机的控制对象的接口电路。3.3.1单片机的引脚单片机作为一个微型计算机系统，内部是一个集接收信号、信号处理、发送信号

4、、定时及计数等多种功能于一体的超大规模集成电路。下图所示为51系列单片机中有双列直插40脚封装的STC89C52单片机。89C52单片机引脚示意图3.3.2如何让单片机工作起来下图所示为单片机控制一只LED灯的电路接线图，下面介绍让单片机工作起来所必需的电路。单片机控制LED接线图(1)电源：单片机的第40脚接电源的正极，20脚接电源的地线。电源电压为+5V，正负偏差不能超过百分之五。(2)振荡电路：单片机内部由大量的时序电路构成，没有时钟脉冲单片机的各个部分就无法工作。所以在单片机的内部集成有振荡电路，外部只需要按照上

5、面的电路图将晶振和电容接到单片机的18（XTAL2）、19(XTAL1)引脚，就构成了一个完整的振荡器。接通电源，这个振荡器就会产生固定频率脉冲，使单片机内部的时序逻辑电路开始工作。晶振的频率决定了单片机工作的快慢。(3)复位电路：用于将单片机内部各电路的状态，恢复到初始值。按照上面的接线图将电阻和电容接到单片机的第9（RST）引脚，在通电的瞬间使9脚获得一段时间的高电平，单片机内部的电路就自动复位了。(4)EA引脚：用户编写的应用程序都存储在单片机内部的程序存储器中，若编写的程序较长，内部程序存储器容量不够用时，就要考

6、虑在单片机芯片的外部另外增加程序存储器芯片。那么单片机中的控制器是如何知道程序是被存在什么地方呢？它是通过31（EA）脚上的电平状态进行判断的，若EA接电源正端，就表示程序已被存入单片机内部存储器，反之是存在单片机外部存储器。在本例中，所选单片机内部的程序存储容量已经够用，所以只需按照接线图将EA引脚接到+5V即可。(5)输入输出引脚：单片机引脚中凡用P，后面跟数字标注的引脚均为输入输出引脚。8个引脚为一个“口”，上图中P1.0脚为P1口的第0号引脚。输入输出引脚状态受程序控制，可以将单片机内部的信号送出来（输出），也可

7、以将与引脚相连的外部信号送到单片机内部去（输入）。上图中P1.0脚与LED负极相连，LED正极通过限流电阻R1接电源正极，当单片机的P1.0脚为高电平时，LED熄灭；当P1.0脚为低电平时，LED点亮。可见，只要控制P1.0脚电平的高低，就能控制LED的亮灭。(1)MAX202电路：单片机工作的硬件条件具备以后，需要将程序固化到程序存储器中，可以采用烧录器的方法固化。本例中，采用STC89C52单片机的ISP固化程序的方法，即单片机的TXD、RXD两个引脚通过MAX202的电平变换和计算机的串口连接，将下载的程序固化到单

8、片机的程序存储器中。(2)看门狗电路：看门狗又叫watchdogtimer（WDT）,是一个定时器电路,一般有一个输入,叫喂狗,一个输出到MCU的RST端,MCU正常工作的时候,每隔一端时间输出一个信号到喂狗端给WDT清零,如果超过规定的时间不喂狗(一般在程序跑飞时),WDT定时超过,就会给出一个复位信号到MCU,使