单片机最小系统简介

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Single-Chip microcomputer,单片机最小系统,单片计算机概述,所谓单片计算机就是将电子计算机的基本环节如中央处理器（,CPU,）、随机存储器（,RAM,）、只读存储器（,ROM,）、定时器,/,计数器和一些输入,/,输出接口电路、总线等都集成在一块芯片上的微型计算机，简称单片机（,Single-Chip Microcomputer,，简称,SCM,）。,单片机最小系统,中央处理器,包括运算器、控制器和寄存器，是单片机的核心。,存储器是用来存放数据和程序的，在单片机芯片中包含两类存储器：,随机存储器,（,RAM,）和,只读存储器,（,ROM,）。,RAM,可以被,CPU,随机读写，但单片机断电后，所保存的信息就会消失，一般用来存放临时数据；,ROM,中的信息只能被,CPU,读取，,CPU,不能对它进行写操作，通常用于存放系统程序和固定的表格数据。,ROM,中的内容只能通过专用的编程器事先对它写入。,输入,/,输出接口是单片机与外部设备连接的桥梁，单片机和外部设备（如键盘、显示器等）之间信息的传送全部都通过输入,/,输出（,I/O,）接口来实现。,总线就是连接各部件信号线的总称，主要是用来传送数据、地址和控制信息。,单片机最小系统,8051,系列单片机是在,Intel,公司于上世纪,80,年代推出的,MCS-51,系列单片机基础上发展的高性能,8,位单片机，它在一个芯片内集成了,RAM,、,ROM,、,16,位定时器,/,计数器、并行,I/O,口、异步串行口以及其它一些功能部件。,单片机最小系统,8051,单片机的基本结构如图,1-3,所示，一个单片机芯片内包括：,中央处理器,CPU,；,内部数据存储器,RAM,；,内部程序存储器,ROM,（有的型号没有）；,4,个,8,位并行,I/O,接口（,P0,、,P1,、,P2,、,P3,）；,2,3,个可编程定时器,/,计数器；,一个可编程串行接口；,内部中断具有,5,个中断源，,2,个优先级的嵌套中断结构，可实现二级中断嵌套；,一个片内振荡器及时钟电路，振荡时钟频率可以高达,40MHz,。,单片机最小系统,图,1-3,单片机最小系统,MCS-51,单片机的引脚定义及功能：,电源,VCC,（引脚号,40,）：芯片电源，接,+5V,。,VSS,（引脚号,20,）：接地端。,时钟,XTAL1,（引脚号,19,）：内部震荡电路反相放大器的输入端，是外接晶振的一个输入引脚。,XTAL2,（引脚号,18,）：内部震荡电路反相放大器的输出端，是外接晶振的另一个输入引脚。,单片机最小系统,控制总线,ALE/PROG,（引脚号,30,）：地址锁存允许，主要功能是提供一个定时的时钟。,EA/VPP,（引脚号,31,）：访问外部存储器控制信号。如果使用内部,ROM,作为程序存储器，此引脚需接高电平（,VCC,）；如果使用外部,ROM,作为程序存储器，则要将此引脚接地。,RST/VPD,（引脚号,9,）：复位信号输入端。当系统主电源发生故障，降低到规定的电压以下时，可以通过,VPD,端为单片机提供备用电源，以保证存储在单片机中的,RAM,中的信息不会丢失。,PSEN,(,引脚号,29),：外部程序存储器,ROM,读选通信号。当单片机需要从外部,ROM,读取指令或数据时，此引脚输出低电平信号。,单片机最小系统,输入,/,输出,P0.0P0.7,（引脚号,3239,）：双向输入,/,输出端口。,P1.0P1.7,（引脚号,18,）：双向输入,/,输出端口。,P2.0P2.7,（引脚号,2128,）：双向输入,/,输出端口。,P3.0P3.7,（引脚号,1017,）：双向输入,/,输出端口，当该端口不作为输入,/,输出端口使用时，每一个引脚也可以有第二功能，如：,P3.0/RXD,：,串行输入口；,P3.1/TXD,：,串行输出口；,P3.2/INT0,：,外部中断,0,输入口；,P3.3/INT1,：,外部中断,1,输入口；,P3.4/T0,：,定时器,/,计数器,0,外部事件脉冲输入口；,P3.5/T1,：,定时器,/,计数器,1,外部事件脉冲输入口；,P3.6/WR,：,写信号；,P3.7/RD,：,读信号；,单片机最小系统,特别提醒：,当选用片内,ROM,作为程序存储器时，一定要将,EA,接高电平（,+5V,）。对于无片内,ROM,需要使用片外程序存储器的单片机，,EA,必须接地,单片机最小系统,单片机最小系统的构建,单片机的最小系统是指单片机能正常工作所必须的基本电路，主要由单片机、复位电路、晶振电路构成，如果采用的是不带内部,ROM,的单片机，还需要有外部,ROM,扩展电路。,单片机最小系统,单片机的选择,由于单片机的种类很多，在选择单片机时要根据实际设计和单片机的价格来选择合适的单片机。,晶振电路的设计,在设计单片机系统电路时，晶振电路是不可缺少的。在计算机系统中，所有的工作都是在一个节拍（时钟）下同步工作，这样才不会出现冲突。时钟的快慢决定了系统的工作效率，我们通常所说的计算机的主频就是指系统时钟的频率。而在计算机系统中，系统时钟是由晶振电路来提供的，可以说晶振电路是计算机系统的心脏。,单片机最小系统,晶振一般分为晶体振荡器和晶体谐振器两种,单片机系统中晶振的使用有两种方式，内部时钟方式和外部时钟方式。,单片机最小系统,单片机最小系统,特别提醒,在单片机中，晶振电路的设计一定要和单片机靠近，路线尽量短。晶振电路的地一定要和同一时钟的芯片的地共地。,在晶振频率的选择上，在满足系统需要的前提下尽可能地选用低频率的晶振，这样可以降低系统功耗，不是选用的频率越高越好。,单片机最小系统,单片机以晶振的振荡周期为最小的时序单位，单片机内部的所有操作都以此周期为时序基准。单片机指令的基本执行时间为一个机器周期，一个机器周期由,6,个状态周期组成，每个状态周期又分成,2,个振荡周期。,单片机最小系统,复位及复位电路的设计,在单片机系统中，复位电路是不可缺少的。单片机在正常工作（即执行指令）前，必须要进行复位操作，这样做的目的是将,CPU,以及系统中其它部件都处于一个明确的初始状态，便于系统启动。,要实现复位操作，必须使单片机,RESET,管脚至少保持,2,个机器周期以上的高电平即可。在实际系统中，考虑到系统电源电压的上升时间和晶体振荡器的起振时间，为了保证系统能可靠复位，复位信号应该至少维持,20ms,以上高电平。,单片机最小系统,单片机的复位电路有很多种，主要分为上电复位和外部复位两种,上电复位电路,单片机最小系统,外部复位电路,单片机最小系统,1.3,基于最小系统的功能测试,一个简单的发光二极管控制电路的设计,单片机最小系统,测试程序的编写,# include ,sbit P0_0 = 0x80;,void Delay(int Time_ms); /,延时子程序,void main(void),P0 = 0,；,/ P0,端口输出低电平,while(1),P0_0 = 0 ; / LED,灯灭,2,秒钟,Delay (2000);,P0_0 = 1; / LED,灯亮,2,秒钟,Delay (2000);,return;,单片机最小系统,/*,延时程序，输入的参数为毫秒数 *,/,void Delay(int Time_ms),int i;,unsigned char j;,for(i=0;iTime_ms;i+),for(j=0;jComponentFrom Libraries,选项中，根据电路设计分别调出单片机,AT89C51,、晶振、电阻、电容和发光二极管,LED,等，并按照所设计的电路图将这些元件连接起来。,单片机最小系统,双击单片机，则会出现一个元件编辑对话框,在,Program File,框中添加在,Keil,Vision2,中编译好的,.HEX,程序。接着就可以用鼠标点击设计工作界面左下角的仿真运行按钮,这时就可以看见设计工作界面中的,LED,灯开始按照程序设计的要求闪烁起来,单片机最小系统,系统电源设计,单一的,+5V,电源,单片机最小系统,2.,5V,电源,