51单片机 基础电路

一、51单片机的硬件结构1. 硬件结构框图说明：○1微处理器(CPU)：51单片机含一个8位CPU，与通用的CPU功能基本相同，含运算器和控制器，不仅可以字节处理，还可以位处理。

例如：未处理、查表、状态检测、中断处理等。

○2数据存储器(RAM)：51为128B，52为256B；片外最大可扩展到64K。

○3程序存储器(ROM/EPROM)：8031没有，8051有4K的ROM，8751有4K的EPROM；片外可扩展至64K。

○4中断系统：5个中断源，2级优先权。

○5定时器/计数器：2个16位定时/计数器，四种工作方式。

○6串行口：1个全双工串行口，四种工作方式。

可进行串口通信，扩展并行I/O口，多机通信等。

○7P1、P2、P3、P0口：四个8位并行I/O口。

○8特殊功能寄存器(SFR):共21个，对片内部件进行管理、控制、监视；实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。

2. 引脚排列(1)电源及时钟引脚○1电源引脚：Vcc(40脚)解5V电源、Vss(20脚)接地。

○2时钟引脚：两个始终引脚XTAL1、XTAL2外接晶振，或接晶体与片内反相放大器构成振荡器。

XTAL1(19脚)：内部反相放大器的输入端。

若接晶振则应接地；XTAL2(18脚)：内部反相放大器的输出端。

若采用外部时钟振荡器，该引脚接收时钟振荡信号。

(2)控制引脚○1RST/Vpd(9脚)：复位信号输入，高电平有效。

单片机运行时，此脚持续2个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平，就可复位。

平时应为0.5V低电平；Vpd为第二功能，备用电源输入端。

○2:ALE为地址锁存允许，正常工作时，ALE不断输出正脉冲信号。

当访问外部存储器时，ALE输出信号的负跳变沿用作低8位地址的锁存信号；PROG’为编程脉冲输入端。

○3PSEN’(Program Strobe Enable,29脚)：程序存储器允许输出控制端。

低电平是外部程序存储器选通。

引言概述：51单片机是一种常见的单片机型号，它具有广泛的应用领域和较高的使用率。

本教程旨在为初学者提供51单片机的入门知识和基础操作指南。

本文将介绍51单片机的基本概念，硬件配置，编程语言，程序以及常见问题解答。

通过学习本教程，读者可以对51单片机有一个全面的了解，并在实践中掌握其基本应用。

正文内容：1.51单片机基本概念介绍单片机的定义和类型，包括其基本构成和特点。

详细解释51单片机的命名由来，并介绍其典型应用场景。

探讨51单片机与其他单片机型号的区别和优势。

2.51单片机硬件配置介绍51单片机开发板的主要组成部分和功能。

讲解51单片机的复位电路、晶振电路以及外部扩展接口。

提供常见的硬件错误排查方法，如常见的电路连接问题和芯片供电问题。

3.51单片机编程语言简要介绍51单片机所支持的主要编程语言。

详细解释汇编语言和C语言在51单片机编程中的应用。

提供汇编语言和C语言的编译和调试方法，以及注意事项。

4.51单片机程序介绍不同的程序方法，如串口、ISP以及仿真器。

解释如何选择合适的方法和调试工具。

提供常见错误和解决方法，如速度慢、失败等问题。

5.51单片机常见问题解答回答常见的初学者问题，如51单片机如何上电启动、如何设置端口输入输出、如何控制LED等。

解决常见的编程问题和错误，如程序死循环、程序崩溃等。

提供进一步学习资源和推荐书籍，以帮助读者更深入地理解和掌握51单片机。

总结：通过本教程的学习，读者获得了对51单片机的基本概念、硬件配置、编程语言、程序以及常见问题解答等方面的全面了解。

无论是初学者还是有一定经验的工程师，都可以通过实践操作和进一步学习，掌握51单片机的基本应用和进阶技巧。

希望本教程能给读者带来实际帮助，并激发更多的学习兴趣和创造力。

引言概述：本文主要介绍了51单片机入门教程。

51单片机是一种非常常见的单片机，广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统中。

本文将详细介绍51单片机的基本原理、开发环境、编程语言以及常用功能及应用等方面的内容。

51单片机最小系统原理图一、简介51单片机是指Intel公司推出的一种8位单片机，其核心是Intel 8051架构。

51单片机具有强大的功能和广泛的应用领域，在电子制作和嵌入式系统设计中被广泛采用。

本文将介绍51单片机最小系统的原理图及其组成。

二、51单片机最小系统原理图51单片机最小系统由4个基本模块组成：单片机芯片、时钟电路、复位电路和电源电路。

下面将详细介绍每个模块的原理图和功能。

1. 单片机芯片单片机芯片是51单片机系统的核心部件，一般选择的是AT89C51或AT89S52芯片。

其原理图基本包括芯片引脚和外围电路连接方式。

根据具体需求，连接的外围电路可以包括输入输出端口、定时器/计数器、串行通信接口等。

单片机芯片是整个系统的控制中心，它通过引脚与其他模块进行通信和控制。

2. 时钟电路时钟电路提供稳定的系统时钟，是单片机系统正常工作的基础。

常用的时钟源有晶体振荡器和时钟发生器。

晶体振荡器通过外接晶体元件提供稳定的时钟信号，时钟发生器则通过内部电路产生常用的时钟频率。

时钟信号的频率取决于具体需求，一般常用的频率为11.0592MHz。

3. 复位电路复位电路用于初始化单片机系统，保证其在上电或复位时工作正常。

复位电路一般由复位按钮、电容和电阻组成。

当系统上电或复位按钮按下时，复位电路将向单片机芯片发送一个复位信号，使其返回到初始状态，并重新启动。

4. 电源电路电源电路为单片机系统提供电能，保证其正常运行。

电源电路一般由电源适配器、电源滤波器、稳压电路和电源指示灯组成。

电源适配器将交流电转换为直流电，并经过滤波器进行滤波，稳压电路确保系统供电电压稳定。

电源指示灯用于显示电源状态，通常为红色表示供电正常。

三、总结51单片机最小系统原理图包括单片机芯片、时钟电路、复位电路和电源电路。

单片机芯片是控制中心，时钟电路提供稳定的时钟信号，复位电路用于系统初始化，电源电路为系统提供电能。

这些模块相互配合，保证了单片机系统的正常运行。

51单片机原理介绍单片机是一种控制芯片，一个微型的计算机，而加上晶振，存储器，地址锁存器，逻辑门，七段译码器（显示器），按钮（类似键盘），扩展芯片，接口等那是单片机系统，以下是8051系列单片机原理和内部结构基础介绍外部引脚功能存储空间配置和功能片内RAM结构和功能特殊功能寄存器的用途和功能程序计数器PC的作用和基本工作方式I/O端口结构、工作原理及功能 时钟和时序 复位电路、复位条件和复位后状态 低功耗工作方式的作用和进入退出的方法§2-1 单片机原理简介和引脚功能一、内部结构二、引脚功能40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O 引脚。

⒈ 电源: ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V；⑵ VSS - 接地端；⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。

⒊ 控制线:控制线共有4根，⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

⑵ PSEN:外ROM读选通信号。

⑶ RST/VPD:复位/备用电源。

① RST（Reset）功能：复位信号输入端。

② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。

⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

① EA功能：内外ROM选择端。

② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。

⒋ I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。

P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。

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。

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。

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。

51单片机实验手册一、概述51单片机是一种经典的8位微控制器，具有广泛的应用领域。

本实验手册旨在提供详细的实验指导，帮助初学者快速入门，并为进一步的学习提供基础。

二、实验准备在进行51单片机实验之前，我们需要准备以下材料：1. 一块51单片机开发板2. USB数据线或者串口线3. 电脑及编程软件4. 面包板及对应的连接线5. 红、绿、蓝LED以及相应的电阻三、实验一：LED闪烁LED闪烁是最基础的实验之一，通过控制51单片机的I/O口状态，使LED灯交替亮灭。

1. 连接电路将51单片机的VCC引脚连接到正极，GND引脚连接到负极，将LED的长脚连接到P1.0引脚，短脚连接到GND引脚。

2. 编写程序使用C语言编写如下程序：```c#include <reg52.h>void main() {while(1) {P1 = 0x00; // P1置低电平，LED灯熄灭Delay(1000); // 延时1秒P1 = 0xFF; // P1置高电平，LED灯点亮Delay(1000); // 延时1秒}}void Delay(unsigned int t) {while (t--);}```3. 烧录程序将编写好的程序通过编程软件下载到51单片机中。

4. 运行实验将USB数据线或串口线连接到51单片机开发板和电脑，将开发板上的开关打开，观察LED灯的闪烁情况。

四、实验二：数码管显示通过控制51单片机的I/O口状态，驱动数码管显示数字。

1. 连接电路将51单片机的VCC引脚连接到正极，GND引脚连接到负极，将数码管的A、B、C、D、E、F、G引脚分别连接到P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6引脚。

2. 编写程序使用C语言编写如下程序：```c#include <reg52.h>unsigned char code segment[] = { // 数码管段码表0x3F, // 数字00x06, // 数字10x5B, // 数字20x4F, // 数字30x66, // 数字40x6D, // 数字50x7D, // 数字60x07, // 数字70x7F, // 数字80x6F // 数字9};void main() {unsigned int i;while(1) {for(i = 0; i < 10; i++) {P1 = segment[i]; // 依次在数码管上显示数字0-9 Delay(1000); // 延时1秒}}}void Delay(unsigned int t) {while (t--);}```3. 烧录程序将编写好的程序通过编程软件下载到51单片机中。

51单⽚机的光电计数器电路设计原理51单⽚机的光电计数器电路设计原理1.前⾔21世纪是信息时代，获取信息，处理信息，运⽤信息。

传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进⾏必要处理的基础技术，是获取信息和处理加⼯信息的⼿段，⽆法获取信息则⽆法运⽤信息。

传感与检测技术是⼀门知识⾯⼴、综合程度⾼、实⽤性很强的专业课程。

它从传感器的基本理论⼊⼿，着重讲叙传感器的结构与感测原理，传感器是⼀个⼆端⼝的装置，不同的传感器输⼊-输出特性不同，同⼀传感器适应不同的被测信号呈现的特性也有所不同。

尤其当被测信号为静态信号时两种状态下，传感器的输⼊-输出特性完全不同。

感测技术在许多新技术、新器件⾥都有应⽤，在课程安排上，以信息的传感、转换、处理为核⼼，从基本物理概念⼊⼿，阐述热⼯量、机械量、⼏何量等参数的测量原理及⽅法。

光电式传感器是将光信号转化为电信号的⼀种传感器。

它的理论基础是光电效应。

这类效应⼤致可分为三类。

第⼀类是外光电效应，即在光照射下，能使电⼦逸出物体表⾯。

利⽤这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。

第⼆类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。

这类器件包括各类半导体光敏电阻。

第三类是光⽣伏特效应，即在光线作⽤下，物体内产⽣电动势的现象，此电动势称为光⽣电动势。

这类器件包括光电池、光电晶体管等。

光电效应都是利⽤光电元件受光照后，电特性发⽣变化。

敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。

本课题利⽤AT89C51单⽚机，探讨⼀种简易光电计数器的设计思路。

2光电计数器的系统设计2.1系统硬件设计2.1.1⽅案选择由于单⽚机所具有的特性，它特别适⽤于各种智能仪器仪表，家电等领域中，可以减少硬件以减轻仪表的重量，便于携带和使⽤，同时也可能低存本，提⾼性能价格之⽐。

图2.1光电计数器总结构流程图2.1.2仪器各部分组成u稳压直流电源的实现（1）稳压直流电源原理图u传感器传感器为红外光电式传感器。

51单片机的基本结构及其主要组成部分51单片机是一种非常常见的嵌入式微控制器芯片，其被广泛应用于各种电子设备中。

其基本结构及其主要组成部分既是设计开发嵌入式系统的基础，也是学习51单片机的关键。

一、51单片机基本结构51单片机的基本结构主要包括存储器、CPU、输入输出接口以及时钟电路四个部分。

1. 存储器存储器是51单片机系统的一个重要组成部分。

其中包括的存储器主要有ROM、RAM和EEPROM，ROM用来存储程序代码，RAM用来存储变量和中间结果，EEPROM则可实现数据的存储。

2. CPUCPU是整个51单片机系统的核心部分，其主要功能是执行指令，负责程序的控制和各种数据的处理。

在51单片机中，CPU主要通过时钟信号不断地获取并执行程序指令。

3. 输入输出接口输入输出接口是将51单片机与外界连接的一个重要部分，也是实现嵌入式系统功能的关键。

其中包括并口、串口、SPI接口、I2C接口等等，用于处理外设的输入和输出信号。

4. 时钟电路51单片机的时钟电路用来提供时钟信号给CPU，并且用于控制各种外围设备和CPU执行指令的同步。

二、51单片机主要组成部分1. 程序存储器程序存储器是指ROM，其存储了单片机的程序代码。

在51单片机中，程序存储器可以分为两种类型：OTP（一次可编程）ROM和Flash ROM （可被反复擦写）。

在OTP ROM中，编程后的程序无法修改，而Flash ROM则可被反复擦写。

2. 数据存储器数据存储器是指RAM和EEPROM，用来存储程序中的变量和中间结果。

其中RAM用来存储临时数据，EEPROM则用于数据的存储，这些数据在掉电情况下也不会丢失。

3. 中央处理器中央处理器（CPU）是单片机最核心的部分，它负责执行程序中的指令并且控制其它硬件设备的工作。

4. 输入输出接口输入输出接口是将单片机与外部设备相互连接的途径。

在这些接口中，包括并口、串口、SPI、I2C等。

这些接口是为特定的设备开发的，包括LCD显示器、键盘及调制解调器等。

MCS-51单片机的基本结构XTAL1XTAL2VCC VSSMCS-51单片机的基本结构:1、微处理器CPU ：为8位的CPU ，且内含一个1位CPU （布尔处理器），不仅可以处理字节数据，还可以进行位变量的处理。

2、内部数据存储器（RAM ）：128字节片内RAM 。

（8052系列为256字节）3、内部程序存储器（ROM/EPROM/）:8031无此器件，8051为4KROM ，8751为4KEPROM 。

4、定时器/计数器：内含2个16位定时/计数器，具有四种工作方式。

5、串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。

6、中断控制系统：具有5个中断源，2级中断优先权。

7、P0、P1、P2、P3：为4个并行8位I/O 口。

8、特殊功能寄存器（SFR ）：共有21个，用于对片内各功能模块进行管理、控制、监视。

实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个特殊功能的RAM 区。

12346758910111213144039383735343633323130292827P1.0P1.1P1.4P1.3P1.2P1.5RST/VPD P1.7P1.6RXD P3.0TXD P3.1T0 P3.4T1 P3.5Vcc P0.0P0.3P0.2P0.1P0.4P0.6P0.5P0.7P2.7PSEN P2.6EA/VPP ALE/PROG 151617181920WR P3.6RD P3.7XTAL1XTAL2VSS262524232121P2.5P2.1P2.2P2.0P2.4P2.3INTO P3.2INT1 P3.389C511、电源、时钟电路VCC（40脚）—+5V电源VSS（20脚）—地XTAL1（19脚）—芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输入端。

XTAL2（18脚）—芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输出端。

MCS-51的时钟可由内部方式或外部方式产生。

1）内时钟方式利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2的引脚上外接定时元件，内部振荡器便能产生自激振荡，用示波器便可以观察到XTAL2输入的正弦波，定时元件可以采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路，连接方法如图2.2（a）所示。