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1、第一部分 51单片机实验板项目介绍及功能演示,该部分主要介绍51单片机实验板项目的功能及设计要求，提出学习“单片机系统设计与制作”课程是以设计与制作单片机实验板项目为载体，在完成项目过程中学习单片机的相关知识，并通过实验室单片机实验板的演示了解单片机实验板的功能、了解单片机的应用和基本的工作原理。,任务1 51单片机实验板项目介绍,1.1 明确工作任务 主要了解51单片机实验板的功能及实现方法，了解单片机实验板在单片机课程教学中的作用，同时学习单片机的结构及原理，特点及应用、类型等入门知识。,1.2 跟我想 项目名称：设计与制作51单片机实验板,功能及设计要求：设计与制作51单片机实验板项目是
2、在单片机系统设计与制作课程教学过程完成，要求所设计的单片机实验板能够完成单片机各部分理论知识学习，并在完成实验板的设计与制作及相关实验的过程中掌握单片机理论知识。具体功能及要求如下：,任务1 51单片机实验板项目介绍,8位LED灯显示模块， 能做LED 跑马灯实验；,继电器、蜂鸣器输出模块， 能做蜂鸣器音乐伴奏及报警发声实验,LED数码管显示模块，能做按键计数 器、秒表等LED数码管显示实验；, LED点阵显示模块，能做字 符显示的实验；, 矩阵键盘模块, MAX232通信模块，能做实验板与PC通信实验；,任务1 51单片机实验板项目介绍,1.3 跟我学,151单片机概述 51单片机是美国In
3、tel公司于1980年推出的产品，其典型产品有：8031/8051/8751。由于上述类型的单片机应用的早，影响很大，已成为事实上的工业标准。后来很多芯片厂商以各种方式与Intel公司合作，设计出与Intel的8051单片机相同内核的单片机，这类单片机指令系统完全兼容，绝大多数管脚也兼容，在使用上基本可以直接互换。人们统称这些与8051内核相同的单片机为“51系列单片机”。目前使用较多的51系列单片机有ATMEL公司的AT8951/52系列、PHLIPIS的51PLC系列、TI公司的TMS370和MSP430系列。一直到现在， MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的
4、89S51、89C51等），各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。,任务1 51单片机实验板项目介绍,2 51单片机组成 51单片机是单片机微型计算机的简称，是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种输入/输出(I/O)接口电路集成在一块芯片上的微型计算机，也常称为微控制器。单片机目前广泛用于工业控制、仪器仪表、通信设备及家用电器等领域。 51系列单片机是Intel公司在1980年推出的高性能8位单片机，它可分为51和52两个子系列共4种类型，但它们的内部结构基本相同。本项目所使用的是51子系列的89S51单片机，所以本任务主要介绍89S51单片机的内部
5、结构、各组成部分的功能及引脚功能。,1） 51单片机的内部结构 51系列单片机内部结构框图如图1-1所示。由图1-1可知，89S51单片机内部主要包含以下部分：,任务1 51单片机实验板项目介绍,图1-1 51系列单片机内部结构图,一个8位的中央处理器CPU。 它是整个单片机的核心，由 运算器和控制器两部分，,时钟电路:时钟电路给单片机 提供工作频率，用于产生单 片机工作所需的时序脉冲,程序存储器: 程序存储器中存放的信息调电后不会丢失，因此用来存储 固定不变的程序和常数。AT89S51单片机内有4KB Flash ROM，只能用 指令进行读操作，不能进行写操作。,任务1 51单片机实验板项目
6、介绍,图1-1 51系列单片机内部结构图,任务1 51单片机实验板项目介绍,图1-1 51系列单片机内部结构图,数据存储器: 数据存储器中所存放的信息调电后丢失，因此用来存放程序运行时所需要的参数或运算中间结果。AT89S51单片机内部有256B的RAM，其中低128B规定为用户数据存储器，高128B规定为特殊功能寄存器（特定作用），这些寄存器可用指令进行读写操作。,两个16位可编程的定时/计数 器。可以对外部引脚的脉冲进 行计数，也可设置成定时对内 部时钟脉冲进行计数）。,任务1 51单片机实验板项目介绍,4个8位的并行I/O口。分别是P0、P1、P2、P3口，主要用于完成外部设备数据的并行
7、输入或输出，其中P3口除此之外，还有其它特定功能的I/O作用。,图1-1 51系列单片机内部结构图,1个可编程的全双工异步串行口。可实现单片机与其他串行设备进行通信,任务1 51单片机实验板项目介绍,图1-1 51系列单片机内部结构图,中断系统。中断系统主要是对 外部或内部的中断请求进行管 理与处理89S51的中断系统有 5个中断源，2个外部中断， 3个内部中断。,2）AT89S51单片机的性能及引脚功能 主要性能参数： 与MCS-51 产品指令系统完全兼容 4k字节在线系统编程(ISP) Flash闪速存储器 1000次擦写周期 4. 0-5. 5V的工作电压范围 全静态工作模式：0Hz-3
8、3MHz 1288字节内部RAM 32个可编程I/O口线 2个16位定时/计数器 6个中断源 全双工串行UART通道 灵活的在线系统编程,任务1 51单片机实验板项目介绍,图1-3 AT89S51实物图,引脚功能说明如下： Vcc： 电源电压（接+5V） GND：地 P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口。 作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门 电路，此时需外接上拉电阻；对端口写“1”可 作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储 器或程序存储器时，P0口是地址(低8位)和数 据总线复用。,图1-2 AT89S51引脚图,任务1 51单片机实验板项目介绍,P1口：P1是一个带内部上拉
9、电阻的8位双向I/O口， P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻 把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口 使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外 部信号拉低时会输出一个电流。,任务1 51单片机实验板项目介绍,图1-2 AT89S51引脚图,P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双 向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输 出电流)4个TTL逻辑门电路。 除了与P1口相 同的性能外，在访问外部程序存储器或16位 地址的外部数据存储器时，P2口送出高 8位地址 数据。,任务1 51单片机实验板项目介绍,图1-2 AT89S
10、51引脚图,任务1 51单片机实验板项目介绍,图1-2 AT89S51引脚图,P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。 P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流) 4个TTL逻辑门电路。 P3口除了作为一般的I/O口线外， 更重要的用途是它的第二功能如表1-1所示。,RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚 出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。,任务1 51单片机实验板项目介绍,图1-2 AT89S51引脚图,ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字 节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率 的
11、1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟 或用于定时。,任务1 51单片机实验板项目介绍,图1-2 AT89S51引脚图,EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程 序存储器(地址为0000H-FFFFH)，EA端必须保持 低电平(接地)。EA接至Vcc(电源+)，程序首先执行 地址从0000H-0FFFH （4KB）内部程序存储器， 如果地址范围超过4KB范围，转入执行地址为 1000H-FFFFH (60KB)的外部程序存储器。,XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。,3. 51系列单片机的工作条件 51系列单片机正常
12、工作的基本条件是必须有电源供电、时钟信号及复位信号。 1）电源供电 51系列单片机正常工作时40脚接+4-5.5V电压， 20脚接地。,任务1 51单片机实验板项目介绍,2）时钟信号 时钟信号是单片机工作基本条件，单片机在电源供电的情况下都是在时钟脉冲的控制下执行指令。,任务1 51单片机实验板项目介绍,时钟电路,3）复位信号 单片机在启动运行时，首先要复位。通过复位使单片机内部各寄存器的值变为初始状态，复位后便于CPU重新有序的执行指令等操作。,任务1 51单片机实验板项目介绍,51系列单片机在时钟电路工作后，如果RST引脚持续输入2个机器周期（24个振荡周期）的高电平信号，就可以完成复位操作。例如时钟频率为12MHz，则有效的复位信号至少要保持2s以上。单片机复位后，程序计数器PC=0000H，所以复位后单片机总是从程序存储器的首地址0000H开始重新运行整个系统。,复位电路,
