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1、,冰箱 全自动洗衣机 楼宇防盗设备,智能电饭煲 电子琴玩具 大屏幕呼叫系统,数控铣床 数控车床,汽车,血压计 呼吸机,心电监护仪,任务1 认识单片机,任务2 了解单片机的硬件结构,任务3 单片机最小系统设计,任务1 认识单片机,1了解单片机的基本概念及发展史。,2掌握AT89S51单片机的封装及引脚定义。,3了解AT89S51单片机的主要功能特性。,在利用单片机实现预定的设计目标前，首先需要对单片机有一个基本的了解。本任务的目的就是使读者对单片机形成一定的感性认识，学会识别不同封装形式单片机的引脚编号，并掌握各个引脚功能的定义。,一、单片机的概念,单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理
2、能力的中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、I/O接口电路、中断系统及定时/计数器等主要计算机部件集成到一块芯片上，使其具有计算机的基本功能，称为单片微型计算机（Single Chip Micro Computer，SCMC），简称单片机。,二、单片机的发展史,第一阶段（19761979） 单片机的探索阶段 Intel公司MCS-48为代表,第二阶段（19791982） 单片机的完善阶段 Intel公司MCS-51为代表,第三阶段（19821990） 16位单片机推出阶段 Intel公司MCS-96为代表,第四阶段（1990至今） 微控制器全面发展阶段 Microc
3、hip PIC Motorola 为代表 MC68HC,三、单片机的封装形式及引脚定义,PDIP封装形式的AT89S51单片机的引脚描述,（续表）,四、AT89S51的功能特性,兼容MCS-51系列产品。 4KB Flash存储器，支持 在线编程，可反复擦写 1 000次。 128B片内RAM。 工作电压4.55.5 V。 全静态时钟033 MHz。, 32个双向I/O口线。 2个16位定时/计数器。 5个中断源，2个中断优 先级。 1个全双工UART串行口。 看门狗定时器。 低功耗空闲和省电模式。,查找资料，了解常见的其他类型单片机。,单击此处返回目录,任务2 了解单片机的硬件结构,1了解A
4、T89S51单片机的内部结构。,2了解AT89S51单片机I/O端口的结构特点。,3掌握AT89S51单片机I/O端口的使用方法。,设计单片机应用系统，不仅要进行程序的设计，还要进行硬件电路的设计。因此，设计时要求设计者对单片机的硬件结构要有一定的了解。本任务就是要在了解单片机内部结构的基础上，掌握单片机I/O端口与外围电路的合理设计方法。,一、单片机内部结构,单片机各组成部分说明,（续表）,二、单片机的I/O端口,AT89S51单片机有4个并行的I/O端口，即P0、P1、P2和P3口。每个端口均由8个引脚（即8位）构成，包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。,P0口为双向8位三态I
5、/O口，作为通用I/O口时，每一位能以吸收电流的方式驱动8个TTL负载。当用于外接存储器或者扩展I/O接口时，作为数据总线（D0D7）和地址总线（A0A7）的低8位（分时复用，通过ALE信号区分）。CPU可对其按字节方式或位方式进行操作。,1P0口,P0口为漏极开路输出端口，即漏极没有电阻接至电源。作为I/O口输出时，输出低电平为“0”，但输出高电平为高阻态（并非+5V，相当于悬空状态），也就是说P0口不能真正地输出高电平，因此在使用时需外接上拉电阻，由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流，如右图所示。,P0口作为通用I/O口时，要外接上拉电阻才能输出高电平，上拉电阻的阻值由外部负载电流决定；当
6、作为地址/数据总线时，无需外接上拉电阻，此时不能再作通用I/O口使用。,P1口为8位准双向I/O口。使用时与P0口相似，但其内部具有提升电路，由于输入不能锁存，必须先输出1才能正确读出端口电平，故称为准双向口。作为通用I/O口使用时可以直接驱动4个TTL负载。,2P1口, P1.5：MOSI端（用于ISP编程，主出从入数据端）。 P1.6：MOSO端（用于ISP编程，主入从出数据端）。 P1.7：SCK端（用于ISP编程，串行时钟输入端）。,同时P1口的部分引脚还具有第二功能：,P2口为8位准双向I/O口。当用作通用并行I/O口时，其操作方式与P0、P1口类似，每一位可驱动4个TTL负载。当用
7、于外接存储器或者扩展I/O接口时，P2口作为扩展的高8位地址（A8A15）总线口，与P0口共同构成16位地址总线（A0A15）。,3P2口,P3口为8位准双向口，其结构和操作方式等与P2口类似。同时P3口还可按位复用为第二功能，具体见下表。,4P3口,三、单片机I/O口的读写操作,单片机的4个I/O口在使用时，当某一端口既作输入又作输出使用，且要进行输出转输入操作时，需先将该端口写“1”然后再读。,若端口只作输入口使用，则读数时不必再向端口先写“1”。,已知P0口内部位结构图如下图所示，试查找相关资料分析为何当P0口输出高电平时需外接上拉电阻。,单击此处返回目录,任务3 单片机最小系统设计,1
8、了解单片机最小系统各部分的组成及功能。,2掌握单片机最小系统的设计与制作方法。,单片机是一种微控制器，而任何微控制器正常工作最基本的条件是要有正确的电源、时钟和复位电路（即最小系统），三者缺一不可。因此，在所有的单片机应用电路中，单片机必须满足以上三个条件才能正常运行工作。本任务就是要认识单片机最小系统的组成及各部分的作用，并最终完成单片机最小系统的设计与制作，这是每一位设计者必须掌握的最基本的硬件电路设计知识。,一、电源电路 单片机的工作电压,单片机要想工作，首先要有为整个系统提供电源的供电模块。电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。,51系列单片机工作电源的电压一般为+4.5+5.
9、5 V，典型值为+5V，即将单片机的VCC脚接+5V电源，GND脚接地。,二、时钟电路 单片机的“心脏”,即单片机内部的高增益反向放大器通过XTAL1、XTAL2引脚外接作为反馈元件的片外晶体振荡器（呈感性）与电容组成的并联谐振回路构成一个自激振荡器，向内部的时钟电路提供振荡时钟。,1内部时钟方式,外部时钟方式常用于多片51单片机同时工作，以便于同步。它是将外部振荡脉冲信号通过CMOS门电路输入至XTAL1脚，XTAL2脚悬空，如下图所示。,时钟电路异常也会引起单片机CPU不工作，可通过测量ALE脚是否有六分频信号输出来判断振荡电路是否起振。,2外部时钟方式,3时序,51系列单片机的一个机器周
10、期由12个振荡周期组成，分为6个状态，分别称为S1、S2、S3、S4、S5、S6，每个状态都包含P1和P2两相。 振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期的关系如下：,例AT89S51外接晶振频率为12 MHz，则4个时间周期的具体值为： 解：振荡周期 1/12s 状态周期 2振荡周期 1/6s 机器周期 6状态周期 1s 指令周期 （14）机器周期 1 4s,三、复位电路单片机恢复初始状态值,1硬件复位,上电复位电路,上电与按键均有效的复位电路,2软件复位,即看门狗复位，AT89S51内部自带看门狗定时器，由一个14位定时器及WDTRST（Watch Dog Time RST）寄存器构成。利用软件控制看门狗定时器，当系统进入死循环（程序跑飞）时，看门狗定时器自动复位，让系统恢复正常运作状态。,一、画出单片机最小系统电路原理图,二、备料,三、硬件电路焊接及调试过程,/ Vpp端,GND,VCC(+5V),单击此处返回目录,
