1．绪论
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。
本文首先在绪论介绍了此系统的研究意义和使用的开发环境，以及使用MCS-51系列的单片机芯片。第2章论述单片机的发展简史、特点、应用领域以及一些主流单片机简介了；第3章对MCS-51系列单片机的系统结构做了简单的介绍；第4章着重描述了系统硬件电路设计、软件参考程序以及所使用的各种芯片功能与特性；在第5章中重点剖析了下载器的使用、原理以及主控芯片的功能和特性；第6章主要讲述了在开发过程中所用工具软件的开发流程和界面介绍。
2．单片机概述
2.1 什么是单片机
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。用专业语言讲，单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、存储器及各种输入/输出接口的芯片。
2.2 单片机的发展简史
早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端[1]的型号也只有10美元。
从8位单片机来看，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段: （1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS – 48为代表。MCS – 48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，―单机片‖一词即由此而来。
（2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS – 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS –51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。
①完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。
②CPU外围功能单元的集中管理模式。
③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。
④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。
（3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS – 51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。
（4）第四阶段（1990至今）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
2.3 单片机的特点
（1）高集成度，体积小，高可靠性
单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗
工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。
（2）控制功能强
为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。
（3）低电压，低功耗，便于生产便携式产品
为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V～3.6V，而工作电流仅为数百微安。
（4）易扩展
片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。
（5）优异的性能价格比
单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC 流水线和DSP等技术。单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。
2.4 单片机的应用领域
（1）单片机在智能仪器仪表中的应用
在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。
（2）单片机在机电一体化中的应用
机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。
（3）单片机在日常生活及家用电器领域的应用
自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、空调器、电子玩具、电饭煲、视听音响设备等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。
（4）在实时过程控制中的应用
用单片机实时进行数据处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品的质量。
（5）办公自动化设备
现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。
（6）商业营销设备
在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC 卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。
（7）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。
（8）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叫系统等等。
（9）汽车电子产品
现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器（黑匣子）等都离不开单片机。
（10）航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域。
2.5 主流单片机简介
（1）8051单片机
最早由Intel公司推出的8051/31类单片机也是世界上用量最大的几种单片机之一。由于Intel公司在嵌入式应用应用方面将重点放在286、386、奔腾等与PC类的高档芯片的开发上，8051单片机主要由Philips、Dallas、Siemens、Atmel、华邦、LG等公司接手生产。这些公司都以MCS—51中的基础结构8051为基核推出了许多各具特色、具有优异性能的单片机。这样，把这些厂家以8051为基核推出的各种型号的兼容型单片机统称为51系列单片机。Intel公司MCS—51系列单片机中的8051是其中最基础的单片机型号。
（2）ATMEL单片机
ATMEL公司的90系列单片机是增强型RISC内载Flash的单片机，通常为AVR单片机。AVR单片机是Atmel公司推出的较为新颖的单片机，其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期，以时钟周期为指令周期，实行流水作业。AVR单片机指令以字为单位，且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能，同时完成下一条指令的读取。
（3）Microship单片机
PIC单片机系列是美国微芯公司（Microship）的产品，是当前市场份额增长最快的单片机之一。CPU采用RISC结构，分别有33、35、58条指令（视单片机的级别而定），属精简指令集。而51系列有111条指令，AVR 单片机有118条指令，都比前者复杂。采用Harvard双总线结构，运行速度快(指令周期约160～200ns)，它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理，这种指令流水线结构，在一个周期内完成两部分工作，一是执行指令，二是从程序存储器取出下一条指令，这样总的看来每条指令只需一个周期（个别除外），这也是高效率运行的原因之一。此外，它还具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。
（4）Motorola单片机
Motorola是世界上最大的单片机厂商。从M6800开始，开发了广泛的品种，4位、8位、16位和32位的单片机都能生产，Motorola单片机的特点之一是在同样单片机种类的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强，更适合于工控领域及恶劣的环境。
（5）Micon单片机
工业级OTP单片机，Micon公司生产，与PIC单片机管脚完全一致，海尔集团的电冰箱控制器，TCL通信产品，长安奥拓铃木小轿车功率分配器就采用这种单片机。
（6）Scenix单片机
Scenix公司推出的8位RISC结构SX系列单片机与Intel的Pentium II 等一起被评选为1998年世界十大处理器。在技术上有其独到之处：SX系列双时钟设置，指令运行速度可达50/75/100MIPS（每秒执行百万条指令，XXX M Instruction Per Second）；具有虚拟外设功能，柔性化I/O端口，所有的I/O端口都可单独编程设定，公司提供各种I/O的库函数，用于实现各种I/O模块的功能，如多路UART、多路A/D、PWM、SPI、DTMF、FS、LCD驱动等等。采用EEPROM/Flash程序存储器，可以实现在线系统编程。通过计算机RS232C接口，采用专用串行电缆即可对目标系统进行在线实时仿真。
（7）华邦单片机
华邦公司的W77、W78系列8位单片机的脚位和指令集与8051兼容，但每个指令周期只需要4个时钟周期，速度提高了三倍，工作频率最高可达40MHz。同时增加了WatchDog Timer、6组外部中断源、2组UART、2组Data pointer以及Wait state control pin。W741系列的4位单片机带液晶驱动、在线烧录、保密性高、低操作电压（1.2V~1.8V）。
3．单片机系统的结构
3.1 单片机的内部结构
一个基本的MCS-51单片机通常包括：中央处理器、ROM、RAM、定时/计数器和I/O口等各功能部件，各个功能由内部的总线连接起来，从而实现数据通信。其内部框图如图3.1所示。
图3.1 MS51单片机结构图
3.2 单片机的引脚功能
常见的51单片机中一般采用双列直插（DIP）封装，共40个引脚。图3.2为引脚排列图。其中的40个引脚大致可以分为4类：电源、时钟、控制和I/O 引脚。
图3.2 STC89C51引脚排列图
（1）电源
（1）VCC ：芯片电源端，一般为+5V ；
（2）GND ：接地端。
（2）时钟
（1）XTAL1：晶体振荡电路的反相输入端
（2）XTAL2：晶体振荡电路的输出端。
（3）控制线
MCS-51单片机的控制线有4根，其中3根是复用线，具有两种功能。
（1）ALE/PROG _____________
：地址锁存允许/编程脉冲
（2）PSEN ：外部ROM 读选通信号
（3）RST ：复位引脚
（4）EA ————/VPP ：内外ROM 选择/EPROM 编程电源
（4）I/O 引脚
MCS-51单片机共有4个8位并行I/O 端口，共32个可编程I/O 引脚。
4．单片机最小系统
4.1 单片机最小系统介绍
单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。最小系统原理图如图4.1所示。
图4.1最小系统电路图4.1.1 电源供电模块
图4.1.1 电源模块电路图
对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际使用过程中，一个和典型的问题就是相比其
他系列的单片机，51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。
此最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。电源电路中接入了电源指示LED，图中R11为LED的限流电阻。S1 为电源开关。
4.1.2 复位电路
图4.1.2 复位电路图
单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。
单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。
复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。
（1）上电复位：STC89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10K和10uF。
（2）按键复位：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。
图4.1.3 振荡电路图
单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。
在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。
单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。
STC89C51使用11.0592MHz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，电容容量一般在15pF 至50pF之间。
4.2 单片机最小系统扩展部分
图4.2.1 LED电路图
图4.2.1中主要元件有1K的排阻、LED、。1K的排阻为每个LED的限流电阻。此最小系统提供了8个独立LED，由P1口控制，采用共阳级接法所以只有
当P1口输出低电平时LED才会点亮。
图4.2.2 蜂鸣器电路图
图4.2.2中蜂鸣器使用的是PNP三极管进行驱动控制的，此蜂鸣器为电磁式有源蜂鸣器。三极管的集电极通过蜂鸣器接5V电源，基极是控制端，发射极接地，当单片机的P2.3输出低电平时，三极管导通，蜂鸣器发声。蜂鸣器为感性原件，
也可以在两端并接一个二极管来起到泄放作用。
4.2.3 系统的数码管电路
图4.2.3 数码管电路图
如图4.2.3所示，多位数码管的―位选‖是可以独立控制的，而―段选‖是连接在一起的，可以用作数码管的动态显示和静态显示。图4.2.3中所示的数码管全部为共阴极的数码管。74HC573为所存器，利用单片机可以控制所存器的所存
端，进而控制锁存器的数据输出，利用分时控制的方法可以方便地控制任意数码管显示任意数字。
使用软件延时实现0~59秒的计数器。
4.2.4 系统的键盘电路
图4.2.4 独立和矩阵键盘电路图
图4.2.4中S2-S3为4个独立按键，与单片机的P3.4-P3.7分别相连。
独立键盘与单片机相连时，每个按键都需要单片机的一个I/O口，若按键较多时，占用的I/O口资源就会过多，为此就引入了矩阵键盘。图4.2.4中是将16个按键排成4行4列，这样一共有8根线，节省了8个I/O口。S6-S21即为16个矩阵键盘，8条线分别与单片机飞P3口相连。
(1)单键识别参考程序
每按一次S2，P1口的LED下移一位。
（2）矩阵键盘识别
依次按下键盘上的S6~S21，同时在数码管上显示0~F。
4.2.5 A/D电路
图4.2.5 A/D电路图
集成A/D转换器品种繁多，一般选用逐次比较型A/D转换器，图4.2.6中的ADC0804就是这类单片集成A/D转换器。它采用CMOS工艺20引脚的集成芯片，分辨率为8位，转换时间为100us，输入电压范围为0-5V。芯片内具有三态输出数据锁存器，可以直接连接数据总线上。图1.3.7为ADC0804双列直插式封装引脚分布图。
图4.2.6 ADC0804引脚分布图
（1）引脚名称及作用：
IN+，IN-：模拟信号输入端，用以接收单极性、双极性和差模输入信号。 DB0~DB7：具有三态特性数字信号输出口。
ANLG GND ：模拟信号地。
DGTL GND ：数字信号地。
CLK IN ：时钟信号输入端。
CLK OUT ：内部时钟信号发生器的外接电阻端，与CLK IN 配合可由芯片自身产生时钟脉冲，其频率为1/(1.1RC)。
CS ———：片选信号输入端，低电平有效，一旦CS ———
有效，表明A/D 转换器被选中，可启动工作。
WR ————：写信号输入，低电平启动A/D 转换。
RD ———：读信号输入，低电平输出端有效。
INTR —————：A/D 转换结束信号，低电平表示本次转换已完成。
VREF/2：参考电平输入，决定量化单位。
Vcc ：芯片电源输入。
ADC0804的片选端CS 与单片机的P0.7相连；DB0~DB7分别与单片机的P1口相连；IN+接电位器的中间滑动端，IN-接地，Re2是为了防止VI+输入端的电流过大而烧坏A/D 芯片；CLK IN 、CLK OUT 、GND 之间的电阻和电容组成RC 振荡电路，用来给ADC0804提供工作所需的脉冲；VREF/2端用两个1K 的
电阻分压得到Vcc/2电压，该电压作为A/D 芯片工作是内部的参考电压；WR ————
、RD ———分别接单片机的P3.6和P3.7引脚；AGND 和DGND 同时接地。
（2）输入0~5V 电压，经ADC0804转换在数码管上以十进制数显示出来的参考程序。
4.2.6 D/A 电路
图 4.2.7 D/A 电路图
DAC0832是使用非常普遍的8位D/A 转换器，转换时间为1us ，工作电压为+5V~+15V ，基准电压为正负10V 。它主要由两个8位寄存器和一个8位D/A 转换器组成。其片内有输入数据缓冲器，可以直接与单片机接口。DAC0832一电流形式输出，需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。DAC0832芯片为
20脚双列直插式封装，其引脚分布图如图4.2.8所示。
图4.2.8 DAC0832引脚分布图
（1）引脚名称及作用：
CS _____
：片选信号输入端，低电平有效。
WR1__________：输入寄存器的写选通输入端，负脉冲有效。当CS 为0，ILE 为1，WR1有效时DI0~DI7状态被锁存到输入寄存器。
DI0~DI7：数据输入端，TTl 电平，有效时间应大于90ns 。、
VREF ：基准电压输入端，电压范围为-10V~+10V 。
Rfb ：反馈电阻端，芯片内部此端与IOUT1接有一个15K 的电阻。
IOUT1：电流输出端，当输入全为1 时，其电流最大。
IOUT2：电流输出端，其值与IOUT1端电流之和为一常数。
XFER ____________：数据传输控制信号输入端，低电平有效。
WR2__________：DAC 寄存器的写选通输入端，负脉冲有效。当XEFR ___________为0且WR2_________有效时，输入寄存器的状态被转到DAC 寄存器中。
ILE ：数据锁存允许信号输入端，高电平有效。
Vcc ：电源电压端，电压范围+5V~+15V 。
GND ：模拟地和数字地。
当DAC0832芯片的片选信号、写信号及传送控制信号的引进全部接地，允许输入锁存信号ILE 引脚接＋５Ｖ时，DAC0832芯片处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入D/A 寄存器，进行D/A 转换。此时若让芯片连续转换
第1章单片机最小系统 ——单片机最小硬件系统简介 1.1 计算机、微型机、单片机及单片机应用系统概 述 微型计算机的出现给人类生活带来了根本性的变化，使现代科学研究产生了质的飞跃，单片机技术的出现则给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。它在工业控制、数控采集、智能化仪表、办公自动化等诸多领域得到了极为广泛的应用，毫不夸张地说，单片机技术的开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展的标志之一。 单片微型计算机（Single Chip Micro Computer）简称单片机，它是一种把组成微型计算机的各功能部件：中央处理单元CPU、一定容量的随机存储器RAM和只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行口等制作在一块芯片中的计算机。由于单片机的硬件结构与指令系统的功能都是按工业控制要求而设计的，常用在工业检测、控制装置中，因而也称为微控制器（Micro-Controller）。单片机具有结构简单、控制功能强、可靠性高、体积小、价格低等特点，在家用电器、智能化仪器、工业控制以及火箭导航尖端技术领域都发挥着十分重要的作用。
1.1.1 单片机及单片机应用系统 1．微型计算机及微型计算机系统 计算机的硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大部分组成。把运算器、控制器及一些寄存器集成在一块硅片上而成为独立的器件，该器件就称为微处理器（CPU）。微处理器芯片、存储器芯片、输入/输出接口电路芯片以及外部设备，在它们之间用总线连接起来就构成了微型计算机，如图1-1所示。 图1-1 微型计算机组成框图 可见，微型计算机结构的突出特征是具有一个包含运算器和控制器的集成芯片微处理器（CPU）。微型机硬件系统各部分的组成及功能简述如下： 1）微处理器 微处理器是微型计算机的核心，其结构示意如图1-2所示。 其他 图1-2 微处理器结构示意图 微处理器包括运算器，控制器和寄存器组3个基本部分。 （1）运算器：运算器是计算机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算。计算机的数据运算和处理都在这里进行。 通常运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器A、暂存寄存器、标志寄存器F等组成。 累加器A是一个特殊的寄存器。通常其作用有两个：一是运算时把一个操作数经暂存器送至ALU；二是在运算后保存其运算结果。 暂存寄存器用来暂时存储数据总线或其他寄存器送来的操作数，是ALU的数据输入源。
51单片机最小系统电路介绍 单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。 单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。 单片机最小系统起振电容C2、C3一般采用15~33pF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好 口为开漏输出，作为输出口时需加上拉电阻，阻值一般为10k。其他接口内部有上拉电阻，作为输出口时不需外加上拉电阻。 设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。 " 设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2 ms。 标识符号地址寄存器名称 P3 0B0H I/O口3寄存器 PCON 87H 电源控制及波特率选择寄存器 SCON 98H 串行口控制寄存器 SBUF 99H 串行数据缓冲寄存器 TCON 88H 定时控制寄存器 TMOD 89H 定时器方式选择寄存器 TL0 8AH 定时器0低8位 - TH0 8CH 定时器0高8位 TL1 8BH 定时器1低8位 TH1 8DH 定时器1高8位
51系列单片机最小系统 2009年03月18日星期三上午 10:48 51系列单片机最小系统 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,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路. 下面给出一个51单片机的最小系统电路图. 说明 复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的 时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般 教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以
在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可 以参考电路分析相关书籍. 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(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)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定 时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机 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. 因此可以看出,其实要熟悉51单片机的40个引脚功能也很容易: 总共40个脚,电源用2个(Vcc和GND),晶振用2个,复位1个,EA/Vpp用1个,剩下还有34个.29脚PSEN,30脚ALE为外扩数据/程序存储器时才有特定用处, 一般情况下不用考虑,这样,就只剩下32个引脚,对于初学者,这32个引脚就是要经常跟它们打交道的了.它们是: P0端口P0.0~P0.7共8个 P1端口P1.0~P1.7共8个 P2端口P02.0~P2.7共8个 P3端口P3.0~P3.7共8个
成绩评定表 学生姓名班级学号 专业通信工程课程设计题目单片机最小系 统 评 语组长签字： 成绩 20 年月日日期
课程设计任务书 学院信息科学与工程专业通信工程 学生姓名班级学号 课程设计题目单片机最小系统 实践教学要求与任务: 1. 认真完成protel软件学习，熟练掌握基本操作。 2.绘制单片机最小系统电路原理图，要求布局符合电器规范、制图美 观、可读性好。 3.绘制单片机最小系统电路原理图相应的双面印刷版图。 4. 提交课程设计报告，要求条理清楚、图文并茂，体现制图的必要过程。 工作计划与进度安排: 1月6日-7日布置设计任务、查阅资料、学习protel基础知识， 1月8日-10日绘制电路原理图及相应的双面印刷版图， 1月11日-12日撰写课程设计报告及答辩。 指导教师： 201 年月日专业负责人： 201 年月日 学院教学副院长： 201 年月日
单片机最小系统，无论对单片机初学人员还是开发人员都具有十分重要的意义，初学人员可以利用最小系统逐渐了解单片机的设计原理与功能，开发人员可以进行编程实现工业控制。单片机最小系统电路板在单片机开发市场和大学生电子设计方面十分流行，设计单片机最小系统电路板，能够让设计者迅速掌握单片机应用的技术特点与实际要求。 印制电路板技术正在飞速发展，在各个领域得到了广泛应用。本次设计以此为出发点，结合单片机最小系统的基本原理，以STC89C51为核心，在Protel 99SE平台下从对电路进行设计，并在Protel 99 SE平台下对单片机最小系统进行了详细的原理图设计以及PCB 设计。首先根据电路原理从AD、DA、复位、晶振几个模块对电路进行设计，最后综合所有模块进行PCB设计，并介绍了PCB设计的参数设置，布线规则。利用PROTEL电路设计软件进行原理图设计，PCB布线，借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会工程软件PROTEL的使用。 关键字：PROTEL 99SE；印制电路板；最小系统；STC89C51
教学】单片机最小系统制作方案(适合初学者） 在写本单片机教程前，先自我介绍一下，我今年刚28岁，从事单片机教学二年。教学经验不足，写的不好，还请谅解，但是，我一定会尽力的。同时也希望大家能把我当朋友，共同进退。 本人喜欢上网，不喜欢运动，所以比较胖。我很喜欢在房间里做自己想做的事，如做网站，并建有自己的网站：〖教师吧〗：https://www.doczj.com/doc/c04741223.html,保证长期有效。QQ是569 43772，E-MAIL：99xsw@https://www.doczj.com/doc/c04741223.html, 单片机最小系统制作 一、确定任务 开发单片机最小系统 二、任务分析: 该系统具有的功能: （1）具有2位LED数码管显示功能。 （2）具有八路发光二极管显示各种流水灯。 （3）可以完成各种奏乐,报警等发声音类实验。 （4）具有复位功能。 三、功能分析 （1）两位LED数码管显示功能，我们可以利用单片机的P0口接两个数码管来现这个功能；（2）八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能； （3）各种奏乐、报警等发声功能可以采用P2.0这个引脚接一蜂鸣器来实现。 （4）利用单片机的第9脚可以设计成复位系统，我们采用按键复位；利用单片机的18、19脚可以设计成时钟电路，我们利用单片机的内部振荡方式设计的。 四、设计框图
五、硬件电路设计 根据本系统的功能，和单片机的工作条件，我们设计出下面的电路图。
六、元件清单的确定： 数码管：共阴极2只（分立） 电解电容：10UF的一只 30PF的电容2只 220欧的电阻9只 4.7K的电阻一只 1.2K的电阻一只 4.7K的排阻一只， 12MHZ的晶振一只 有源5V蜂名器一只 AT89S51单片机一片 常开按钮开关1只 紧锁座一只（方便芯取下来的，绿色的） 发光二极管（5MM红色）8只 万能板电路版15*17CM S8550三极管一只 4．5V电池盒一只，导线若干。 七、硬件电路的焊接 按照原理图把上面的元件焊接好，详细步骤省略。 八、相关程序编写 针对上面的电路原理图，设计出本系统的详细功能： （1）、第一个发光二极管点亮，同时数码管显示“1”。 （2）、第二个发光二极管点亮，同时数码管显示“2”。 （3）、依次类推到第八个发光二极管点亮，同时数码管显示“8”。以上出现的是流水灯的效果
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,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路. 下面给出一个51单片机的最小系统电路图. 说明
复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让R C组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍. 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(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)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机 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. 复位电路： 一、复位电路的用途 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。 单片机复位电路如下图：
二、复位电路的工作原理 在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？ 在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。 开机的时候为什么为复位 在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充
什么是单片机最小系统_单片机的最小系统简述 单片机简介单片机是一种集成电路芯片。它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器（CPU）、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路（I/O接口）集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。所以说，一片单片机芯片就具有了组成计算机的全部功能。 由此来看，单片机有着一般微处理器（CPU）芯片所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。 然而单片机又不同于单板机（一种将微处理器芯片、存储器芯片、输入输出接口芯片安装在同一块印制电路板上的微型计算机），单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果对它进行应用开发，它便是一个小型的微型计算机控制系统，但它与单板机或个人电脑（PC机）有着本质的区别。 单片机的应用属于芯片级应用，需要用户（单片机学习者与使用者）了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。 不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等等。开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件（包含可支持开发应用程序的软件资源）及硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。 单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电
单片机是一门实践性较强的技术，很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水，不知何从下手。为此，笔者结合自己使用单片机多年的经验，特意设计了单片机开发所需的Study-c 整机和硬件套件，并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。教程编排上由浅入深，循序渐进，内容力求完整、实用、趣味并存，使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。 一、内容提要 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED（发光二极管）为例，简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成，并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。 二、原理简介 在了解原理之前，首先让我们思考一个问题，什么是单片机，单片机有什么用？这是一个有意思的问题，因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念，那到底什么是单片机呢？普遍来说，单片机又称单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）、RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、定时器/ 计数器和多种功能的I/O（输入/ 输出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。在这里，我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机，特别在使用C 语言编写程序的时，不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。从应用的角度来说，通过从简单的程序入手，慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。 在简单了解了什么是单片机之后，然后我们来构建单片机的最小系统，单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是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：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图1）。 图1 单片机最小系统框图 三、电路详解 依据上文的内容，设计51 系列单片机最小系统见图2。
单片机最小系统设计 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特 ●硬件框图 ?键盘部分 ?电源部分 ●固定电源 ●可调电源（5—12V） ?软件编程 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特性： 为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通
信等。 各引脚特性： 1.P0 口 P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的 2.P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 3.P2 口 P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 4.P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻 5.RST 复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 6.ALE/PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 和MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。 7.PSEN 程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 8.EA/VPP 外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），E A 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。
第一部分：原理简述 1.单片机最小系统包括三部分，通过这三部分电路就能使单片机的程序运行起来： (1)若晶振未插入,程序不能正常运行起来； (2)若按下复位键，程序从头开始运行； 2.除此之外，单片机的31号脚（EA/VPP）也很重要。(1)EA: 程序存储器选择 EA=1 cpu执行内部程序存储器的程序,超出内部程序存储器的部分再到外部程序存储器。 EA=0 CPU 执行外部程序存储器的程序. (2)VPP: 内部程序存储器擦除和写入时提供编程脉冲，具体电压值查看芯片资料。 (3)所以通常单片机：存储器访问路经控制：EA/VPP=+5V，先内后外。 综上准确的说，对于40引脚的单片机最小系统包含这样4个部分： 这样：单片机上电后，内部引导部分引导程序按照时钟(时序)读取程序存储器里面的程序执行。一旦按下复位键，程序将从开始重新运行。
第二部分：器件识别： 最后我们需要一块PCB板和导线若干、电烙铁、焊锡、松香，用于焊接电路。
第三部分、电路原理图及器件清单： 1.振荡电路：
2.复位电路 3.电源(供电)说明： (1)方案一：外接电源供电 如上图： 左侧：输入12v电压，有极性要求； 电解电容470uf,瓷片电容0.1uf; 右侧：电解电容470uf,瓷片电容0.1uf; 电阻；(5v-1.7v)/0.3mA=1k； (5v-1.7v)/10mA=300； LED电源指示灯：
另外单片机要能下载程序通常需要包含程序下载电路，需要设计专门的电路。 第四部分：下载电路： 单片机下载程序只有通过单片机的串行线进行下载，即一定使用到TXD(11引脚)和RXD(10引脚)。 1.方案一:USB串串口下载： 元件清单： 2.方案二：RS232串口下载：
STC89C52单片机简介 概述 STC89C52是51系列单片机的一个型号，它是STCMEL公司生产的。 STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用STCMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 STC89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 ? 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 ? 时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源 共8个中断源 2个读写中断口线 3级加密位
低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 8051单片机的引脚功能 MCS-51系列单片机一般采用40个引脚，双列直插式封装，用HMOS工艺制造，其外部引脚排列如图所示。其中，各引脚的功能为： (a) DIP引脚图 (b) 逻辑符号 8051单片机的引脚 ⑴主电源引脚 Vcc（40脚）：接＋5V电源正端 Vss（20脚）：接＋5V电源地端 一般Vcc和Vss间应接高频去耦电容和低频滤波电容。 ⑵外接晶体或外部振荡器引脚 XTAL1（19脚）：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一个反
一、内容及要求 内容：设计制作一个51最小系统，用最小系统控制8个发光2极管。 要求:全部点亮，依次点亮，交换点亮；用最小系统控制蜂鸣器；用最小系统控制电机。 二、设计思路 使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。 八个发光二极管D1－D8分别接在单片机的P2.0－P2.7接口上，当给P2.0口输出“0”时，发光二极管点亮，当输出“1”时，发光二极管熄灭。可以运用输出端口指令MOV P0，A或MOV P0，＃DATA，只要给累加器值或常数值，同理，接在P2.1～P2.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现 图2-1 主程序流程图 流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的成流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应
以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到闪烁效果。 程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，此程序里面包含Key1～Key5的按键情况判断，循环检测直到有按键按下的时候，程序转去相对应按键的彩灯显示的花型模块，与此同时，当按键Key6有闭合时，程序中调用延时程序程序时，给延时参数赋值上另一个值，是延时程序延时时间发生改变，以达到不同快慢节奏闪烁的彩灯。具体程序流程图2-1所示。 三、硬件设计 3.1 直流稳压电源电路 对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分！本项目直流稳压电源为+5V。如下图所示： 直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。下图稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正5V直流电源。 图3-1 三端固定式集成稳压电源电路图 AT89C51单片机的工作电压范围：4.0V—5.5V，所以通常给单片机外接5V 直流电源。由于时间关系，此处用3节1.5V的干电池供电，在此不在赘述此稳压电源电路图原理。 3.2单片机最小系统 要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。单片机最小系统如下图3-2所示。
51单片机最小系统1.设计框图 2.硬件电路设计
3.元件清单 共阴极数码管2只（分立） 10UF电解电容2只（限压16V）30PF瓷片电容2只 220欧的电阻9只 4.7K的电阻1只 1.2K的电阻1只 4.7K的排阻1只 12MHZ的晶振1只 S8550三极管1只 单排针2排 自锁小按键1只 蜂名器1只（长音） STC89C51单片机1片 常开按钮开关1只（轻触开关）40引脚紧锁座或40引脚芯片插槽1只（前者方便单片机取下来的，但价格较贵；后者便宜，不便于拔插） 发光二极管（5MM红色）10只 电路板1张（单孔锡板，带九针串口座的焊盘） USB转串口线1根（笔记本电脑必买、台式电脑选买） USB头一个（如下一页实物图所示）双头USB线1根（两头都能插入USB 头里面） 细导线2米（单芯、铁线） 2CM铜柱8根（一头凸起，一头凹下）
104瓷片电容5片 MAX232芯片1片 串口头1个（母头、9孔式） 串口线1根（一端9孔、一端9针）****蓝色器件为台式电脑用**** 注意：有的元器件（如电阻、瓷片电容等）非常便宜，一般按10个为单位买，否则别人不卖。必备工具：万用表、电烙铁、焊锡丝、松香、吸锡器、斜口钳、镊子 相关软件：Protel 99 SE、Keil 3、单片机烧录软件 4.下载电路 STC89C52 1、电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40引脚，负极（地）接20引脚。 2、振荡电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只要买来晶振，电容，连上就可以了。 3、复位（RST,第9引脚）：至于复位是何含义及为何需要复位，在单片机功能中介绍。 4、EA（31引脚）：EA引脚接到正电源端。至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。 5、P1口发光管电路：P1.0-P1.7（第1－8引脚）连接到8个470欧电阻驱动8个发光管。 6、单片机引脚控制连接：两排单排插连接单片机40个引脚，方便以后扩展或测试各引脚。 7、在线编程下载接口：用一个5X2（长为5的双排插）连接电源VCC、GND、P1.5（第6脚）、P1.6（第7脚）、P1.7（第8脚）和RST（第9脚），然后通过在线编程下载模块连接到电脑的并口，运行Keil编程软件可以实现在线编程和仿真，边改程序边调试电路（观看发光管的表演，当然导演就是大家自己！）
1.单片机最小系统的概念： 能使单片机正常工作的最小硬件单元电路，就叫单片机最小系统。 2.单片机最小系统的组成： (1)复位电路：t=RC1(t≥10ms); (2)时钟电路：C2=C3=(30±10)pF(一般是20~30pF); (3)存储器访问路经控制：EA/VPP=+5V时，先内后外。 另外，一般还有单片机的ISP下载口也包含在单片机最小系统中。 3.51系列单片机的最小系统电路的原理图： 这学期开了一门新的课程，单片机。一门实用性很强的课程！而我们所学习的就是以Atemel 公司出的8051为基础的结构及编程。在接触过程中，我们学到了8051的最小系统，通过该最小系统，我们可以用keil软件进行编程从而实现对一些外设的控制！比如一些简单的实验：闪烁灯、模拟开关灯等等！所以制作一个最小系统就显得很重要。 下面就介绍一下我所知道的一些简单的电路图：
1.电源电路： 我们知道单片机正常工作所需要的电压是+5V的电压，而我们不能直接得到，所以只能进行转换，用7805将+9V的电压转换成+5V的电压，焊接电路的时候注意C1,C2为极性电容，所以注意正负极。还有那个+9V的电源，本来是很方便的，往电路上焊一个接口，直接插上电源就OK了。但是考虑到经济问题，我给大家买的不是那种。用的时候把线前面的接头剪了，里面应该有4条线，2根是+9V的，另两根是+24V的，我们用+9V的线就行了！电源电路图如下： 2.单片机焊接电路： 这个电路较为简单，而且用得是上电复位电路，所用到的元器件也很少，但是要特别
注意单片机的接口，尤其是I/O接口，因为我们要用它们输出或者是进行数据传输，所以最好是能多有几个接口，所以用到双排插针或者是单排插针，用排线连接它们和外设。 3.串口焊接，也就是下载线！ 我们通过Keil软件编译一些程序，通过单片机实现一些功能，但是我们必须通过下载线将程序下载到单片机内部，也可以用烧写器，但是成本太高，而且利用率太低，所以我们选用下载线！本来是打算焊USB接口的，但是感觉难度很大，所以感觉还是用这个串口电路比较好，成功率较高！这个电路主要用到的就是74373锁存器。提醒大家，任何芯片工作都要接电源和接地，千万别忘了。我连一个抢答器电路的时候就是因为74LS175没有接地，花了一天的时间去检查电路。所以千万别忘了！
什么叫51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,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路. 下面给出一个51单片机的最小系统电路图. 说明 复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍. 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(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)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机 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. 复位电路： 一、复位电路的用途 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。 单片机复位电路如下图： 二、复位电路的工作原理 在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？ 在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。开机的时候为什么为复位 在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充
单片机-最小系统原理解析
单 片 机 最 小 系 统原 理
一、题目：单片机最小系统 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： 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
S T C89C52单片机简介概述 STC89C52是51系列单片机的一个型号，它是STCMEL公司生产的。 STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用STCMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 STC89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性 ◆兼容MCS51指令系统 ◆ 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM ◆32个双向I/O口 ? 256x8bit内部RAM ◆3个16位可编程定时/计数器中断 ? 时钟频率0-24MHz ◆2个串行中断 ◆可编程UART串行通道 ◆2个外部中断源 ◆共8个中断源 ◆2个读写中断口线 ◆3级加密位 ◆低功耗空闲和掉电模式 ◆软件设置睡眠和唤醒功能 8051单片机的引脚功能 MCS-51系列单片机一般采用40个引脚，双列直插式封装，用HMOS工艺制造，其外部引脚排列如图所示。其中，各引脚的功能为： (a) DIP引脚图 (b) 逻辑符号 8051单片机的引脚 ⑴主电源引脚 Vcc（40脚）：接＋5V电源正端
单片机最小系统设计
单片机最小系统设计 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特 ●硬件框图 ?键盘部分 ?电源部分 ●固定电源 ●可调电源（5—12V） ?软件编程 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特性： 为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。 各引脚特性：
1.P0 口 P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的 2.P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/ O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 3.P2 口 P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 4.P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻 5.RST 复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 6.ALE/PROG
当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个A LE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 和MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。 7.PSEN 程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PS EN信号。 8.EA/VPP
单片机最小系统介绍 单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。最小系统原理图如图4.1所示。 图4.1最小系统电路图 电源供电模块 图4.1.1 电源模块电路图 对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际使用过程中，一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机，51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。 此最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。电源电路中接入了电源指示LED，图中R11为LED的限流电阻。S1
为电源开关。 复位电路 图4.1.2 复位电路图 单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。 单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。 复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。 (1)上电复位：STC89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10K和10uF。 (2)按键复位：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。 振荡电路 图4.1.3 振荡电路图 单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。 在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器(VCO)。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。 单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各
晶振：一般选用11.0592M，因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率 晶振电路：单片机系统正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作；假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差，这在通信中会体现的很明显：电路将无法通信。他是由一个晶振和两个瓷片电容组成的，x1和x2分别接单片机的x1和x2，晶振和瓷片电容是没有正负的，注意两个瓷片电容相连的那端一定要接地。 复位电路：给单片机一个复位信号（一个一定时间的低电平）使程序从头开始执行；一般有两中复位方式：上电复位，在系统一上电时利
用电容两端电压不能突变的原理给系统一个短时的低电平；手动复位，同过按钮接通低电平给系统复位，这时如果手按着一直不放，系统将一直复位，不能正常工作，在这里我们需要注意用的电容是电解电容，是有正负的，如果接反了，他就会爆炸，我们可以用并口或者串口把程序下到单片机中，这样我们就可以省去了买烧录器， 3、电源，说了半天还没有说到电源，要不单片机怎么工作呀，图中没有给出，第20管脚是地GND，第40管脚是电源VCC，一般我们在电源vcc处。加一个0.1uf的瓷片电容，滤掉电源中的高频雑波，使系统更安全。注意51单片机使用的是5付直流电源。 89c51内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该放大器的输入输出引脚为XTAL1和XTAL2，它们跨接在晶体振荡器和用于微调的电容，便构成了一个自激励振荡器 电路中的C1、C2的选择在30PF左右，但电容太小会影响振荡的频率、稳定性和快速性。晶振频率为在1.2MHZ～12MHZ之间，频率越高单片机的速度就越快，但对存储器速度要求就高。为了提高稳定性我们采用温度稳定性好的NPO电容，采用的晶振频率为12MHZ。 重点介绍： C1、C2作用：震荡补偿电容，可以放宽起震频率，让时钟电路容易起震。 C3的作用：为极性电容，上电瞬间，电容导通，可以通交流阻直流。给RST连续两个机器周期的高电平，即可完成上电复位，复位