项目一 认识单片机和单片机最小系统
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单片机最小系统原理引言单片机最小系统是指单片机与外部器件连接形成的系统,其包括单片机、晶振、复位电路等基本组成部分。
了解单片机最小系统的原理对于学习和应用单片机具有重要意义,本文将介绍单片机最小系统的原理及其相关内容。
单片机简介单片机(Microcontroller)是一种在单一芯片上集成了中央处理器、存储器、输入输出设备和各种外围设备接口的微型计算机系统。
单片机广泛应用于控制系统、嵌入式系统等领域,具有体积小、功耗低、成本低、灵活性高等特点。
单片机最小系统的组成单片机最小系统主要由以下几个基本组成部分构成:1.单片机:单片机是整个系统的核心,负责控制运算和执行程序。
2.晶振:晶振是提供时钟信号的器件,单片机需要时钟信号来同步操作。
3.复位电路:复位电路用于在系统上电时将单片机的内部寄存器和相关电路初始化为初始状态。
单片机最小系统的工作原理单片机最小系统的工作原理如下:1.系统上电后,晶振开始振荡,产生时钟信号。
2.复位电路将单片机的内部寄存器和相关电路初始化为初始状态。
3.单片机开始运行程序,根据时钟信号进行指令执行和数据处理。
单片机与晶振的连接为了使单片机能够正常工作,需要将晶振连接到单片机的时钟输入引脚上。
具体连接方式如下:1.将晶振的一个引脚连接到单片机的时钟输入引脚。
2.将晶振的另一个引脚连接到单片机的地引脚。
单片机与复位电路的连接为了在系统上电时将单片机的内部寄存器和相关电路初始化为初始状态,需要将复位电路连接到单片机的复位引脚上。
具体连接方式如下:1.将复位电路的一个引脚连接到单片机的复位引脚。
2.将复位电路的另一个引脚连接到系统的电源引脚。
单片机最小系统的搭建步骤按照以下步骤可以搭建一个单片机最小系统:1.准备单片机、晶振、电容、电阻等器件。
2.连接晶振的引脚到单片机的时钟输入引脚,并连接晶振的另一个引脚到单片机的地引脚。
3.连接复位电路的引脚到单片机的复位引脚,并连接复位电路的另一个引脚到系统的电源引脚。
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。
《单片机技术应用》课程标准课程名称:单片机技术应用适用专业:电气技术应用专业一、课程性质《单片机技术应用》前叙课程是:电工电子综合课程、机床电气控制、电机与变压器,单片机技术应用课程是将综合应用上述课程的知识,让学生掌握单片机小型控制系统的设计、调试、维护方法,为后继《机电一体化设备》课程和顶岗实习做准备。
二、课程设计思路大部分的单片机控制设备属于机电一体系统,单片机岗位群的典型工作是从事单片机应用系统进行设计、制作和维护的。
具体工作包括:1.根据产品开发需要设计单机片系统,包括总体设计方案、硬件电路设计、软件程序开发;2.撰写相关的技术文档,包括进行材料表的整理和归档,作业文件的编写。
3.参与产品的可靠性测试、转产和生产的支持。
岗位要求从业者熟悉单片机的相关知识,可以熟练运用单片机做应用开发;具有能熟练应用单片机开发软件的能力;了解相关硬件调测仪器的使用方法和测试仪器:万用表、数字示波器、逻辑分析仪等;根据岗位对从业者的知识技能、工作的情感态度要求,单片机课程教学应当围绕岗位的要求、岗位的组成环节来提出教学的能力目标和知识系统的构建方式。
《单片机技术应用》是机电技术应用三年制中职专业设置的必修课程之一,是一门集合了电力电子知识、传感器知识和自动控制知识于一体的课程。
课程从工作过程分析出发,根据企业机电岗位岗位,职业能力需求,使课程的目标、内容、设计和评价贴近真实的工作岗位的需求,培养学生胜任实际工作岗位的能力。
工作项目是课程实施的载体,《单片机技术应用》课程的工作项目的内容选取应当具备以下特点:选用典型的单片机控制系统作为开展教学活动的载体;工作项目中应当使用岗位常用的编译软件;工作项目应当尽量使用单片机控制系统常用的器件,例如:主流单片机芯片、各种传感器、电机;工作项目中应当包含典型单片机技术应用的安装、调试、维护和维修各个完整的工作过程。
《单片机技术应用》本课程开设一学期,教学课时数为80学时,4学分。
单片机应用技术教案五、讲授新课一、 AT89S51单片机的最小系统单片机的最小系统就是能让单片机工作起来的一个最基础的硬件系统,它由单片机芯片(如AT89S51)、复位电路和外接晶体振荡电路组成。
1.振荡电路——让单片机活起来的心脏AT89S51内部具有振荡电路,只需在18脚和19脚之间接上石英晶体,给单片机加上工作所需直流电源,振荡器就开始振荡,单片机也开始工作起来。
MCS-51单片机时钟产生方式a)内部振荡方式b) 外部时钟方式2.复位电路——恢复初始状态值复位电路就是在RST端(9脚)外接的一个电路,目的是当单片机上电开始工作时,内部电路从初始状态开始工作,或者在工作中要想人为让单片机重新从初始状态开始工作。
MCS-51单片机复位电路a)常规复位电路b) 看门狗复位电路3.最小系统电路五、讲授新课二、系统联调的步骤和方法系统联调就是在根据设计要求分别完成系统硬件和软件设计后,将软件编译后写入硬件中,观察程序运行效果,进一步完善设计,以达到设计要求的过程。
1.系统联调流程2.软硬件联调方法(1)仿真器调试。
仿真器就是通过仿真头用软件来代替在目标板上的51芯片的器件,使用仿真器可以避免反复地烧写程序,不满意随时可以修改,在调试时可以采用“单步”“步入”“步越”“断点”“执行到光标处”等一系列调试手段,执行到程序的任一位置,并查看变量等,调试极为方便。
(2)编程器烧录调试。
编程器是把编译好的文件烧写到MCU芯片上去的一种设备,一般编程器都与其相应的编程器软件配合使用。
(3)ISP在线编程调试。
ISP(In-System Programming)即在系统可编程技术,指电路板上的单片机可以在需要时随时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,ISP下载方式的优点是无须频繁地插拔芯片,省时省力。
表面贴装的单片机芯片一般都支持ISP。
项目一认识单片机及单片机最小系统知识目标➢知道单片机的概念➢了解单片机的应用领域➢了解AT89S51单片机命名规则、封装形式和外形实物➢熟悉AT89S51单片机各引脚的功能➢了解单片机内部结构技能目标➢学会制作单片机最小系统➢了解单片机应用系统的建立过程自从1946年美国宾夕尼亚大学研制了世界上第一台数字电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)以来,计算机的发展经历了四个时代。
在短短的几十年中,已发展出大规模和超大规模集成电路的计算机,其运算速度每秒钟可达上万亿次以上。
近年来,计算机正朝着巨型化、智能化、网络化、微型化的方向发展。
微型化的发展也就是微型计算机的发展。
在微型计算机中,单片微型计算机(简称单片机)是其重要的成员。
单片机的发展也非常迅速,它依靠一定的硬件基础,根据特定环境,能完成一定的需求。
因其结构比较简单、工作任务针对性较强,使得在国民经济的各个领域中都能看见它的踪迹。
自从1974年美国仙童(Fairchild)公司运用计算机技术生产了世界上第一块单片机(F8)以来,在短短的几十年中,作为微型计算机中的一个重要分支,单片机的应用面极广,发展速度也很惊人。
任务一单片机的初步印象及应用领域随着计算机技术的发展,微型计算机应用越来越广泛,越来越多的电器也具有了“自动”、“智能”、“微电脑控制”等功能。
例如微电脑控制电磁炉、全自动洗衣机,智能电风扇等。
那么这些“自动”、“智能”、“微电脑控制”到底是什么呢?又怎么去实现的呢?能够实现这些功能的主角就是——单片机。
1.单片机名称由来所谓单片机,就是一块集成电路芯片。
它采用超大规模集成技术把具有数据处理能力(如算术运算、逻辑运算、数据传输、中断处理)的微型中央处理器(CPU)、随机存取数据存储器(RAM)、只读程序存储器(ROM)、输入/输出电路(I/O接口),甚至还包括振荡电路、定时计数器、串行通信接口(SCI)、显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)、脉宽调制电路(PWM),模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块芯片上,构成一个小而完善的计算机系统。
单片机最小系统实验报告
实验目的:
本实验目的是探究微处理器系统最小化原理并实际运用该原理设计一个基于单片机主控的最小系统,用来分析各部件之间的作用以及学习计算机系统的操作。
实验设备:
1.单片机主芯片:亚宝半导体C02晶振
2.外部电路元器件:2个8位数据输入输出口,4个4位数据的输入输出口,4个开关,10K水银温度计,7个键盘,1个指示灯。
实验步骤:
1. 设计单片机最小系统电路:根据实验指导书绘制单片机最小系统电路图,接线涉及到的所有元器件,并标注出每个元器件的引脚号。
2. 编写相关的程序:根据实验的要求,编写相关的CH02语言程序来完成IO口的输入输出功能。
3. 上传程序:将编写的程序用串口烧录到单片机内存中
4. 测试程序:检查所有的管脚,检查程序的正确性,根据程序要求使用按键输入信号,测试输出结果。
实验结果:
在实验过程中,我发现单片机最小系统电路设计较为简单,只需要有基本的电路和编程知识,即可完成本次实验。
经过多次修改和测试,我可以得出程序正确运行的结论。
经过本次实验,我深刻理解了计算机系统的结构,学会了io口的编程,还认识了有关电子元器件的基本用途和功能,研究了系统的最小化原理,以及其背后的道理。
更重要的是,本次实验提高了我的动手能力和分析问题的能力。
单片机最小系统单片机最小系统是指以单片机为核心,配以必要的外围电路,实现一定功能的电路系统。
它通常包含单片机、电源、时钟电路、复位电路和程序存储器等部分。
下面将详细介绍单片机最小系统的构成和特点。
单片机:单片机是整个系统的核心,它负责数据处理和控制信号输出。
常用的单片机型号有AT89CPIC16F877A等。
电源:为单片机提供电能,一般采用直流电源,如5V、3V等。
时钟电路:为单片机提供时钟信号,常用的时钟芯片有0592MHz和4MHz等。
复位电路:当单片机出现程序跑飞或异常情况时,可以通过复位电路使单片机重新启动。
常用的复位芯片有MAX811等。
程序存储器:用于存储单片机程序,常用的存储器有EPROM、EEPROM 和Flash等。
结构简单:单片机最小系统以单片机为核心,配以外围电路,结构简单,易于实现。
功能灵活:通过编程,单片机可以实现各种不同的功能,如数据采集、控制输出、通信等。
可靠性高:由于单片机最小系统结构简单,所以其可靠性较高,适用于各种工业控制和智能家居等领域。
成本低廉:单片机最小系统的硬件成本较低,适用于各种低成本应用场景。
单片机最小系统是一种简单、灵活、可靠且低成本的电路系统,广泛应用于各种嵌入式系统开发中。
随着物联网、智能家居等领域的快速发展,单片机最小系统的应用前景也将更加广阔。
在嵌入式系统和智能硬件领域,单片机最小系统作为一种基本的控制器单元,具有广泛的应用价值。
本文将介绍单片机最小系统的设计与应用,包括系统设计、系统应用和系统优化等方面的内容。
单片机最小系统通常由微处理器(MCU)、电源电路、时钟电路和复位电路等组成。
在设计单片机最小系统时,需要根据具体的应用需求选择合适的微处理器,并搭建相应的电源电路、时钟电路和复位电路。
单片机最小系统的架构设计应考虑应用需求和系统可靠性。
一般而言,系统架构应包括以下几个部分:(1)微处理器:作为系统的核心,微处理器负责数据计算、处理和传输等任务。
单片机最小系统讲解单片机(Microcontroller Unit,简称MCU)是指在一个芯片上集成了微处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等功能模块的专用集成电路。
单片机由于体积小、功耗低、成本低等优势,广泛应用于各种电子设备中。
而单片机的最小系统是指将单片机与必要的外部电路组合在一起,以实现单片机的基本功能。
本文将对单片机最小系统进行详细讲解。
一、单片机最小系统的组成单片机最小系统主要由单片机芯片、晶振、电源电路和复位电路等组成。
1. 单片机芯片单片机芯片是单片机最核心的部分,它集成了微处理器核心、存储器和各种外设接口等功能单元。
单片机芯片根据不同的应用需求,有不同的型号和规格可供选择。
2. 晶振晶振是单片机最小系统中的重要组成部分,它提供了单片机系统的时钟信号。
单片机通过时钟信号来同步各种操作,保证系统的正常运行。
3. 电源电路电源电路为单片机提供稳定的电源供电,保证单片机系统的正常工作。
一般情况下,单片机最小系统采用直流电源供电,可以是电池或者是稳压电源。
4. 复位电路复位电路是单片机最小系统中的另一个重要组成部分,它用于保证单片机系统在上电或者复位时,能够正常启动和初始化。
复位电路通常由电源复位电路和外部复位电路组成。
二、单片机最小系统的工作原理单片机最小系统的工作原理主要分为以下几个步骤:1. 上电初始化当单片机系统上电或者复位时,复位电路将在系统满足工作电压条件后,发送复位信号给单片机芯片。
单片机芯片接收到复位信号后,将会执行初始化动作,包括清除寄存器和设置初始值等。
2. 系统时钟初始化在上电初始化完成后,单片机系统将会初始化系统时钟。
系统时钟一般由晶振提供,并通过时钟分频器对时钟信号进行分频处理,以产生单片机内部各个模块需要的时钟信号。
3. 程序执行经过上电初始化和系统时钟初始化后,单片机系统就进入了正常的工作状态。
此时,单片机将开始按照程序内存中的指令顺序执行各种操作。
程序由程序员编写,并存储在单片机的闪存或者RAM中。
单片机最小系统介绍什么是单片机最小系统单片机最小系统是指单片机芯片以及其必要的周边电路组成的一个完整的系统。
单片机芯片是一种集成电路,其中包含了处理器核心、存储器、I/O接口等基本功能。
而单片机最小系统则包含了单片机芯片外所需的电源、晶振、复位电路等必要的辅助元件。
单片机最小系统在嵌入式系统开发中起着至关重要的作用。
它可以提供稳定可靠的电源供应,为单片机芯片提供工作所需的电压和电流;晶振则提供了系统的时钟信号,为单片机的运行提供时序基准;复位电路可以确保系统在上电时能够正确地初始化。
单片机最小系统的组成一个典型的单片机最小系统由以下几个方面的组件构成:1.单片机芯片:单片机最小系统的核心部件,通常由一块集成电路芯片组成,包含处理器核心和各种外设接口。
2.电源电路:用于为单片机芯片提供电源电压和电流的电路。
电源电路通常由稳压电路和滤波电路组成,保证单片机工作时的电源稳定性和可靠性。
3.晶振电路:用于提供单片机系统的时钟信号的电路。
晶振电路通常由振荡器和晶振组成,产生稳定的时钟信号,为单片机的运行提供精确的时序基准。
4.复位电路:用于在单片机上电时进行初始化的电路。
复位电路通常由复位电路芯片和复位电路电源组成,确保单片机在上电时可以正确地初始化。
5.外设接口电路:用于与外部设备进行通信的接口电路。
外设接口电路通常包括串口、并口、GPIO等接口,可以连接各种外部设备,如键盘、显示器、传感器等。
单片机最小系统的工作原理单片机最小系统工作的基本原理是:电源电路为单片机芯片提供稳定的电源电压和电流;晶振电路提供稳定精确的时钟信号;复位电路控制芯片在上电时进行初始化;外设接口电路与外部设备进行通信。
单片机芯片通过电源电路获得工作所需的电源,电源电路通过稳压电路和滤波电路来保证电源的稳定性和可靠性。
晶振电路通过振荡器和晶振来产生稳定的时钟信号,提供系统的时序基准。
复位电路在单片机上电时发送复位信号,使单片机处于初始状态。
单片机最小系统在电子世界中,单片机就像是一个小巧而强大的大脑,控制着各种设备的运行。
而单片机最小系统,则是这个大脑能够正常工作的最基本配置。
单片机最小系统通常包括单片机芯片、电源电路、时钟电路和复位电路这几个关键部分。
首先来说说单片机芯片。
这是整个系统的核心,它负责处理和执行各种指令。
不同型号的单片机具有不同的性能和特点,选择合适的单片机芯片要根据具体的应用需求来决定。
比如,如果需要处理大量的数据和复杂的运算,可能就需要选择性能较强的单片机;而对于一些简单的控制任务,性能稍低的单片机就能满足要求。
电源电路为单片机提供稳定的工作电压。
单片机通常需要一个特定的直流电压,一般常见的是 5V 或者 33V 。
电源电路的设计要保证电压的稳定性和纯净度,避免电压波动和杂波干扰对单片机工作造成影响。
这就好像是给人提供稳定的能量,才能保证身体的正常运转。
时钟电路就像是单片机的“心跳”节拍器。
它为单片机提供精确的时钟信号,决定了单片机执行指令的速度和时序。
时钟信号的频率越高,单片机的处理速度就越快,但同时也可能带来功耗增加和电磁干扰等问题。
因此,在选择时钟频率时,需要综合考虑系统的性能要求和实际应用场景。
复位电路则用于在系统启动时或者出现异常情况时,将单片机恢复到初始状态。
就好比我们在电脑死机的时候按下重启键,让系统重新开始正常工作。
为了让单片机能够与外部设备进行通信和交互,还需要一些扩展接口。
这些接口可以连接传感器、显示屏、按键等外部设备,实现丰富的功能。
在实际搭建单片机最小系统时,硬件电路的设计和布线非常重要。
要注意电路板的布局合理性,尽量减少线路之间的干扰和信号衰减。
同时,电子元件的选择也要保证质量可靠,以确保系统的稳定性和可靠性。
对于初学者来说,搭建单片机最小系统可能会遇到一些挑战。
比如,焊接技术不熟练可能导致虚焊、短路等问题;对电路原理理解不够深入可能会导致电路设计错误。
但只要有耐心,多学习,多实践,逐渐积累经验,就能成功搭建出一个稳定可靠的单片机最小系统。
51单片机最小系统原理
51单片机最小系统是指由51单片机芯片、时钟电路、复位电路和电
源电路等组成的最基本的硬件系统。
它是进行51单片机软件开发和运行
的基础,对于学习和应用51单片机技术来说非常重要。
下面将详细介绍
51单片机最小系统的原理。
1.51单片机芯片
51单片机是由英特尔公司推出的一种8位微控制器,是指基于哈佛
结构、具有复杂存储器结构和指令集的通用型单片机。
51单片机具有很
强的通用性,广泛应用于各种嵌入式系统和控制系统中。
常用的51单片
机芯片有AT89C51、AT89S52等。
2.时钟电路
时钟电路是指为51单片机提供稳定的时钟信号的电路。
由于51单片
机是以时序为基础进行工作的,因此时钟信号对于单片机的运行至关重要。
一般来说,时钟电路采用晶体振荡器作为时钟源,晶体振荡器的频率一般
为11.0592MHz。
时钟电路还包括电容和电阻等元件,用于保持晶体振荡
器的稳定性。
3.复位电路
复位电路是指对51单片机进行复位操作的电路。
当51单片机上电或
按下复位按钮时,复位电路会向单片机的复位引脚发送一个复位信号,使
单片机回到初始状态。
复位电路一般由电源滤波电路、复位电容和复位电
阻等元件组成。
4.电源电路
电源电路是指为51单片机提供稳定的电源电压的电路。
由于51单片机对电源电压的要求较高,一般在3.3V至5V之间,因此电源电路需要将输入的电源电压进行适当的处理,使其保持在合适的范围内。
电源电路一般由稳压电路、电容和电阻等元件组成。
单片机最小系统的原理
单片机最小系统是指由单片机、晶振、复位电路和稳压电源组成的基本硬件系统。
其原理是通过晶振提供时钟信号,使单片机按照一定的频率工作,通过复位电路对单片机进行初始化,保证系统的正确启动。
稳压电源则为单片机提供稳定的工作电压,保证系统正常运行。
具体原理如下:
1. 晶振:晶振作为系统的时钟源,通过产生规律的振荡信号来控制单片机的工作节奏。
晶振一般由晶体振荡器和电容、电阻等元件组成。
当电压施加在晶体上时,晶体会因为压电效应而发生振荡,产生稳定的频率信号,供给给单片机使用。
2. 复位电路:复位电路用于保证系统正常启动和单片机在出现异常情况下的复位。
当电源接通时,复位电路会向单片机的复位引脚提供一个低电平信号,使单片机处于复位状态,进行初始化操作。
当复位信号解除后,单片机开始正常工作。
3. 稳压电源:稳压电源为单片机提供稳定的工作电压。
单片机在工作过程中需要一定的电压供应,而供电电压的稳定性对于单片机的正常工作至关重要。
稳压电源通常由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成,通过将输入的交流电转化为稳定的直流电供给单片机使用。
通过以上几个基本硬件组成,单片机最小系统可以实现对于输入输出的控制、数据处理和存储等功能。
它是单片机应用开发
的基础,提供了一个可靠的硬件平台,方便对单片机进行编程和开发各种应用。
单片机最小系统课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解单片机最小系统的基本组成,掌握各部分功能及相互关系。
2. 学生能描述单片机的工作原理,了解指令执行过程。
3. 学生能运用C语言或汇编语言编写简单的程序,实现对单片机的控制。
技能目标:1. 学生能独立设计并搭建单片机最小系统电路,进行基本的程序下载与调试。
2. 学生能运用所学知识解决实际问题,具备初步的故障排查与处理能力。
3. 学生能够通过团队协作,共同完成一个具有实际应用价值的单片机项目。
情感态度价值观目标:1. 学生对单片机技术产生兴趣,认识到其在工程技术领域的重要性。
2. 学生在学习过程中,培养动手能力、创新意识和解决问题的能力。
3. 学生通过课程学习,树立科技改变生活的观念,增强社会责任感和使命感。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,以项目为导向,注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点:本年级学生已具备一定的电子技术基础,对单片机有一定了解,但实践经验不足。
教学要求:课程要求教师以讲解与实践相结合的方式进行教学,注重引导学生主动探究,培养学生的实际操作能力。
同时,关注学生的个体差异,提供有针对性的指导,确保每个学生都能达到课程目标。
通过课程学习,使学生将理论知识与实践相结合,提高综合运用能力。
二、教学内容1. 单片机基础理论:包括单片机的基本结构、工作原理、指令系统等,对应教材第一章内容。
- 单片机硬件组成- 指令执行过程- 中断系统与定时器2. 单片机编程语言:C语言与汇编语言基础,对应教材第二章内容。
- 数据类型、运算符与表达式- 控制语句与函数- 汇编指令与伪指令3. 单片机最小系统设计:包括硬件电路设计、程序下载与调试,对应教材第三章内容。
- 最小系统组成与原理- 常用接口电路设计- 程序下载与调试方法4. 实践项目:设计并实现一个具有实际应用价值的单片机控制系统,如温度控制器、智能小车等,结合教材第四章内容。
- 项目需求分析- 系统设计与电路搭建- 程序编写与调试- 系统测试与优化教学内容安排与进度:第一周:单片机基础理论第二周:单片机编程语言第三周:单片机最小系统设计第四周:实践项目设计与实施第五周:项目展示与总结在教学过程中,教师需根据学生的实际情况调整教学进度,确保学生能够充分理解和掌握所学内容。
单片机最小系统介绍什么是单片机最小系统单片机(Microcontroller Unit,简称MCU),是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出接口和时钟等主要部件的微型计算机系统。
在单片机中,最小系统是指最基本的电路配置,能够使单片机正常工作所需的最简单电路。
单片机最小系统的组成单片机最小系统主要由以下几个部分组成:1. 单片机单片机是整个系统的核心,它负责接收输入信号、进行数据处理并控制输出。
2. 晶振与时钟电路晶振和时钟电路为单片机提供稳定的时钟信号,使得单片机能够按照一定的时间间隔执行指令。
3. 复位电路复位电路用于对单片机进行复位操作,使其恢复到初始状态。
复位电路通常由电容、电阻和复位按钮等元件组成。
4. 电源电路电源电路提供单片机所需的电源电压,保证其稳定工作。
一般情况下,单片机最小系统采用直流电源供电。
5. 外部扩展电路外部扩展电路包括与单片机相连的输入/输出接口以及其他外设。
这些外设可以是LED灯、继电器、传感器等,用于与外界进行交互。
单片机最小系统的工作原理单片机最小系统的工作原理如下:1.当系统上电或复位时,复位电路会将单片机复位到初始状态。
2.外部晶振和时钟电路提供稳定的时钟信号,单片机根据时钟信号执行指令。
3.单片机根据输入信号对数据进行处理,并控制输出信号。
4.单片机通过输出接口与外部扩展电路连接,完成与外界的交互。
单片机最小系统的应用单片机最小系统广泛应用于各个领域,包括家电、汽车、工业自动化等。
以下是一些常见的应用场景:•家电控制:单片机最小系统可以用于家电产品的控制,例如智能灯控系统、空调控制系统等。
•汽车电子:单片机最小系统在汽车电子领域应用广泛,例如车载娱乐系统、车载导航系统等。
•工业控制:单片机最小系统在工业自动化中起着重要作用,例如工厂控制系统、自动化生产线等。
•仪器仪表:单片机最小系统可以用于各种仪器仪表的控制与数据处理,例如温度计、压力计等。
总结单片机最小系统是单片机正常工作所需的最简单电路配置。
单片机最小应用系统制作实训报告
首先,我选用了一块常见的8051单片机作为系统的核心芯片。
这款单片机具有强大的处理能力和丰富的外设接口,非常适合用于小型应用系统的开发。
然后,我进行了硬件的搭建。
首先,我将单片机与外部电源和晶振进行了连接,以提供运行所需的电源和时钟信号。
接下来,我通过GPIO口将单片机与LED灯连接,以便控制LED的亮灭。
为了简化系统的搭建,我直接使用了面包板进行连接,并通过杜邦线将各个元件连接在一起。
在硬件搭建完成后,我转入软件部分的开发。
首先,我使用Keil软件进行编写和调试单片机的程序。
我采用了C语言作为开发语言,编写了一个简单的程序,用于控制LED灯的亮灭。
程序的基本逻辑是利用单片机的GPIO口输出高低电平信号,从而控制LED灯的开关。
经过多次调试和修改,我最终成功地实现了LED灯的亮灭控制。
当单片机输出高电平信号时,LED灯会亮起;当单片机输出低电平信号时,LED灯会熄灭。
这样,我就成功地完成了最小应用系统的制作。
通过这次实训,我对单片机应用系统的制作过程和原理有了更深入的了解。
我学会了如何选用合适的单片机、搭建硬件系统、编写程序并进行调试。
我也发现了在实际制作过程中可能出现的问题和解决方法。
这对提高我对单片机应用系统的开发能力非常有帮助。
总之,通过这次实训,我成功地制作了一个单片机最小应用系统,并对该系统的制作过程和原理有了更深入的了解。
我相信这次实训经验对我的学习和将来的工作都将有所帮助,我会继续深入学习和探索单片机应用系统的开发。
项目一认识单片机及单片机最小系统知识目标知道单片机的概念了解单片机的应用领域了解AT89S51单片机命名规则、封装形式和外形实物熟悉AT89S51单片机各引脚的功能了解单片机内部结构技能目标学会制作单片机最小系统了解单片机应用系统的建立过程自从1946年美国宾夕尼亚大学研制了世界上第一台数字电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)以来,计算机的发展经历了四个时代。
在短短的几十年中,已发展出大规模和超大规模集成电路的计算机,其运算速度每秒钟可达上万亿次以上。
近年来,计算机正朝着巨型化、智能化、网络化、微型化的方向发展。
微型化的发展也就是微型计算机的发展。
在微型计算机中,单片微型计算机(简称单片机)是其重要的成员。
单片机的发展也非常迅速,它依靠一定的硬件基础,根据特定环境,能完成一定的需求。
因其结构比较简单、工作任务针对性较强,使得在国民经济的各个领域中都能看见它的踪迹。
自从1974年美国仙童(Fairchild)公司运用计算机技术生产了世界上第一块单片机(F8)以来,在短短的几十年中,作为微型计算机中的一个重要分支,单片机的应用面极广,发展速度也很惊人。
任务一单片机的初步印象及应用领域随着计算机技术的发展,微型计算机应用越来越广泛,越来越多的电器也具有了“自动”、“智能”、“微电脑控制”等功能。
例如微电脑控制电磁炉、全自动洗衣机,智能电风扇等。
那么这些“自动”、“智能”、“微电脑控制”到底是什么呢?又怎么去实现的呢?能够实现这些功能的主角就是——单片机。
1.单片机名称由来所谓单片机,就是一块集成电路芯片。
它采用超大规模集成技术把具有数据处理能力(如算术运算、逻辑运算、数据传输、中断处理)的微型中央处理器(CPU)、随机存取数据存储器(RAM)、只读程序存储器(ROM)、输入/输出电路(I/O接口),甚至还包括振荡电路、定时计数器、串行通信接口(SCI)、显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)、脉宽调制电路(PWM),模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块芯片上,构成一个小而完善的计算机系统。
这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
这样一块集成电路具有一台计算机的基本功能,因而被称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),简称“单片机(SCM)”,也被称为微控制单元或者微控制器(MCU),MCU(Micro Controller Unit)。
所以,单片机就是一台芯片级的微型计算机。
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,可以通过软件控制来实现,并能够实现智能化。
现在单片机的应用领域非常广泛,其应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益,更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。
它是控制技术的一次革命,是一座重要的里程碑。
图1-1-1 各种各样的单片机2.单片机的应用领域单片机广泛应用于家用电器、数码电子产品、医用电子设备、智能仪器仪表、计算机网络和通信、实时工业生产管理及过程控制等领域,大致可分为以下几个范畴。
1、在家用电器/数码电子产品中的应用现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,大到电冰箱、洗衣机、空调、彩电、电饭煲,小到笔记本电脑、数码摄像/照相机、智能手机等,无所不在。
家用电器是单片机的一个重要应用领域,前景十分广阔。
图1-1-2列出了一些现在市面上较流行的家电、码数产品。
图1-1-2 单片机在洗衣机等家用电器中的应用2、在医用电子设备中的应用单片机在医用设备中的用途也相当广泛,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。
图1-1-3 单片机在过敏皮试仪、超声波诊断仪、X光机等医疗器设备中的应用3、在智能仪器仪表上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、元素和压力等物理量的测量。
采用单片机控制可使仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比采用电子或数字电路要更加强大。
例如,精密的测量设备(功率计、示波器和各种分析仪等)。
图1-1-4是一个PH/ORP仪表,用于环境监测、工矿企业、科学研究、水产养殖场等场合的pH值的测定并经内部处理后显示在LCD显示屏上。
图1-1-4 单片机在智能仪器仪表中的应用4、在计算机网络和通信中的应用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、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信系统,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。
图1-1-5 数字程控电话图1-1-6阿尔卡特朗讯会议电话5、在实时工业生产管理及过程控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统和数据采集系统。
例如,工厂生产线的智能化管理、生产设备的智能化控制、各种报警系统与计算机联网构成二级控制系统等。
此外,单片机在工商、金融、科研、教育和国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
任务二 MCS-51系列单片机外部引脚及功能1.单片机的封装形式MCS-51系列单片机的封装形式主要有三种:PDIP、PLCC、TQFP。
以AT89S51型号为例,封装形式如图1-1-7(a)、1-1-7(b)、1-1-7(c)。
图1-2-1(a) PDIP封闭形式图1-2-1(b) PLCC封闭形式图1-2-1(c) TQFP封闭形式2.单片机的外部引脚及其功能MCS-51系列单片机中各类型的端子是相互兼容的,用HOMS工艺制造的单片机大多采用40端子双列直插(DIP )封装。
当然,不同芯片之间的端子功能会略有差异,在设计、应用时应当注意。
MCS-51是高档8位单片机,但由于受到集成电路芯片引脚数目的限制,会有很多引脚具有第二功能。
以AT89S51型号为例,MCS-51的引脚如图1-1-8所示,40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制总线和I/O 引脚。
(RXD)P3.0(TXD)P3.1RST P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.712346789101112131415161718192039383736353433323130292827262524232221405MCS-51(INT0)P3.2(INT1)P3.3(T0)P3.4(T1)P3.5(WR)P3.6(RD)P3.7XTAL2XTAL1VSSP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0EA/VPP ALE/PROG PSEN VCC图1-2-2 MCS-51单片机外部引脚图各引脚的功能如下:1、电源引脚:VCC 和VSSVCC :电源输入端。
作为工作电源和编程校验,接+5V 。
VSS :接地端。
2、时钟振荡电路引脚:XTAL1和XTAL2在使用内部振荡电路时,XTAL1和XTAL2用来接石英晶体和微调电容,振荡频率为晶振频率,振荡信号送至内部时钟电路产生时钟脉冲信号:在使用外部时钟时,XTAL1和XTAL2用于接外部时钟源。
3、控制信号引脚:RST/VPD ,PROG /ALE ,PSEN 和V PP /EARST/VPD:RST为复位信号输入端。
当RST端保持两个机器周期以上的高电平时,单片机完成复位操作。
VPD为内部RAM的备用电源输入端。
当电源VCC一旦断电或者电压降到一定值时,可以通过VPD为单片机内部RAM提供电源,以保护片内RAM中的信息不丢失,且上电后能够继续正常运行。
ALE:ALE为地址锁存信号。
当访问外部存储器时,ALE作为低8位地址锁存信/PROG号。
PROG为片内EPROM编程时的编程脉冲输入端。
PSEN:外部程序存储器的读选通信号,当访问外部ROM时,PSEN产生负脉冲作为外部ROM的选通信号。
EA:EA为访问程序存储器的控制信号。
当EA为低电平时,CPU对ROM的访问限/V PP定在外部程序存储器;当EA为高电平时,CPU对ROM的访问从内部0~4KB地址开始,并可以自动延至外部超过4KB的程序存储器。
VPP为片内EPROM编程的21V电源输入端。
4、I/O口引脚:P0、P1、P2和P3P0口(P0.0~P0.7):第一功能是作为8位的双向I/O口使用,第二功能是在访问外部存储器时,分时提供低8位地址和8位双向数据。
在对片内EPROM进行编程和校验时,P0口用于数据的输入和输出。
P1口(P1.0~P1.7):8位准双向I/O口。
P2口(P2.0~P2.7):第一功能是作为8位的双向I/O口使用,第二功能是在访问外部存储器时,输出高8位地址A8~A15。
P3口(P3.0~P3.7):第一功能是作为8位的双向I/O口使用,在系统中,这8个引脚又具有各自的第二功能,如表1.1所示。
表1.1.1 P3口的第二功能P3引脚引脚名称及第二功能P3引脚引脚名称及第二功能P3.0 RXD 串行数据输入端P3.4 T0 定时/计数器T0外部输入端P3.1 TXD 串行数据输出端P3.5 T1 定时/计数器T1外部输入端P3.2 0INT外部中断0输入端P3.6 WR外部数据存储器写选通信号P3.3 1INT外部中断1输入端P3.7 RD外部数据存储器写选通信号任务三 MCS-51系列单片机内部结构简介与其他计算机一样,单片机的内部结构也主要是由中央处理器(CPU )、存储器及输入/输出(并行/串行接口)等控制电路组成。
不同的是,单片机将这些主要部件都集中在一个芯片内,使该芯片具备一台计算机所需的较为完整的硬件系统。
如图1.3所示为MCS-51系列单片机内部结构图。
图1-3-1 MCS-51系列单片机内部结构图从图1-1-9可以看出,MCS-51系列单片机的内部结构包含:振荡/分频器、中央处理器(CPU )、程序存储器(ROM )、数据存储器(RAM )、中断控制系统、定时器/计数器、扩展功能控制电路、并行接口电路(I/O 口)和串行接口电路,它们通过内部总线有机地连接起来。
1.振荡/分频器振荡器是产生时基脉冲信号的发源地,它为单片机内所有功能部件提供统一而精确的基准脉冲信号,是单片机执行各种动作和指令的时间基准,如果没有基准脉冲信号,单片机将失去执行指令的动力与时序。
MCS-51系列单片机的时钟电路有两种方式:内部时钟振荡方式和外部时钟振荡方式,如图1-1-10(a)、(b)所示。