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1、电子产品设计与制作1项目一项目一 单片机产品设计与制作入门单片机产品设计与制作入门项目二项目二 流水灯的设计与制作流水灯的设计与制作项目三项目三 简易秒表的设计与制作简易秒表的设计与制作项目四项目四 步进电机控制系统的设计与制作步进电机控制系统的设计与制作项目五项目五 电子密码锁的设计与制作电子密码锁的设计与制作项目六项目六 电子万年历的设计与制作电子万年历的设计与制作第三篇第三篇 单片机系统应用单片机系统应用 2任务任务1 1 认识认识5151单片机单片机3p项目一项目一 单片机产品设计与制作入门单片机产品设计与制作入门51单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。该系列单
2、片机的始祖是Intel的8004单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种，不仅因为其编程简单，更重要的是网上的资料非常丰富，所以一般学习单片机开发的都将51单片机作为入门开发的首选。需要注意的是51系列的单片机一般不具备自编程能力。42022/6/2一、单片机芯片介绍一、单片机芯片介绍（一）主要的（一）主要的51单片机芯片单片机芯片
3、Intel(英特尔)的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等。ATMEL(艾德梅尔)的：89C51、89C52、89C2051，89S51(RC)，89S52(RC)等。Philips(飞利浦)、华邦、Dallas(达拉斯)、Siemens(西门子)等公司的许多产品。STC(国产宏晶)单片机：89C51、89C52、89C516、90C516等众多品牌。在本教材中单片机产品设计与制作项目的所有产品都选用在本教材中单片机产品设计与制作项目的所有产品都选用STC系列的芯片。系列的芯片。2022/6/2（二）芯片封装简介（二）芯片封装简介2022/6/22022/
4、6/22022/6/2（三）（三）51单片机引脚简介单片机引脚简介1、电源引脚：Vcc（40脚）：电源端，接+5V电源。Vss(Gnd)（20脚）：接地端，接+5V电源地端。2、外接晶体引脚：XTAL1和XTAL289C51内部有一个振荡器和时钟产生电路。XTAL1（19脚）：片内振荡电路反相放大器输入。XTAL2（18脚）：片内振荡电路反相放大器输出。当采用内部时钟时，片外连接石英晶体和微调电容，产生原始的振荡脉冲信号。采用外部时钟时，XTAL1输入外部时钟脉冲信号，XTAL2悬空。2022/6/2（三）（三）51单片机引脚简介单片机引脚简介3、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN、EAR
5、ST(9脚)：复位信号输入端，高电平有效。保持两个机器周期高电平时，完成复位操作。ALE/PROG(30脚)：地址锁存允许输出端/编程脉冲输入端。正常时，连续输出振荡器频率的1/6正脉冲信号。访问片外存储器时：作为锁存P0口低8位地址的控制信号。PSEN(29脚)：外部程序存储器读选通输出信号。访问片外ROM时，输出负脉冲作为读ROM选通。常连接到片外ROM芯片的输出允许端（OE）作外部ROM的读选通信号。EA/Vpp(31脚)：外部程序存储器地址使能输入/编程电压输入端。平时接“1”时，CPU访问片内4KB的ROM，当地址超4KB时，自动转向片外ROM中的程序。当接“0”时，CPU只访问片外
6、ROM。第2功能Vpp，对8051编程时，编程电压输入端。2022/6/2（三）（三）51单片机引脚简介单片机引脚简介4、输入/输出端口引脚P0、P1、P2、P34个8位的并行输入/输出端口，共32个引脚。作为通用输入/输出端口，准双向口，作输入时要先对锁存器写“1”。默认启动初始化为高电平。P0端口（P0.0P0.7，第3932脚）：漏极开路的准双向口,内部没有上拉电阻，为搞阻状态，不能正常输出高低电平，做I/O时需要接上拉电阻（10K）。P1端口（P1.0P1.7，第18脚）：内部带上拉电阻的准双向口，在做输入时要先置1。P2端口（P2.0P2.7，第2128脚）：内部带上拉电阻的准双向口
7、，与P1相似。P3端口（P3.0P3.7，第1017脚）：内部带上拉电阻的准双向口，做I/O时与P1相似，另外还有特别重要的第二功能，见表1-1。2022/6/2表表1-1 P3口的第二功能口的第二功能2022/6/2（四）单片机工作的基本时序（四）单片机工作的基本时序1、振荡周期：也称时钟周期,是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期，常用12MHZ和11.0592MHZ的晶振。2、状态周期：每个状态周期为时钟周期的2倍,是振荡周期经二分频后得到的。3、机器周期：一个机器周期包含6个状态周期S1S6,也就是12个时钟周期。在一个机器周期内，CPU可以完成一个独立的操作。4、指令周期：它是指
8、CPU完成一条操作所需的全部时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS-51系统中,有单周期指令、双周期指令和四周期指令。单片机工作基本时序图如图1-2所示。2022/6/2单片机最小系统或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括:电源电路、时钟电路和复位电路。51单片机的最小系统电路如图1-3所示。（五）单片机最小系统（五）单片机最小系统2022/6/21、复位电路、复位电路单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受
9、到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。单片机的复位条件：必须使其RST引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的高电平。单片机的复位电路分：上电复位如图1-4（a)和按键复位如图1-4(b)。 图1-4（a）上电复位 图1-4（b）按键复位上电复位电路中，利用电容充电来实现复位。在电源接通瞬间，RST引脚上的电位是高电平（Vcc），电源接通后对电容进行快速充电，随着充电的进行，RST引脚上的电位也会逐渐下降为低电平。只要保证RST引脚上高电平出现的时间大于两个机器周期，便可以实现正常复
10、位。按键复位电路中，当按键没有按下时，电路同上电复位电路。如在单片机运行过程中，按下按键，已经充好电的电容会快速通过4.7K电阻的回路放电，从而使得RST引脚上的电位快速变为高电平，此高电平会维持到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。2022/6/22、时钟电路、时钟电路时钟电路就是晶振电路，一般选择12MHz或11.0592MHz的晶振，因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯的场合，产生精确的us级时间，方便使用定时器、计数器的功能。片外石英晶体和放大器共同构成自激振荡器，旁路电容Cl、C2与外接石英晶体接在具有反馈功能的放大器中，构成了并联反馈振荡电
11、路。对外接旁路电容Cl、C2即使没非常严厉的要求，但是电容容量的大小也会轻微影响振荡器频率的稳定性、振荡频率的幅值、起振的难易程序程度和温度稳定性等等。3、电源电路、电源电路电源电路就是单片机的供电电路，一般是3.3V或者5V，具体多少要参考各种型号的单片机的工作电压，通常情况下是5V。在电路中40脚接电源5V，20脚接电源负极，在单片机里面，负极也可以叫GND或者“地”，我们在单片机的应用中，习惯说负极为“地”，上面GND就是英文ground的缩写，翻译过来就是“地”的意思。特别注意：对于31脚(EA/Vpp)，当接高电平时，单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时，复位
12、后直接从外部ROM的0000H开始执行。这一点是初学者容易忽略的。任务任务2 Keil C512 Keil C51软件的使用软件的使用17p项目一项目一 单片机产品设计与制作入门单片机产品设计与制作入门单片机产品设计与制作中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的C语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开
13、发MCS-51系列单片机的软件。KeilC51软件是众多单片机应用开发的优秀软件之一，它集编辑，编译，仿真于一体，支持汇编，PLM语言和C语言的程序设计，界面友好，易学易用。182022/6/2一、启动一、启动Keil 3软件软件首先正确安装Keil3软件，网上都有相应的资源，下载后自动安装即可，然后点击打开，出现Keil3软件的运行界面，如图1-5所示。 图1-5 软件图标和运行界面进入KeilC51后，几秒钟后出现编辑界面，屏幕如图1-6所示。图1-6 编辑界面2022/6/2二、二、Keil 3软件的操作使用软件的操作使用（一）新建工程（一）新建工程 1、单击工程Project菜单，在弹
14、出的下拉菜单中选中新建工程New Project选项，如图1-7所示。图1-7 新建工程菜单2022/6/2二、二、Keil 3软件的操作使用软件的操作使用（一）新建工程（一）新建工程 2、然后选择要保存的路径，输入工程文件的名字，比如保存到单片机产品设计文件夹目录里，工程文件的名字为流水灯， 如图1-8所示，然后点击保存。图1-8 建立一个新项目2022/6/2 3、这时会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号，可以根据使用的单片机来选择，Keil c51几乎支持所有的51核的单片机，这里还是以大家用的比较多的Atmel的89C51来说明，如图1-9所示，选择89C51之后，右边栏是对这个单片
15、机的基本的说明，然后点击确定。图1-9 选择单片机的出产公司的型号图1-10加入启动代码对话框 点击确定后，会弹出一个确认对话框，提示是否把8051的启动代码复制到项目中并添加代码文件，如图1-10所示，一般选择否就行了。2022/6/2 4、完成上一步骤后，此时新建一个工程就完成好了，屏幕如图1-11所示。图1-11 新建工程完成界面2022/6/2（二）新建文件（二）新建文件1.单击“文件File”菜单，再在下拉菜单中单击“新建New”选项，如图1-12所示。新建文件后屏幕如图1-13所示。图1-12 新建程序文件图1-13 新建程序文件窗口2022/6/2（二）新建文件（二）新建文件此时
16、光标在编辑窗口里闪烁，这时可以键入用户的应用程序了，但笔者建议首先保存该空白的文件，单击菜单上的“文件File”，在下拉菜单中选中“另存为SaveAs”选项单击，屏幕如图1-14所示。默认存储路径在刚刚新建的工程里，不需要更改。然后在“文件名”栏右侧的编辑框中，键入合适的相对应的文件名，同时，必须键入正确的扩展名。注意，如果用语言编写程序，则扩展名必须为（.c）；如果用汇编语言编写程序，则扩展名必须为（.asm）。然后，单击“保存”按钮。图1-14 保存新程序文件2022/6/2（三）添加文件到工程（三）添加文件到工程1、回到编辑界面后，单击“目标1Target1”前面的“”号，然后在“源代码组1SourceGroup1”上单击右键，弹出如图1-15所示菜单。然后单击选择“添加文件到组源代码组1”，未汉化的版本是Add File to Group Source Group 1”， 屏幕如图1-16所示图1-15 准备添加文件到项目组图1-16 选择要添加的文件到项目组2022/6/2（三）添加文件到工程（三）添加文件到工程选中刚刚新建的流水灯源程序.c，然后单击“Add”再点击“Clo
