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1、毕业论文：基于单片机设计的最小系统07323本文由jiaoshi8贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2010 年毕业设计 毕 业 设 计 课题名称： 系 班 姓 学 部： 级： 名： 号： 基于单片机设计的最小系统 电子信息工程系 电子信息工程（1）班 刘七七 102212114 刘星慧、刘昆山 指导教师： 2010 年 11 月 18 日 单片机最小系统制作 单片机最小系统制作 DevKit MCS51 Lite 题目： 一、 题目：单片机最小系统 引言： 二、 引言： 由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用， 世界上许多集成
2、电路生产厂家相 继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS-51 系列单片机以其优越的 性能、 成熟的技术及高可靠性和高性能价格比， 迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主 要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。目前，可用于 MCS-51 系列单片机开发的硬件 越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便地利用现有 资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。 单片机最小系统是在以 MCS-51 单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系 统中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测试的技术 指标，从而能够大大提高产品的质
3、量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价 低和开发周期短等优点， 称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件， 在工业生产中 称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。本课题设计主要在 MCS-51 单片机上扩展 I/O 口，扩展定时器定时范围，扩展键盘显示接口。适合于我们学生 用于单片机的学习掌握和一些各种科研立项等的需求。 因此， 研究单片机最小系统有很大的 实用意义。 三、关键字： 关键字： DevKit MCS51 Lite 、AT89S51、AD/DA、RS232 串口、串行 EEPROM 存储器、蜂鸣 器、独立按键、LED、8 段数码管。 四、 目的要
4、求 4.1 目的： 通过对单片机最小系统的研究， 掌握单片机各引脚功能，理解单片机工作过程及 原理，以及与各种外部扩展器件的连接，能够自己运用单片机来解决实际问题。 4.2 任务： 根据单片机最小系统的连接说明图，完成单片机最小系统的焊接以及调试。掌握 Isplay、keil 等单片机相关软件的使用。理解小系统的工作原理，掌握实际运用单片机 小系统。 五、 系统原理 MCS51 Lite 是由电源、复位及振荡电路、蜂鸣器电路、RS232 串口电路、八段数 码管显示电路、按键及 LED 电路、串行存储器电路、AD/DA 转换电路、JTAG 下载接 口、Byte Blaster II 下载线等部分
5、组成。 5.1 电源 2 TP VCC R19 330 POWER TP F1 J1 1 2 3 4 VBUS DD+ GND 787780-1 电源接口电路图 MCS51 Lite 的电源通过计算机的 USB 口供给，使用套件提供的 USB A 转 B 口电 缆连接计算机 USB 口与开发板即可。在电源电路中接入了电源指示 LED，使用 330 电阻限流。并提供两个测试点来测量 5V 电是否正常。 5.2 复位及振荡电路 VCC C8 10uF RST C6 18p R18 RST C7 18p X1 XTAL1 XTAL2 10K 复位及振荡电路图 复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。
6、 AT89S 系列单片及为高电平复位， 通 常在复位引脚 RST 上连接一个电容到 VCC，再连接一个电阻到 GND，由此形成一个 RC 充放电回路保证单片机在上电时 RST 脚上有足够时间的高电平进行复位， 随后回归 到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为 8.2K 和 10uF。 按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到 高电平， 而且由于电容的充电， 会保持一段时间的高电平来使单片机复位。 MCS51 LITE 使用22.1184MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，所以外部 只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般
7、在15pF至50pF之间。 5.3 蜂鸣器电路 VCC P3_7 R7 4.7K Q1 9012 Buzzer D1 Diode 3 蜂鸣器电路图 蜂鸣器使用PNP三极管进行驱动控制，板上使用的是直流蜂鸣器，当P3.7输出低电 平时，蜂鸣器鸣叫。由于蜂鸣器为感性原件，可以在两端并接一个二极管来起到泄放作 用。 5.4 RS232串口电路 U1 0.1uF 0.1uF C2 C3 C1 VCC 1 6 2 7 3 8 4 9 5 CN1 1 3 4 5 11 10 12 9 15 C1+ C1C2+ C2T1IN T2IN VDD VCC 2 0.1uF 16 PRxD TxD T1OUT T2
8、OUT 14 7 13 8 6 PTxD 10 11 RxD R1OUT R1IN R2OUT R2IN GND MAX232CPE 0.1uF C4 VEE RS232串口电路图 RS232串口电路使用MAX232CPE作为电平转换芯片，并通过套件提供的串口电缆 连接到计算机背后的COM口（9针D型口），用于MCS51 LITE与上位机通信以及和其他 串口设备的数据交互。 需要注意的是这里在电路板上对TxD和RxD进行了交叉，对应 使用的DB9接头类型为Female， 使用的线缆为延长线， 也叫做直连线， 线缆一头为Female 一头为Male。如果电路板上不将RxD和TxD交叉，就应该采用
9、Male类型的接头和交叉线 缆(两头均为Female)连接。 5.5 八段数码显示管 DS1 P0_0 P0_1 P0_2 P0_3 P0_4 P0_5 P0_6 P0_7 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 330 330 330 330 330 330 330 330 a b c d e f g dp 10 9 8 5 4 2 3 7 a b c d e f g DP Dpy Red-CA DS2 A A 1 6 Q2 R28 4K7 P1_0 VCC a b c d e f g dp 10 9 8 5 4 2 3 7 a b c d e f g DP Dpy
10、Red-CA A A 1 6 Q3 R29 4K7 P1_1 VCC 数码管电路图 4 七段数码管电路图 MCS51 LITE包含两个共阳8段数码管显示器， 使用动态扫描方式驱动。 共阳极作为位选 有PNP三极管驱动连接在P1.0和P1.1口，八位段选在通过330 限流后连接在单片机的P0口 上。由于数码管是共阳的，所以当驱动信号为0时对应的数码管才点亮。 5.6 按键及LED电路 P2_0 R32 4.7K VCC Q4 Q VCC P3_2 R10 10K R11 330 R12 10K R13 330 R14 10K R15 330 R16 10K R17 330 K1 P0_0 P0_
11、1 SW P0_2 K2 P0_3 SW P0_4 K3 P0_5 SW P0_6 K4 P0_7 SW R1 R2 R3 R4 R5 R6 R8 R9 330 330 330 330 330 330 330 330 DS9 DS10 DS7 DS8 DS5 DS6 DS3 DS4 VCC P3_3 VCC P3_4 VCC P3_5 GND 5 按键及LED电路图 开发板上提供了8个独立LED，由P2口控制，同样采用共阳级接法，所以只有当P2口输 出低电平时LED才会点亮。这样做的主要原因是因为单片机的低电平驱动能力高电平强。 4个独立按键使用10K电阻上拉后连接到单片机的P3.2-P3.5
12、口，中间串接的330 电阻起 到限流作用。 按键没有按下时口线上因为上拉而呈现高电平， 当某个按键按下时对应口线会 被连接到GND而变成低电平。 另外由于LED的反向截止特性以及按键上拉较弱， P2口及P3.2-P3.5口亦可以兼做通用IO 口使用，用来连接外部器件。MCS51 Lite板上也提供了插针方便连接。 5.7 串行存储器 U2 P5 P1_6 2 1 Header 2 P1_2 P1_3 1 6 3 2 5 GND CS ORG D SCL GND M93C46WBN1 VCC Q DU VCC 8 4 7 P1_4 GND 串行存储器电路图 MCS51 Lite使用Atmel 9
13、3系列串行Flash存储器作为存储单元。使用93C46时可以存储 1K bit的数据，93C56为2K、93C66为4K。存储器连接在单片机的P1.3、P1.2、P1.4和P1.6上， 其中CS为片选信号，SCL为串行时钟，D为数据输入，Q为数据输出。ORG是存储位宽选择， 当 ORG接VCC时，存储器为 16 位结构，接GND时存储器为8位结构。而当ORG引脚悬空 时内部的上拉电阻把存储器选择为16位结构。开发板上使用跳线帽P2来切换，将跳线帽短 路为8位，断开相当为悬空，为16位。 5.8 AD/DA转换器 VCC U3 AD U4 DA VCC 8 7 6 5 R30 10K AOUT1
14、 C9 0.1uF R31 10K TP TP AIN1 GND1 1 2 3 4 REF+ AIN REFGND TLC549 VCC I/O CLK DOUT CS 8 7 6 5 P2_4 P2_1 P2_2 P2_3 P2_5 P2_6 P2_7 1 2 3 4 DIN SCLK CS DOUT TLC5615 VCC AOUT REFIN AGND TP GND GND AD/DA转换器电路图 AOUT为模拟数据输出引脚，SCLK为读写时钟输入，DIN是数据输入引脚，DOUT为 输入输出引脚。CS为芯片使能。 5.9 JTAG下载口 6 P1_7 P1_6 RST P1_5 1 3 5 7 9 TCK TDO TMS NC TDI P4 GND VCC NC NC GND
