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1、单片机最小系统设计与调试班级：0 xxx:xxx学号： xxx指导老师：x老师2011.12单片机最小系统设计与调试一、实验目的1. 了解单片机的基本工作原理；2. 学习并掌握相关软件的使用方法（Protel、keil）;2. 掌握单片机片程序存储器下载方法；3. 掌握单片机的程序设计（汇编与C51）；二、实验原理（一）什么是单片机最小系统单片机最小系统，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，单片机+晶振电路+复位电路，便组成了 一个最小系统.但是一般我们 在设计中把按键输入、显示输出等加到上述电路中，成为小系统。（二）AT89C51高性能8
2、位单片机功能AT89C51有以下标准功能：8K字节Falsh闪速存储器，256字节部RAM，32个I/O 口线，3个 16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片震荡器与时钟电路， 同时AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停 止CP。的工作，但允许RAM的操作，定时/计数器，串行通信口与中断系统持续工作。掉电方 式保存RAM中的容，但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。主要功能特性：兼容MCS51指令系统 4k可反复擦写（1000次）Flash ROM32个双向I/O 口8个中断源三个16位可编程定时/
3、计数器2.7-6. V的宽工作电压围 时钟频率0-24MHz 128x8bit 部 RAM 五个外部中断源 两个串行中断 可直接驱动LED 两级加密位 低功耗睡眠功能置一个模拟比较放大器 可编程UARL通道软件设置睡眠和唤醒功能（三）AT89C51高性能8位单片机资料单片机主要擅长系统控制，而不适合做复杂的数据处理，在设计单片机最小系统时通常选 用 AT89C5l、AT89C52、AT89S51、AT89S52（S 系列芯片支持 ISP 功能）等型号的 8 位 DIP-40 封装的单片机作为MCU，一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、键盘电路、 显示电路等部分组成，有时也外扩有片
4、外RAM和ROM以与外部扩展接口等电路。图1为单片机 最小系统结构框图。图1单片机最小系统结构框图（四）单片机系统结构介绍1.系统时钟电路单片机部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接 石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，系统时钟电路结构如图2所示，可以根据情况选择 6MHz、8MHz或12MHz等频率的石英晶体，补偿电容通常选择20-30pF左右的瓷片电容。图2系统时钟电路2.复位电路单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位 要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间， 用
5、按钮开关操作使单片机复位。复位电路结构如图3所示。上电自动复位通过电容C3充电来 实现。手动按键复位是通过按键将电阻R2与VCC接通来实现。vcirR2IK图3复位电路3. 键盘电路系统利用P1 口的P1.0-P1.3设置了 4个独立按键S2S5，如图4所示，当键按下时，P1 口相应的引脚置为低电平，且与此键相连的发光二极管点亮。此外，通过8279键盘显示控制 芯片还可以扩展编码键盘和显示，图5为利用8279扩展的一个2X8=16键编码键盘与8个LED 的电路。图5扩展键盘和显示图4独立按键4. 显示电路系统设置了8个共阳极L ED数码管LED1-LED2,单片机P0 口提供段码信号，低电平有
6、效，P0 口输出端通过限流电阻R00R07与数码管的段码数据线相连，用来送出LED数码管的段码 数据信号。单片机P2 口提供位选信号，当P2 口某位输出低电平时，与此相连的开关三极管导 通，对应的数码管点亮，使用三极管用来增强信号的驱动能力，如图6。此外，为了扩展LCD显示，系统设置了两个LCD接口，如图7, 个用于40点矩阵LCD显示， 一个用于128X64点阵式LCD显示。图6 LED显示电路II-P1今 J Ffl-2IE住F侦W WJ口涕 E 既iTmfipSd30KUOTTPif图7 LCD扩展接口5. 其它系统还扩展了一片2K位串行CMOS E2PROM24C02, P3.3和P3
7、.4分别作为24C02串行数据 传输的时钟和数据线，由于只有一个24C02，其三个地址输入脚A0、A1、A2接地，如图8。 此外，系统还设置了一个蜂鸣器电路，如图9，通过P3.7输出音频信号，可使蜂鸣器发声。 由于，本最小系统没有外扩其他存储器和I/O，因此，没有用到地址译码和锁存。图9蜂鸣器电路图8扩展ERROM（五）单片机最小系统主要器件如表1所示:表1单片机最小系统主要器件标号型号、规格封装功能说明U189C51DIP40CPU主器件U224C02DIP82K E2PROMLED1,LED27SEG-44位8段共阳极数码管Q1Q99012TO-92A三极管D1D124)3MMDIODE0
8、.4发光二极管Y12MHz石英晶振单片机时钟晶振表2主要应用接口二R-KIEn K1I-HXII3一HRf -标号功能说明连接目标J1输入电源插座主电源J240点矩阵LCD接口40点矩阵液晶显示模块J2128X64点阵式LCD接口128X64点阵液晶显示模块Jp1P0 口引出接口单片机P0 口Jp2P1 口引出接口单片机P1 口Jp3P2 口引出接口单片机P2 口Jp4P3 口引出接口单片机P3 口单片机最小系统电原理图三、实验要求（一）认识MCS-51的ROM与片外RAM空间：认识51系列单片机的程序存储器（ROM）的空间围；汇编指令编码在ROM中存储形式；掌握指令编码和指令编码所在地址的概
9、念；了解51系列单片机的程序存储器（ROM）固定地址的用途。认识51系列单片机的片外数据存储器（片外RAM）的地址空间围；了解51系列单片机的片外数据存储器的用途；重点掌握片片外访问存储器的指令。（二）认识MCS-51片RAM空间：认识51系列单片机片随机存储器（片RAM）的空间围；认识 51系列单片机片随机存储器的区域划分；掌握字节地址和位地址的概念；了解R0R7寄存器 与字节地址的关系。重点掌握MCS-51系列单片机四个口的用法的位操作。（三）MCS-51汇编语言设计（编码转换）：用MCS-51汇编指令进行程序设计。将四位BCD码 化为十六位二进制数。（或 将四位十六进制数转化为BCD码）
10、。要求：在PC机上调试，程序可 正确运行并上交源程序清单与程序说明。（四）键盘输入电路设计/动态显示电路设计：在实训过程中要求设计按键输入电路、设计显 示电路，并画出电路图并编写按键输入子程序。重点掌握硬件电路的设计与通过编程对电路的 控制。（五）单片机最小系统设计：单片机最小系统的设计是单片机应用系统设计与开发的基础，通 过单片机最小系统设计，使学生对所学的单片机原理与应用课程有更深的理解。要求：提供电 路图和程序清单。重点掌握硬件电路的设计与过程控制。（六）基于单片机的应用系统设计：设计出实现某控制目的的应用系统是本实训课的最终实训 的结果。实训要求中包括单片机最小系统的设计，按键输入电路
11、设计，显示电路的设计，与应 用系统的软件编程。四、实验数据与结果实验原程序：#include#define char unsigned char#define uint unsigned intchar code dis_7=/*0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;*/0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0xbf;char code scan_con = 0x01,0x02,0x04,0x08,0x
12、10,0x20,0x40,0x80;char dis = 0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00;char data ms50=0x00,con=0x00,con1=0x00,con2=0x00;char data timedata3 = 0x00,0x00,0x00;sbit key0=P1”0;sbit key1=P1;sbit key2=P12;void delay( int t)uint x,y;for(x=t;x0;x-)for(y=50;y0;y-);/*delay(int t)int i,j;for(i=0;it;i+)for(j=0;j1
13、20;j+);*/scan()char k;dis0=timedata0%10;dis1=timedata0/10;dis3=timedata1%10;dis4=timedata1/10;dis6=timedata2%10;dis7=timedata2/10;for(k=0;k=3)con=0;TR0=1;ET0=1;if(con!=0)if(key1=0) delay(10);while(key1=0);timedatacon+;if(con=2)con1=24;else con1=60;if(timedatacon=con1) timedatacon=0; if(con!=0) if(ke
14、y2=0) delay(10);while(key2=0);timedatacon-;if(con=2) con2=23;else con2=59;if(timedatacon=0)timedatacon=con2; EA=1;main()TH0=0x3c;TL0=0xb0;TMOD=0x01;ET0=1;TR0=1;EA=1;while(1)scan();keyscan();void time_intt0(void) interrupt 1 ET0=0;TR0=0;TH0=0x3c;TL0=0xb0;TR0=1; ms50+;if(ms50=20) ms50=0x00;timedata0+;if(timed
