江西机电职业技术学院电子CAD实训报告
班级
姓名
实训地点：实验楼电气系专业机房
指导教师：
2013年5月
实训课题单片机最小系统电路设计
一、实训目的
1、熟悉Protel DXP的操作
2、掌握用Protel DXP绘制原理图的方法
3、掌握用Protel DXP制作PCB板的方法
二、实训要求
利用protel DXP软件完成单片机最小系统的PCB板的设计。
三、实训内容
1、元件符号及封装编辑。
2、原理图绘制。
3、PCB板。
4、DRC报告。
四、报告内容、设计数据及附图
1、电路原理基本分析。
2、电路模块功能的介绍。（电源模块、单片机最小系统：复位电路、晶振电路（离X1，X2引脚近些，否则不易起振）、P1口LED电路）
（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。单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际用过程中，一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机，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。
来源：
（2）复位电路
图4.1.2 复位电路图
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.
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。
复位电路的工作原理：
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。
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，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。
也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在
5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。
在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10k电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。
当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按
键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。
随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。
总结：
1、复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号，要保证电容的充放电时间大于2US，即可实现复位，所以电路中的电容值是可以改变的。
2、按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引起的。
来源：
（3）单片机晶振电路原理及作用
在设计时钟电路之前，让我们先了解下单片机上的时钟管脚：
XTAL1（19 脚）：芯片内部振荡电路输入端。
XTAL2（18 脚）：芯片内部振荡电路输出端。
XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振
的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。
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。
下面我就具体的介绍一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如图1a的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路如图1b，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体后如图1c。其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。
<晶振电路图>
分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv 变化时对整个槽路电容的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于C1很小(1E-15量级)，Co不能忽略(1E-12量级，几PF)。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小，最后导致停振。通过晶振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了吧。采用泛音次数越高的晶振，其等效电容C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC （电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。
用万用表测量晶体振荡器是否工作的方法：测量两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半，比如工作电压是51单片机的+5V则是否是2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚，这个电压有明显变化，证明是起振了的。
晶振的类型有SMD和DIP型，即贴片和插脚型。
来源：
（4）发光二极管指示电路
在最小系统中，发光二极管（LED）的接法是采取了电源接到二极管正极再经过1K 电阻接到单片机I/O 口上的（见图4 中的接法1）。为什么这么接呢？首先我们要知道LED 的发光工作条件，不同的LED 其额定电压和额定电流不同，一般而言，红或绿颜色的LED 的工作电压为1.7V~2.4V，蓝或白颜色的LED 工作电压为2.7~4.2V，直径为3mm LED 的工作电流2mA~10mA。在这里采用红色的3mm 的LED。其次，51 单片机（如本实验板中所使用的STC89C52单片机）的I/O 口作为输出口时，拉电流（向外输出电流）的能力是μA 级别，是不足以点亮一个发光二极管的。而灌电流（往内输入电流）的方式可高达20mA，故采用灌电流的方式驱动发光二极管。当然，现今的一些增强型单片机，是采用拉电流输出（接法2）的，只要单片机的输出电流能力足够强即可。另外，图4 中的电阻为1K 阻值，是为了限制电流，让发光二极管的工作电流限定在2mA~10mA。
（5）ISP在线编程电路
ISP（In-System Programming）在系统可编程，指电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，而不需要从电路板上取下器件，已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。无论在单片机上，还是在CPLD/FPGA上都得到了广泛的应用，ISP技术是未来发展方向！
传统的编程方式，以单片机应用系统开发为例，如果想要对单片机进行写入程序，必须要先把单片机从电路板上取下来，然后用编程器进行编程烧写，写入程序后再次插入电路板调试，如果产品的单片机已经焊接到电路板上，想要进行程序升级，那么要拆单片机下来就很困难了。可以看出，这种传统的开发方式有以下缺点：
1）需要频繁地拔插单片机芯片，很容易造成芯片引脚折断，损坏芯片（当然采用了零拔插力ZIF插座的实验板除外）
2）如果单片机学习开发，那么需要频繁的刷新程序，就必须重复地拔插芯片，大大降低了开发效率
3）开发产品的可维护性低
ISP在系统可编程技术彻底地改变了传统的开发模式，它只要在设计时电路板上预留一个标准的ISP接口，配合ISP下载电缆，就可以不用拔出芯片，在电路板上就可以对芯片进行编程配置，对比传统的开发系统，有以下优势：
1）工程师在开发产品时彻底告别频繁拔插芯片的烦恼，避免频繁拔插损坏芯片的引脚 2）ISP技术可以加速产品的上市并降低开发成本
3）ISP技术帮助工程师缩短从设计、生产到现场调试、简化生产流程并采用经证实更有效的方式进行现场升级和产品维护，大大提高了工作效率
4）在试验新品或学习试验等经常需要用不同的程序调试芯片的场合中，在线编程技术尤为重要，实用。
3、电路图
4、元件清单Report Generated From DXP
Designat or LibRef Description Footp
t
C1 Cap Pol1 Polarized Capacitor
(Radial)
RB.1/
C2 Cap Capacito
r
RAD-0 C3 Cap Capacito
r
RAD-0
C4 Cap Capacito
r
RAD-0 C5 Cap Pol1 Polarized Capacitor
(Radial)
RB.2/
JP1 Header 6 Header, 6-Pin HDR1X JP2 Header 2 Header, 2-Pin HDR1X JP3 Connector 40 Plug Assembly, 40-Pin
Connector
HDR2X R1 Res2 Resistor AXIAL
3
R2 Res2 Resistor AXIAL
3
S1 SW-PB Switch SPST-U1 DS83C520-MCL DIP40 VD1 LED1 Typical RED GaAs LED LED1 VD2 Diode Default Diode AXIAL
3
Y1 XTAL Crystal Oscillator BCY-W 五月 14, 2013 10:11:31 PM
5、PCB电路板元器件布局的一般原则:
设计人员在PCB电路板布局过程中需要遵循的一般原则如下。
（1）元器件最好单面放置。如果需要双面放置元器件，在底层（Bottom Layer）放置
插针式元器件，）元器件最好单面放置。就有可能造成电路板不易安放，也不利于焊接，
所以在底层（Bottom Layer）最好只放置贴片元器在底层（在底层）件，类似常见的计
算机显卡 PCB 板上的元器件布置方法。单面放置时只需在电路板的一个面上做丝印层，便
于降低成本。
（2）合理安排接口元器件的位置和方向。一般来说，作为电路板和外界（电源、信号
线）连接的连一般来说，作为电路板和外界（电源、信号线）一般来说接器元器件，通
常布置在电路板的边缘，如串口和并口。如果放置在电路板的中央，显然不利于接线，接
器元器件，通常布置在电路板的边缘，如串口和并口。
也有可能因为其他元器件的阻碍而无法连接。另外在放置接口时要注意接口的方向，使
得连接线可以另外在放置接口时要注意接口的方向，另外在放置接口时要注意接口的方向
顺利地引出，远离电路板。顺利地引出，远离电路板。接口放置完毕后，应当利用接口元
器件的 String（字符串）清晰地标明接口的种类；对于电源类接口，应当标明电压等级，
防止因接线错误导致电路板烧毁。对于电源类接口，应当标明电压等级，防止因接线错误
导致电路板烧毁。对于电源类接口
（3）高压元器件和低压元器件之间最好要有较宽的电气隔离带。也就是说不要将电压
等级相差很大）高压元器件和低压元器件之间最好要有较宽的电气隔离带。不要将电压等
级相差很大的元器件摆放在一起，的元器件摆放在一起，这样既有利于电气绝缘，对信号
的隔离和抗干扰也有很大好处。
局思想。（4）电气连接关系密切的元器件最好放置在一起。这就是模块化的布局思想。）
电气连接关系密切的元器件最好放置在一起。这就是模块化的布局思想
（5）对于易产生噪声的元器件，例如时钟发生器和晶振等高频器件，在放置的时候应
当尽量把它们）对于易产生噪声的元器件，例如时钟发生器和晶振等高频器件，的时钟输
入端。大电流电路和开关电路也容易产生噪声，放置在靠近 CPU 的时钟输入端。大电流电
路和开关电路也容易产生噪声，在布局的时候这些元器件或模块也应该远离逻辑控制电路
和存储电路等高速信号电路，或模块也应该远离逻辑控制电路和存储电路等高速信号电路，
如果可能的话，尽量采用控制板结合功率板的方式，利用接口来连接，以提高电路板整体
的抗干扰能力和工作可靠性。
（6）在电源和芯片周围尽量放置去耦电容和滤波电容。去耦电容和滤波电容的布置是
改善电路板电）在电源和芯片周围尽量放置去耦电容和滤波电容。源质量，提高抗干扰能
力的一项重要措施。在实际应用中，印制电路板的走线、引脚连线和接线都有在实际应用
中，印制电路板的走线、引脚连线和接线都有在实际应用中可能带来较大的寄生电感，导
致电源波形和信号波形中出现高频纹波和毛刺，而在电源和地之间放置可能带来较大的寄生电感，导致电源波形和信号波形中出现高频纹波和毛刺，一个 0.1 F 的去耦电容的去耦电容可以有效地滤除这些高频纹波和毛刺。如果电路板上使用的是贴片电容，应该如果电路板上使用的是贴片电容，如果电路板上使用的是贴片电容将贴片电容紧靠元器件的电源引脚。将贴片电容紧靠元器件的电源引脚。对于电源转换芯片，或者电源输入端，最好是布置一个 10 F 或者更大的电容，以进一步改善电源质量。
（7）元器件的编号应该紧靠元器件的边框布置，大小统一，方向整齐，不与元器件、过孔和焊盘重）元器件的编号应该紧靠元器件的边框布置，大小统一，方向整齐，叠。元器件或接插件的第 1 引脚表示方向；正负极的标志应该在 PCB 上明显标出，不允许被覆盖；电源变换元器件（变换器，线性变换电源和开关电源）电源变换元器件（如 DC/DC 变换器，线性变换电源和开关电源）旁应该有足够的散热空间和安装空间，外围留有足够的焊接空间等。外围留有足够的焊接空间等。
来源：
6、网络报表：
Field=Designator,String,Designator,100|Field=LibRef,String,LibRef,100|Field=Des cription,String,Description,100|Field=Footprint,String,Footprint,100|Field=Comm ent,String,Comment,100
C1|Cap Pol1|Polarized Capacitor (Radial)|RB.1/.2|Cap Pol1
C2|Cap|Capacitor|RAD-0.2|Cap
C3|Cap|Capacitor|RAD-0.2|Cap
C4|Cap|Capacitor|RAD-0.2|Cap
C5|Cap Pol1|Polarized Capacitor (Radial)|RB.2/.4|Cap Pol1
JP1|Header 6|Header, 6-Pin|HDR1X6|Header 6
JP2|Header 2|Header, 2-Pin|HDR1X2|Header 2
JP3|Connector 40|Plug Assembly, 40-Pin Connector|HDR2X20|Connector 40
R1|Res2|Resistor|AXIAL-0.3|Res2
R2|Res2|Resistor|AXIAL-0.3|Res2
S1|SW-PB|Switch|SPST-2|SW-PB
U1|DS83C520-MCL||DIP40|DS83C520-MCL
VD1|LED1|Typical RED GaAs LED|LED1|LED1
VD2|Diode|Default Diode|AXIAL-0.3|Diode
Y1|XTAL|Crystal Oscillator|BCY-W2/D3.1|XTAL
7、PCB板
五、实训心得
1、设计过程中的一些问题、解决的方法或思考。
由于此软件是英语，所以不太认识指令，有些指令记不清，需要重复的点各个菜单，这样给我们带来了极大的不便，但是经过几天的强化练习终于知道指令在那个菜单中。希望EDA 软件能汉化，那就更完美了。连接原理图的时候要小心不要断点，不然会影响pcb的板的制作。
2、设计的感悟。
EDA的实训已经过去了，但是这次实训让我学会了很多。原理图的绘制，元器件的绘制，设置封装还有制作PCB板。在这次实训中我遇到了很多的问题，就说第3天遇到的问题吧：在制作PCB板的时候，JB2的引脚1没有连上线，我查看了原理图和封装都是正确的，实在没办法自己找出错误，把老师请来给我解答了下，才发现是我自己粗心把原理图的线上断开了一点。在这，我感谢我的老师给我的帮助，要不然我也不会这么轻松的完成实训的。通过这次对单片机最小系统的PCB设计，我对Protel DXP电子电路设计软件有了初步的了解，在画电路原理图的过程中，要注意各个元器件之间的摆放，还要注意连线，还要注意管脚与管脚的连接关系，在封装的过程中，要合理选择封装型号，绘制封装时要根据元器件的实际尺寸合理绘制，生成PCB板自动布线之后还要检查布线是否有错。任何一个细节都决定PCB板生成的成功与否，当然，在设计的过程中也遇到不少的麻烦，比如说一开始我用的WIN7的系统，结果发现软件不兼容，导致元件库和封装库不能导入，只能通过更改C盘相应文件属性，操作比较繁琐，在XP环境下就变得很简单了。本次课程设计一人一组，提高了我的独立思考的能力，让我能够在学习的过程中慢慢解决遇到的问题，当然，也少不了老师和同学的帮助，身边的人总是你学习的资源，在他们的身上可以快速的学到很多的知识，这种
互帮互助也是需要的。
EDA课程设计教师评阅表
课程名称
题目名称
班级学号
姓名
评阅老师
单片机最小系统设计 时间：2011-05-01 22:47:54 来源：作者： 单片机最小系统设计 该单片机最小系统具有的功能: （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。 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。 设计框图 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。
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。 相关程序编写 针对上面的电路原理图，设计出本单片机最小系统的详细功能：（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 （4）、所有的发光二极管灭了，同时数码管现实“0”。
实验六单片机最小系统原理图设计 1 实验目的及要求 ?熟悉Altium designer的操作 ?能够画库原件中没有的库以及封装，并能加载到库，在原理图中熟练调用 ?能够设计较为复杂的电路原理图，并输出元件清单表 2 实验设备 装有Altium designer的电脑一台 3 实验步骤 新建设计工作区:文件-新建-设计工作区 新建PCB工程：文件-新建-工程-PCB工程 新建原理图，PCB图，原理图库以及PCB图库：文件-新建-原理图/PCB/库-原理图库/PCB图库 保存PCB工程文件到以自己名字新建的文件夹里面，保存文件名为51DPJ，文件类型为默认。（实验五已经新建完的可以直接打开，不用再新建一遍了。） 然后在新建完的原理图的里面把本次实验的原理图设计出来。本次实验注重在原理图的编辑以及PCB的制作，以51单片机最小系统为例，大家做的时候可以不完全按照所给原理图画，然后很多元器件可以在网上找到PDF的文档资料，资料中会比较详细介绍元器件的信息，封装，电路图，实物图，以及检测的效果图，电路中的封装基本按照上面来做。
图3 实验原理图 输出元件清单表BOM BOM表对一个项目来说非常重要，因为这张表不仅包含了原理图上的所有元件，同事也是生成部分和采购部门的重要参考文件，因为生成部要利用BOM知道元件的位置及型号，二采购部要知道元件完整型号以及精度等级等参数从而去进行选购，因此，工程师一定要保证BOM单不能出错，否则造成的麻烦可能影响你的产品设计周期。 完整BOM单输出： ?进入BOM单输出对话框：单机菜单Reports---bill of Materials进入BOM单输出对 话框 ?设置BOM单格式并输出：All columns 表格内用于选择 BOM单要添加的栏；从 all columns 栏选中某关键字拖拽到 Grouped Columns 栏用于设置以前关键字进行整行合并；Export 区域内用于设置 BOM 单输出格式；最后单击 EXPORT 按钮导出BOM 单。 ?变量BOM单输出：按照第二部设置好BOM格式后，如果要以变量形式输出 BOM单，课单机Menu按钮，从中选择Change Variant 变量，再到处BOM单既可以变量形式输出。
教 学环节教学容与过程 师 生 活 动 教学 方法 设计 意图 复习引入 新课教学 第一课时 一、项目描述： 通过单片机最小系统的原理图设计，对Protel DXP 2004 绘制原理图的过程有进一步的了解，掌握总线与总线入口的绘 制方法，网络标号的正确使用，原理图的报表生成、网络表、 元件库的生成。 过程： 1、新建项目：新建一个PCB项目，命名为“单片机 最小系统.PrjPCB”并保存，在项目中新建一个原 理图文件“87cs20.SchDoc”。 2、设置图纸参数：执行【设计】【文档选项】进行设 置。 3、放置元器件 4、绘制导线 教 师 指 导 学 生 上 机 操 作 练 习 项目 教学 法 任务 驱动 教学 法 让学 生学 会单 片机 最小 系统 的原 理图 设计
新课教学二、总线与总线入口的绘制方法 1、绘制总线：执行【放置】【总线】命令，按【TAB】键修改 总线属性。 2、绘制总线入口 3、放置网络标号 网络标号具有电气特性。 教 师 指 导 学 生 练 习 学会 总线 的绘 制方 法
三、放置忽略ERC检查标记 四、生成原理图报表（元件采购清单） 本软件可以提供采购清单，避免出错。 执行【报告】【bills of materials】菜单命令，打开项目元件列表对话框。 五、原理图的网络表 网络表是原理图与印制板电路的桥梁。 生成网络表的方法：执行【设计】【设计项目的网络表】【Protel】命令，系统自动生成网络表文件，后缀名为.NET。 网络表每一个[…]表示一个元件和它的主要参数，每一个学会生成原理图的各种文件如网络表等
总结 作业（…）表示一个网络，其中显示的是元件的引脚编号，同一个（…）中的引脚在电气意义上是相连的，此信息对PCB制版至关重要。 六、项目元件库的 生成 执行【设计】【建立设 计项目库】菜单命令， 生成一个与项目 同名的元件库。
单片机最小系统的设计与制作 江西冶金职业技术学院刘昆山刘星慧 【摘要】本文通过讲解单片机的工作条件，设计并制作单片机最小系统，编写单片机C语言程序，调试单片机产品，掌握单片机产品开发的基本过程。 【关键字】单片机C语言，单片机入门，单片机最小系统 一、单片机最小系统功能介绍 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以单片机为核心元件的可以正常工作的具有特定功能的单片机系统，是单片机产品开发的核心电路。
图1单片机最小系统成品图 本制作采用单片机C语言编程，主要能完成单灯闪烁的任务，通过AT89S51单片机控制一个LED的亮与灭，实现闪烁现象。同时应具有上电复位和手动复位，并且使用单片机片内程序存储器存放用户程序。 二、知识点讲解 1、AT89S51单片机简介 AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K 的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储器技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集成的Flash程序存储器既可在线编程（ISP），也可用传统方法进行编程。 单片机的应用可以理解为是单片机芯片通过其引脚控制各种不同的外围电路，实现各种具体功能，所以要学好单片机技术，必须先了解单片机的引脚功能。AT89S51采用了40引脚的双列直插DIP封装形式，实物图如图2所示，引脚配置图如图3图4所示。
图2 AT89S51实物图图3 AT89S51引脚图 图4 AT89S52引脚图 2、引脚功能介绍 IO口灌（流进）电流大，拉（流出）电流小。
P0：漏极开路的双向IO口,使用时，当电流流出需外加上拉电阻 外部地址数据总线，可带八个TTL负载 P1：准双向口(当作输入口用时，须将IO口置1(P1=0XFF;i=P1;))，可带四个TTL负载 P1.0：T2定时计数器2的外部脉冲输入及时钟输出 P1.1：T2EX定时计数器2的捕捉、自动重装的触发输入及减法计数控制 P1.5：MOSI,主动输出从动输入引脚，用于flash(闪存)编程 P1.6：MISO, 主动输入从动输出引脚，用于flash编程 P1.7：SCK, 同步时钟，用于flash编程 ISP编程时用 P2：准双向口，可带四个TTL负载 外部地址总线高八位 P3：准双向口，可带四个TTL负载 P3.0：RXD，串行输入 P3.1：TXD，串行输出 P3.2：INT0，外部中断0输入 P3.3：INT1，外部中断1输入 P3.4：T0，定时计数器0的外部脉冲输入
┊ ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 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益更新。在实时检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单片机为基础上扩展，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，扩展定时器定时范围，扩展键盘显示接口并写好底层程序。 关键词最小系统，扩展，STC89C51, I/O接口 Abstract With the infiltration in the social field of the computer in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer often uses as a key part, only 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 target’s characteristic to combine concretly, in order to do perfectly. The smallest system one chip computer 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 the take 51 on chip computer, expands the timer fixed time scope, expands the keyboard to demonstrate the connection and writes the
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
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
单片机最小系统板使用说明书WW-S-51 V1.0 作者：陈永德 版本：１.0
结论
第一章单片机最小系统板介绍 图1.1 单片机最小系统板实物图 图1.2 单片机最小系统板器件分配图 在单片机的引脚外围固定的引脚，如VCC(40)，GND(20)已经正确固定到电源
和地上。X1(18)，X2(19(是接晶振的引脚已经外接到11.0592MHZ和30P的电容。RST(9)是单片机的复位引脚，通过RC回路，作为单片机的上电复位。 作为P3口的第二功能端口，P3.0（10）,P3.1（11）为单片机的通信引脚，和MAX232芯片连接。方便在下载程序时，只要上电复位即可完成下载的硬件操作。 另外，为了提高P0口的驱动能力，在P0口的各引脚上接了上拉电阻5.1K 到电源Vcc5V。 采用一片MAX232，为RS232与TTL电平的转换，使得可以方面使用电脑的COM口，对单片机进行程序的烧录。 在电路中总共分为四个模块：电源模块、通讯模块、人机接口模块、主控模块。 电源模块： 图1.3 电源模块电路图 通讯模块： 电脑与单片机的通讯采用了MAX232，实现RS232的电平到单片机的TTL电平转换。它的外围电路仅采用4只0.1uF的瓷片电容，作为倍升电压储存。其内部集成了两组电平转换。在此设计中只采用一组。它的连线向电脑端连接RS232端口的2,3引脚。作为数据的传输。还有一根地线(5引脚)。另一边与单片机的Rx,Tx相连。 图1.4 通信模块原理图 人机接口模块： (1)发光二极管在电路中设计了8个共阳极的发光二极管，一般作为对I/O 信号的指示，与检验作用。在发光二极管支路上连接了一个1K的排阻。
课程设计任务书 （指导教师填写） 课程设计名称电路板设计与制作学生姓名专业班级 设计题目51单片机最小系统学习板的设计与制作 一、课程设计的任务和目的 任务: 设计并制作51单片机最小系统电路板，包括电路原理图设计、版图规划与设计、系统单面电路板制作。 要求： 1)电路原理图准确、版图结构清晰、布局合理。 2)使用插针型元件，成品PCB板面布局合理，密度适当； 3)板上资源包括LED灯、数码管、蜂鸣器、按钮、串行通讯及USB接口； 4)电路板面积适中便于携带，长度15cm，宽8.5cm。 目的： 1)掌握并完成基本PCB板的设计与制作工艺； 2)学习并掌握实现单片机应用系统的软硬件设计、调试、实现的技能； 3)了解单片机最小系统的工作原理与系统开发方法，锻炼动手能力，为毕业设计做准备。 二、设计内容、技术条件和要求 1.设计并制作具有实际功能的单片机最小系统： 可选择实现的功能⑴.流水灯⑵.电子时钟⑶.数字温度计⑷.交通灯控制器； 2.根据所选电路功能，画出电路框图和原理总图。 3.根据电路所需元件及周边设备规划和设计电路板版图，描画版图。 4.根据版图生成gerber工艺文件，进行电路板制作，包括刻板，钻孔，覆铜等。 5.撰写设计总结报告。 三、时间进度安排 本课程设计共两周时间。 第一周：功能设计与理论学习 周一上午：布置设计任务；提出课程设计的目的和要求；明确对撰写总结报告、手工绘制原理图和电路板版图的要求；安排答疑、实验室开放时间。讲解印制电路板的制板流程，介绍PCB刻板机等制板设备的软硬件操作方法以及注意事项。 周一下午：讲解电路原理图与PCB版图设计方法。 周二至周五：学生查阅资料，确定设计题目；进行功能设计，在实验室完成电路原理图与PCB 版图的设计和绘制，导出电路总原理图及版图文件。期间安排两次答疑，指导学生设计。周五，交设计草图-原理图和版图供老师审阅。 第二周：电路板制作、撰写设计总结报告 周一至周四：分组在电子系统加工及评测实验室(225)操作刻板工具和设备进行电路板成品的加工和制作，成品需通过老师验收。 周五：撰写设计总结报告。 四、主要参考文献 1. 《单片机原理及应用》. 冯文旭等著. 第一版, 2008年8月. 机械工业出版社. 2. 《乐普科快速PCB制板系统操作使用流程》手册。 3. 单片机系统开发和PCB设计的相关参考教材； 指导教师签字：2018年9 月3 日
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。
北方民族大学 电气信息工程学院总结 题目： 学生姓名： 专业： 学号：
目录目的 设计原理 硬件设计 主芯片 存储系统 电源系统 其他系统 软件设计 流程图 程序 Proteus仿真图 心得
1．目的 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。 单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。 现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。 单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。 MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，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。 所谓"最小"是指可以启动单片机的必要条件，也就是说没有这个条件，就无法让单片机工作了。主要是三个方面：1、Power，指单片机工作的电源部分，VCC/GND，2、Clock，指单片机工作的时钟，单片机执行各项指令/动作，都是按照时钟这个节拍来完成的，当然是必不可少的。3、Reset，复位信号，单片机执行取指等操作都是从寄存器的某一位置开始执行的，复位信号就是告诉单片机刚开始工作时的地址在哪里，好比是个入口啦！ 除了硬件设施要齐全外，要做出一个实物，还必须要有软件——c语言，c 语言是一种计算机程序设计语言。它既有高级语言的特点，又有汇编语言的特点。它可以作为系统设计语言，编写工作系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，本次制作应用于c语言编写程序。2．设计任务 设计并制作一个单片机最小系统。要求设计正负5V电源给系统供电，系统具有4x4键盘阵列，6个LED显示器。用AT89S51的并行口P1接4x4矩阵键盘，以P1.0—P1.3作输入线，以P1.4—P1.7作输出线；在数码管上显示每个按键的“0—F”序号。所有口线均通过接插件与外界连接。 3．系统设置
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！）
基础强化训练任务书 学生姓名：董勇涛专业班级：电子0902 指导教师：洪建勋工作单位：信息工程学院 题目：基于51单片机最小系统设计 一、训练目的 主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。 二、训练内容和要求 1、基础课程和基本技能强化训练 (1)设计一个基于51单片机最小系统电路； (2)对所设计电路的基本原理进行分析； 2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练 要求学生掌握基本的文献检索方法，科学查找和利用文献资料，同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。 3、基本动手能力和知识应用能力强化训练 (1)学习PROTEL软件； (2)绘制电路的原理图和PCB版图，要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范； 4、查阅至少5篇参考文献，按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书，全文用A4纸打印。 三、初始条件 计算机；Microsoft Office Word 软件；PROTEL软件 四、时间安排 1、20011年7 月 11日集中，作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明； 学生查阅相关资料，学习电路的工作原理。 2、2011年7 月 12日，电路设计与分析。 3、2011年7 月 13日至2010年7 月 14日，相关电路原理图和PCB版图的绘制。 4、2011年7 月15日上交基础强化训练成果及报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要.................................................................................................................... 错误!未定义书签。
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。
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。
《电子线路CAD》 设计报告 学生姓名: vvvvvvvvvv 学生学号: 0109007xxx 专业班级: xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师: xxxxxxxx 二○一一年十二月二十七日 目录 1.课程设计的目的 (2) 2.课程设计报告内容 (2)
3.设计过程中的一些问题 (3) 4.设计结果 (7) 5.设计感想 (8) 6.附录 (9) 1．课程设计目的 ( 1) 经过熟悉Altium Designer软件的界面, 进行单片机最小系统板及扩展的原理图设计、创立原理图元件、电路板的设计规划和网络表的载入、PCB的编辑、创立元件封装、报表生成与电路板输出。 ( 2) 了解Altium Designer软件的功能及其使用说明, 对软件基本操作能够
熟练掌握, 熟悉原理图的设计步骤, 掌握绘制原理图的方法, 并学会网络表及元件清单的生成, 双面印制电路板( PCB) 的布线流程, 创立原理图元件库及其PCB元件库。 ( 3) 培养从事科学实验的技能、技巧, 提高分析和解决问题的能力, 以及创新能力。 2．课程设计报告内容 2.1绘制与编辑原理图库与原理图 ( 1) 新建PCB工程并保存在已建好文件夹中 ( 2) 打开上面的PCB project, 在工程下新建原理图 ( 3) 设置图纸大小, 设置环境, 并添加已有元件库 ( 4) 新建原理图库绘制变压器 ( 5) 放置元件, 注意添加已有的封装, 原理图布线 ( 6) 编译原理图, 检查并修改原理图 ( 7) 材料清单与网络表生成, 为PCB做准备 2.2绘制PCB图 ( 1) 新建PCB并保存在原来的工程文件夹下 ( 2) 新建PCB元件库绘制变压器的封装, 并把该封装添加到原理图的变压器中 ( 3) 初步设置板的大小, 并导入PCB文件 ( 4) 设置规则, 线宽粗细, 间距大小等等 ( 5) 对元件进行手动布局, 尽量节省材料, 去多余板 ( 6) 进行简单的预布线, 然后自动布线, 最后再手动调整, 避免多次绕折2.3规则的设定
单片机最小系统电路图
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单片机基础实践 D0D1D2D3D4D5D6D7EA ALE PSEN P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST 9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND 20 P2.0 21 P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN 29ALE 30EA 31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039Vcc 40U1 STC89C52 P10P11P12P13P14P15P16P17P20 P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37X2X1 RST Vcc 图1 单片机STC89C52电路图
4 3 2 Vcc R11k D LED 4 3 123456789J1 CON9 D0D1D2D3D4D5D6D7 Vcc 5 43+ C8 1 234 B1 R2 Vcc RST 图2 电源指示灯 图3 单片机P0口上拉电阻 图4 复位电路 Y C1 C2 X1 X2 2 1 D 123 4 56K1 1234USB USB VCC 图5 晶振电路 图6 USB 供电电路
1设计总体 1.1设计目的 用单片机STC89C52做一些具有简单的功能的模块，实现单片机控制蜂鸣器，单片机控制流水灯，单片机控制数码管显示屏，使其能在一块电路板中就得以实现不同的功能，体现单片机的功能多样便捷，使得自身对电路、单片机、和编程的运用更趋于实际与熟练。 1>使单片机具有最简单最小的不同功能。 2>使单片机具有蜂鸣器报警功能。 3>使单片机具有四位数码管显示功能。 4>使单片机具有流水灯循环功能。
1.2设计要求 1.四位LED 数码管显示功能，我们可以利用单片机的P0口接数码管来实现个功能。 2.发光二极管显示可以利用IO 口接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。 5.利用单片机的第18、19脚可以设计成晶振电路。 6.利用单片机的第10、11脚设计成程序下载端口。 设计要求流程框图： 蜂鸣器 S T C 8 9 C 5 2 四位数码管 流水灯 复位电路 晶振电路 程序下载电路 电源接口电路 起振检测电路
2.Protel99se的使用、操作极其上机的练习作业 Protel99SE概况 Protel 99 SE是Protel Technology公司1999年推出的，基于Windows 9X/20000/NT 操作系统下的32位EDA设计软件，他集强大的设计能力、复杂工艺的可生产性、设计过程管理于一体，可完整实现电子产品从电学概念设计到生成物理生产数据的全过程。既满足了产品的高可靠性，有极大缩短了设计周期，降低了设计成本。Protel 99 SE是当今最流行的电子电路计算机辅助设计（电子CAD）软件之一。它需要一定的软件环境和硬件环境。 随着集成电路向超大规模和高密度方向发展，EDA 软件已经成为人们进行电子设计不可缺少的工具。随着计算机技术的进步，EDA技术也很好的适应并促进者电子技术的发展,Protel以其卓越的功能和旺盛的生命力紧跟计算机操作系统和EDA技术的发展步伐，其发展技术软件环境主要是指对操作系统的要求。Protel 99 SE 要求运行在Windows 95/98/2000、Windows NT 4.0或者更高版本操作系统。 Protel99SE的功能特性 现介绍一些Protel99SE的部分功能： 1.可生成30多种格式的电气连接网络表； 2.在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中； 3.同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络； 4.既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB），也可以进行反向注释（由PCB到原理图），以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性； 5.智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺； 6.放置汉字功能； 7.可以输入和输出DXF、DWG格式文件，实现和AutoCAD等软件的数据交换； 8.方便的打印预览功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果； 9.独特的3D显示可以在制板之前看到装配事物的效果； 10.可编程逻辑器件设计模块Protel Advanced PLD 99,包括具有语法处理的文本编辑器、编译和仿真设计结果的PLD及用来观察仿真波形的Wave； 11.电路仿真模块Advanced SIM 99,包括数/模混合信号电路仿真器、可提供连续的模拟信号和离散的数字信号仿真。
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