MCS51单片机最小系统设计课件

单片机应用领域： 测控系统、智能仪表、智能接口、办公自动化、 光机电一体化设备、通讯设备、网络设备、汽车 电子、消费类电子产品、智能楼宇设备……
单片机的多元化发展： Intel Motorola Philips Atmel Siemens NS LG Winbond Microchip EPSON NEC Cypress Dallas Oki Fairchild Fujitsu Hitachi SAMSUNG……
Vcc, GND
2
XTAL1, XTAL2
2
RESET
1
EA/Vpp
1
ALE/PROG
1
PSEN
1
P0.0—P0.7
8
P1.0—P1.7
《基本交通灯系统》教学课件
单片机与计算机之异同（1） 组成：
CPU(进行运算、控制) RAM(数据存储器) I/O口(串口、并口等) ROM(程序存储器) PC机： 上述部件以芯片形式安装在主板上。 单片机：上述部件被集成到单芯片中。
通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/光驱、 音箱、打印机、扫描仪…等外设。 单片机则只是一片集成电路。（……100、48、 40、32、28、20、16、8条引脚）。
《单片机最小系统设计》
——基本交通灯系统
主讲教师： 祝玲
《基本交通灯系统》教学课件
有关本课程学习的几点建议
本课程的前期基础课程是数字电路与微机原理 本课程是一门实践性、应用性很强的学科 硬件/软件同样重要、不可偏废 实践＋理论＋实践的学习方法
《基本交通灯系统》教学课件
系统设计过程： 1、确定设计任务书 （总体设计方案→详细设计方案→电路图） 2、编写程序 （程序流程图→ 编写程序） 3、调试和测试程序 （软件调试→ 仿真调试→ 产品测试）

具体应用包括智能照明、智能安防、智能环境监测等，通过 单片机与传感器、执行器等设备的配合，实现对家居环境的 智能调节和控制。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统是单片机最小系统的重要应用领域之 一，通过单片机实现对工业设备的自动化控制，提高生产 效率和产品质量。
具体应用包括自动化生产线控制、工业机器人控制等，通 过单片机与各种传感器、执行器等设备的配合，实现对工 业设备的精确控制和自动化操作。
上电复位是指单片机上电后自 动进行复位操作；人工复位则 是通过手动按下复位按钮进行 复位。
复位电路的设计需要考虑单片 机的复位要求以及稳定性。
存储器扩展电路设计
单片机内部存储器容量有限，当需要存储大量数 据时需要进行外部存储器扩展。
常用的外部存储器扩展芯片有RAM、EEPROM、 Flash等类型。
单片机最小系统在物联网中的应用前景
01
02
03
智能家居控制
单片机最小系统可以作为 智能家居控制的核心，实 现家电的远程控制和自动 化控制。
智能农业监测
单片机最小系统可以用于 监测农田环境参数，实现 精准农业和智能化农业管 理。
智能物流管理
通过单片机最小系统，可 以实现物流设备的智能化 管理，提高物流效率和降 低成本。
02
单片机最小系统的硬件设 计
电源电路设计
01
电源电路是单片机最小系统的能 源供给部分，为整个系统提供稳 定的直流电压。
02
常用的电源电路有线性电源和开 关电源两种类型。
线性电源电路简单，但效率较低 ，发热量大；开关电源效率高， 但电路复杂。
03
电源电路的设计需要考虑单片机 的功耗、工作电压和稳定性要求
《单片机最小系统》ppt课 件

128字节。
• 片内程序存储器ROM，对于89C5l单片机而言，容量是
4KB(4096)单元Flash闪速存储器。
• 4个8位的并行I/O口，分别是P0、P1、P2和P3。 • 2个16位的定时/计数器。 • 中断结构。 • 一个可编程全双工通用异步接收发送器UART。 • 一个片内振荡器用于时钟的产生。 • 可以寻址64 KB外部程序存储器和外部数据存储器的总线
单片机最小系统应用
第二部分
单片机编程与实现
知识补充
• 知识一 AT89C51单片机内部结构介绍 • 知识二 单片机存储器结构介绍 • 知识三 单片机最小系统介绍 • 知识四 单片机C语言基础知识介绍
单片机最小系统应用
单片机编程与实现
知识一 AT89C51单片机内部结构介绍
1．AT89C51性能
（1）AT89C51主要性能参数
成对应的ASCII码存于片内RAM 23H、24H单 元中。
• 使用Keil开发软件仿真结果。
单片机最小系统应用
第一部分
单片机编程与实现
功能设计
• 单片机：搭建单片机最小系统，保证单片
机能正常工作。
• 数值转换：实现数值转换，必须先了解单
片机的数据存储体系，再将指定存储单元 的数据转换为BCD码，最后将BCD码转换 为ASCII码。
2．控制器
89C51CPU中的控制器包括程序计数 器PC、指令寄存器、指令译码器、振荡器 和定时电路等。
单片机最小系统应用
单片机编程与实现
知识二 单片机存储器结构介绍
MCS-51单片机系统的存储器结构及地址空间
1.MCS-51单片机存储器可分为5类：片内程序存储器， 片外程序存储器，片内数据存储器，特殊功能寄存器，片 外数据存储器。

单板机
1.1单片机应用系统的组成
单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。 早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统， 现在已很少使用。
1.1单片机应用系统的组成
◆单片机
单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简 称单片机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种 功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、存储器 （memory）、基本输入/输出(Input/Output，简称I/O)接口 电路、定时/计数器和中断系统等，都制作在一块集成芯片上， 构成一个完整的微型计算机。单片机内部基本结构如图所示。 由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故 又称为微控制器(Micro-Controller Unit，简称MCU)。
1.1单片机应用系统的组成
4.单片机应用系统
单片机应用 系统
单
接
片＋ 口
机
电
路
及
硬外 件设
等
＋
软 件
单片机应用系统由硬件和软 件组成
硬件是应用系统的基础
软件是在硬件的基础上对其 资源进行合理调配和使用， 从而完成应用系统所要求的 任务，二者相互依赖，缺一 不可
1.1单片机应用系统的组成
5.学单片机需要什么基础？
1.2 MCS-51系列单片机组成结构
对单片机的控制，其实就是对I/O口的控制，无论单片机 对外界进行何种控制，或接受外部的控制，都是通过I/O 口进行的。 51单片机总共有P0、P1、P2、P3四个8位双向输入输出端 口，每个端口都有锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。 4个I/O端口都能作输入输出口用，其中P0和P2通常用于 对外部存储器的访问。每个I/O口既可以按位操作使用单 个引脚，也可以按字节操作使用8个引脚。

四、电路板制作中的几点说明
1、单片机中没有用到的I/O口必须引出，以便于日后的扩展应用。 2、按键不应超过16个。 3、数码管设计为8位，实际制作时安装4位，剩余的4位等需要时再安装。 4、数码管用插座安装，不要直接焊接在电路板上。 5、注意电路板的布局，疏密合理。 一般数码管在电路板的上方，按键在电路板的下方，单片机在电路 板的中心位置。特别注意单片机周围应留出一定的空间，以便于仿真头 的使用。 电源引入脚放置在电路板的左上角，并注意接好去耦电容，也可以 加上电源指示二极管。 I/O口必须引出插座可以放置在电路板的左侧或右侧。 6、晶振电路应尽量靠近单片机。
外部时钟 XTAL1
XTAL2
XTAL2
15～45pf×2
1～12MHz（MCS-51） 0～24MHz（Atmel-89C）
3、 复位和复位电路
RESET: 复位端 （正脉冲有效，宽度> 2个机器周期）
+5V Vcc 10uF RST 10K GND 上电复位 10K GND 手动&上电复位 1K +5V 10uF Vcc
MCS51单片机最小系统设计
一、任务与要求
应用89C51（52）单片机设计并制作一个单片机最小 系统，达到如下基本要求： 1、具有上电复位和手动复位功能。 2、使用单片机片内程序存储器。 3、具有基本的人机交互接口。按键输入、LED显示功能。 4、具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路 板连接。
1、引脚图
2、典型应用电路图
3、使用注意
（1）数码管必须是共阴式的，不能直接使用共阳式的。 （2）R9～R16 是限流电阻，典型值是270Ω。 （3）为了使键盘扫描得以正常进行，下拉电阻R1～R8 和位选电阻R17～R24 是必须的。 它们之间还要遵从一 定的比例关系，比值在5:1到50:1 之间，典型值是10:1。 下拉电阻取值范围在10～100KΩ，位选电阻取值范围在 1～10KΩ。 （4）在多数应用当中可能用不到太多的按键，建议按列裁 减键盘，则相应列的位选电阻可以省略

《单片机最小系统》 PPT课件
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• 单片机最小系统概述 • 单片机最小系统硬件设计 • 单片机最小系统软件设计 • 单片机最小系统调试与测试 • 单片机最小系统进阶应用 • 单片机最小系统案例分析
01
单片机最小系统概述
单片机的定义与特点
总结词：核心组件
详细描述：单片机是一种集成电路芯片，集成了微处理器、存储器、输入输出接 口等核心组件，具有高性能、低功耗、易于编程等优点。
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THANKS
复位模块
总结词
确保单片机从初始状态开始工作
详细描述
复位模块用于在单片机出现异常时将 其恢复到初始状态，保证程序的正常 运行。复位电路可以采用上电自动复 位或按键复位方式，根据实际需求进 行选择。
JTAG调试接口
总结词
用于程序调试和烧写
详细描述
JTAG调试接口是一种常见的单片机调试接口，通过它可以将程序下载到单片机中进行 调试和烧写。JTAG接口由多个数据线组成，可以实现单步调试、断点调试等多种功能
机器人、自动化等领域。
案例二：基于单片机的智能家居控制系统
总结词
智能家居控制系统是单片机最小系统在 家庭智能化方面的应用，通过单片机实 现对家居设备的智能化控制。
VS
详细描述
智能家居控制系统以单片机为核心，通过 与各类传感器、执行器等设备的连接，实 现对家居设备的智能控制。例如，通过温 度传感器实现自动调节室内温度，通过光 线传感器实现自动调节室内灯光亮度等。
，是单片机开发过程中必不可少的工具。
03
单片机最小系统软件设计
编程语言与开发环境
编程语言
C语言和汇编语言是常用的单片机编 程语言，它们具有高效、易读和可移 植性强的特点。

THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION第,FU5ZH页OU/共UN3IV4ER页SITY
一、单片机的硬件结构特点
电子设计竞赛.1.
及其最小应用系统
2 MCS-51 系列单片机的最小应用系统及其扩展
数字量检 （数字量 测 传感器）
光电隔离
EPROM 程序存储器
一、单片机的硬件结构特点及 其最小应用系统
时钟
电子设计竞赛.1.
CPU
程序 存储器
片内总线
数据 存储器
I/O口 4.24 典型单片机结构图
定时 计数器
THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION第,FU1ZH页OU/共UN3IV4ER页SITY
一、单片机的硬件结构特点 及其最小应用系统
模拟量检 （模拟量 测 传感器）
A/D
开关量检（开关量 测 传感器）
光电隔离
I/O
单 片 机
RAM 数据存储器
I/O
开关量控（继电器、 制 步进电机）
光电隔离
显示器
伺服驱动 （交、直流 控制 伺服电机）
I/O子系统
I/O
D/A
键盘
图4.26 单片机应用系统构成 基本系统
通用 外部 设备
外部设备
THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION第,FU6ZH页OU/共UN3IV4ER页SITY
软件设计：（4）初始化程序段b
电子设计竞赛.1.
MOV MOV MOV MOV MOV
WEI, D0, D1, D2, D3,

﹡无ROM（ROMLess）型，应用时要在片外扩展程序存储器；
﹡掩膜ROM（Mask ROM）型，用户程序由芯片生产厂写入； ﹡ EPROM（Erasable Programmable ROM）型，用户程序通过写 入装置写入，通过紫外线照射擦除；
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37
3、MCS-51单片机的内部结构
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35
该系列生产工艺有两种：
一是HMOS工艺（高密度短沟道MOS工艺）。 二是CMOS工艺（互补金属氧化物的MOS工艺）， 具有低功耗的特点。
在产品型号中凡带有字母“C”的即为CMOS芯片，不带 有字母“C”的即为HMOS芯片。
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在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式：
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12
8位单片机
• 是目前应用最广泛的单片机。 • 用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域。 • 1980年，美国Intel公司推出MCS-51系列单片机。 • MCS-51系列及其兼容机型
ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列 Philips公司的80C51、80C552系列 华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列 ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列 LG公司的GMS90/97低压高速系列 Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列 Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机
单 硅
一块芯片就成了一台计算机
单片机有体积小、功耗低、 价格低、控制功能强、性能价 格比高、易于推广应用等显著 优点。
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8
• 组成： • 性能: • 价格:
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MCS51单片机最小系统设计 单片机最小系统设计
一、任务与要求
应用89C51（52）单片机设计并制作一个单片机最小 （ ） 应用 系统，达到如下基本要求： 系统，达到如下基本要求： 1、具有上电复位和手动复位功能。 、具有上电复位和手动复位功能。 2、使用单片机片内程序存储器。 、使用单片机片内程序存储器。 3、具有基本的人机交互接口。按键输入、LED显示功能 3、具有基本的人机交互接口。按键输入、LED显示功能。 显示功能。 4、具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路 、具有一定的可扩展性，单片机 口可方便地与其他电路 板连接。 板连接。
二、单片机最小系统设计
1、最小系统概念 最小系统概念
单片机最小系统,或者称为最小应用系统 是指用最少的元 单片机最小系统 或者称为最小应用系统,是指用最少的元 或者称为最小应用系统 件组成的单片机可以工作的系统. 件组成的单片机可以工作的系统 51系列单片机来说 最小系统一般应该包括:单片机 系列单片机来说,最小系统一般应该包括 单片机、 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、按键输入、显示输出等。 晶振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。
3、 复位和复位电路 、
正脉冲有; 2个机器周期）
+5V Vcc 10uF 10uF RST 10K GND 上电复位 10K GND 手动&上电复位 手动 上电复位 1K RST +5V Vcc
4、EA/Vpp:
寻址外部ROM控制端/ 寻址外部ROM控制端/编程 ROM控制端 电源输入端。 电源输入端。 片内无ROM时必须接地 接地； 片内无ROM时必须接地； 片内有ROM时并应用时应当 片内有ROM时并应用时应当 时并应用时 接高电平； 接高电平； 对片内ROM编程时编程正电 对片内ROM编程时编程正电 ROM 源加到此端。 源加到此端。