浅析AT89S51单片机最小系统的设计与制作
作者：杨美荣
来源：《职业·中旬》2011年第04期
单片机最小系统，是指用最少的元件组成以单片机为核心元件的可以正常工作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。
下面我们设计单片机最小系统，实现的功能为八路流水灯，同时应具有上电复位和手动复位功能，并且使用单片机片内程序存储器存放用户程序。
一、原理图的设计
对51系列单片机来说，单片机要正常工作，必须具有五个基本电路：电源电路、时钟电路、复位电路、程序存储器选择电路、外围电路。
因此，单片机最小系统一般应该包括单片机、晶振电路、复位电路、外围电路等。
1.电源电路
单片机芯片的第40脚为正电源引脚VCC，一般外接+5V电压。
第20脚为接地引脚GND。
2.时钟电路设计
单片机是一种时序电路，必须要有时钟信号才能正常工作。
芯片的18脚（XTAL2）、19脚（XTAL1）分别为片内反向放大器的输出端和输入端，只要在18脚（XTAL2）和19脚（XTAL1）之间接上一个晶振，再加上2个30PF的瓷片电容即可构成单片机所需的时钟电路。
注意，当采用外部时钟时，19脚（XTAL1）接地，18脚（XTAL2）接外部时钟信号。
3.复位电路的设计
单片机芯片的第9脚RST（Reset）是复位信号输入端。
在开机或工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态等情况下都需要复位。
MCS-51系列单片机的复位靠外部电路实现，信号从RST引脚输入，高电平有效，只要保持RST引脚高电平2个机器周期，单片机就能正常复位。
常见的复位电路有上电复位电路和按键复位电路二种。
4.程序存储器选择电路
单片机芯片的第31脚（EA）为内部与外部程序存储器选择输入端。
当EA引脚接高电平时，CPU先访问片内4KB的程序存储器，执行内部程序存储器中的指令，当程序计数器超过0FFFH时，将自动转向片外程序存储器，既是从1000H地址单元开始执行指令；当EA引脚接低电平时，不管片内是否有程序存储器，CPU只访问片外程序存储器。
AT89S51内部有4KB的程序存储器，所以根据该脚的引脚功能，只有将该脚接上高电平，才能先从片内程序存储器开始取指令。
常见的程序存储器选择电路就是将第31脚直接接到正电源上。
5.外围电路的设计
单片机的主要控制功能是通过单片机的I/O口按不同时序输出不同的高低电平控制外部的电路实现特定的功能。
AT89S51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。
这四个口的电路结构不完全相同，使用也就有所区别。
依据单片机的P0、P1、P2、P3口的功能特点和单片机最小系统要实现简单的八路流水灯的功能，我们采用P1口作为控制八路流水灯的I/O口。
综合上面的电路设计， AT89S51单片机最小应用系统如图1所示。
本系统要实现的主要功能是八路流水灯，根据外围电路的设计，只需要通过指令控制单片机的第一个引脚输出低电平，就可以使第一个LED发光，然后延时一段时间，再点亮第二个LED发光，延时一段时间，依次类推，直到第八个LED发光，延时一段时间后重复上面的过程。
采用汇编语言编写八路流水灯程序如下：
ORG0000H ；起始伪指令ORG，指示随后的指令代码从0000H地址单元开始存放。
LJMPSTART ；跳转到标号START处去执行。
ORG0030H ；起始伪指令ORG，指示随后的指令代码从0030H地址单元开始存放。
START：MOV P1，#11111110B；点亮第一个LED。
LCALL DELAY；调用延时子程序，起到延时的作用。
MOV P1，#11111101B；点亮第二个LED。
LCALL DELAY；调用延时子程序，起到延时的作用。
MOV P1，#11111011B；点亮第三个LED。
LCALL DELAY；调用延时子程序，起到延时的作用。
MOV P1，#11110111B；点亮第四个LED。
LCALL DELAY；调用延时子程序，起到延时的作用。
MOV P1，#11101111B；点亮第五个LED。
LCALL DELAY；调用延时子程序，起到延时的作用。
MOV P1，#11011111B；点亮第六个LED。
LCALL DELAY；调用延时子程序，起到延时的作用。
MOV P1，#10111111B；点亮第七个LED。
LCALL DELAY；调用延时子程序，起到延时的作用。
MOV P1，#01111111B；点亮第八个LED。
LCALL DELAY；调用延时子程序，起到延时的作用。
LJMP START ；跳转到标号START处去执行，循环上面的过程。
DELAY:MOV R7，#250;延时子程序开始，传送延时常数250给R7保存。
D1:MOV R6，#250 ;传送延时常数250给R6保存。
D2:DJNZ R6，D2 ；进入内循环，执行该条指令250次后顺序执行。
DJNZ R7，D1；进入外循环，执行该指令250次后顺序执行。
RET；子程序返回指令，返回到调用指令LCALL下一条指令处执行。
END ；结束伪指令，说明程序到此结束。
三、元件清单
电阻（220 ）9个、电阻（10K）1个、电解电容（10UF）1个、瓷片电容（30PF）2个、发光二极管（ 3MM）1个、晶振（12MHz）1个、单片机芯片（AT89S51）1块、4.5V电池盒（1.5X3V）1个且配3节电池、万能板电路版（15*17CM）1块、紧锁座（DIP 40脚）1只、常开触点开关1只。
四、制作与调试
1.硬件电路的焊接步骤。
（1）对所有元件进行检测，确保每个元件的质量。
（2）在万能板上依据单片机最小应用系统原理图设计PCB电路图。
（3）依据PCB电路图，先焊接振荡电路，再焊接外围电路，复位电路，电源电路。
2.写程序
把程序写入单片机芯片中。
3.调试程序
把写有程序的芯片装在单片机最小系统上，接上电源，即可观测到八路流水灯的效果。
如果不成功，那我们应该从下面几方面来检测：检测每条PCB板上的焊接走线是否有短路、断路、虚焊等焊接故障；用万用表检测电源是否接通，复位电路、振荡电路是否正常；检测P3口或P2口的空闲电压是否有5V电压。
（作者单位：江西省冶金技师学院）。
