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1、摘 要近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时监测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。单片机最小系统是在以51单片机为基础上拓展，使其能更方便地运用于测试系统中。本设计主要在51单片机上扩展I/O口，实现液晶显示，定时等功能，并写好一定的底层程序。关键词：最小系统；扩展；AT89S51；I/O接口；液晶显示AbstractWith the infiltration in the social field o
2、f the computer in recent years,the application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly,drive tradition is it measuring in real time and automatically control at the same time.In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system,the one-c
3、hip computer often uses an a key part,onliy one-chip computer respect knowledge is not enough,should also follow the structure of the concrete hardware,and direct against and use the software of targers characteristic to combine concretly,in order to do perfectly.The smallest system one-chip compute
4、r is in expands at the base of MCS-51 one-chip computer.Make it used more convient in the test system.this design mainly expands I/O in take 51 on chip computer,expands the timer fixed time scope,expands the 1602 to demonstrate the connection and write the first floor procedure.Kyesord:Minimum syste
5、m,Expand,AT89S51,I/O,1602目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 单片机基础知识11.2 单片机的应用领域11.3 单片机的发展趋势2第2章 硬件结构剖析42.1 80C51单片机的内部结构42.2 80C51单片机的引脚功能5第3章 单片机的硬件设计103.1 最小系统设计103.2 LED显示电路133.3 键盘控制电路143.4 LCD1602简介163.4.1 LCD1602 引脚功能163.4.2 LCD1602显示模块指令集173.5单片机电路设计完整架构20第4章 单片机的软件设计234.1 LCD1602时钟软件设计234.1.1 DS1
6、302介绍234.1.2 时钟DS1302硬件连接254.2 LCD1602时钟软件程序（部分）25第5章 调试与功能说明285.1 硬件调试285.2 系统性能测试与功能说明285.3 系统时钟误差分析285.4 软件调试问题及解决28结束语30参考文献、资料索引31致谢32附录33最小系统电路PCB图33232串口电路PCB图34LED共阳数码管电路PCB图35III第1章 绪论1.1 单片机基础知识单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，
7、与MCS- 48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单片机仿真实验仪之一，是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。1.2 单片机的应用领域单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程
8、控制等领域，大致可分为如下几个范畴：一、在智能仪器仪表的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。二、在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。三、在工业控制
9、中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。四、在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。五、单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼
10、叫系统等等。 此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空等领域都有着十分广泛的用途。1.3 单片机的发展趋势单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：一、微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机
11、集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。二、低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个
12、单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。像80C51就采用了HMOS（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。三、主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以80C51占据了半壁江山。
13、而Microchip公司的PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEX公司近年的单片机产量与日俱增，与其底价质优的优势，占据一定的市场份额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补、相辅相成、共同发展的道路。九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的发展，使得单片机在大量
14、数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC公司的MPD7800，MITSUBISHI公司的M337700，REVKWELL公司的R6500。第2章 硬件结构剖析2.1 80C51单片机的内部结构图2-1为80C51单片机功能结构框图80C51 芯片内部集成了 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和I/O口等各功能部件，并由内部总线把这些不见连接在一起。80C51单片机内部包含以下一些功能部件：(1)一个8位CPU；(2)一个片内振荡器和时钟电路；(3)4KB ROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB
15、EPROM，80C31片内有无ROM）；(4)128B内RAM；(5)可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；(6)两个16位定时/计数器；(7)21个特许功能寄存器；(8)4个8位并行I/O口，共32条可编程I/O端线；(9)一个可编程全双工串行口；8051CPU振荡器及时序 OSC程序存储器4KB ROM数据存储器256B64K总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行口(10)5个中断源，可设置成2个优先级。外时钟源 外部事件计数 中断 控制 并 行 口 串行通信 图2-1 80C51单片机功能结构框图2.2 80C51单片机的引脚功能80C51单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图2-2为引脚排列图。图2-2b为逻辑符号图。40个引脚大致可
