一、什么是单片机? 二、单片机 原理与 特点 三、单片机 最小系统 四、...
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3.3 单片机 系统设计. 一、什么是单片机? 二、单片机 原理与 特点 三、单片机 最小系统 四、 单片机开发环境 五、单片机在智能玩具电路设计中应用举例. 一、什么是单片机?. ▲ 微型计算机常见的外形. 1 、微型计算机及微型计算机系统. 台 式 微 机. 立 式 微 机. 便 携 式 微 机. ▲ 微型计算机系统 ---- 硬件系统和软件系统两大部分组成. 微型计算机的硬件结构 ---- 微机硬件组成. 输 入 设 备. 输 入 接 口 电 路. 输 出 接 口 电 路. 输 出 设 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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单片机系统设计部分
一、什么是单片机? 二、单片机原理与特点 三、单片机最小系统
四、单片机开发环境
五、单片机在智能玩具电路设计中应用举例
3.3 单片机系统设计
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单片机系统设计部分
1 、微型计算机及微型计算机系统
▲ 微型计算机常见的外形
立 式 微 机 便 携 式 微 机台 式 微 机
一、什么是单片机?
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单片机系统设计部分
▲ 微型计算机系统 ---- 硬件系统和软件系统两大部分组成
微型计算机的硬件结构 ---- 微机硬件组成
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单片机系统设计部分
输入设备
输出设备
输入接口电路
输出接口电路
运 算 器控 制 器
存 储 器
硬件系统
CPU
微型计算机的硬件结构 ---- 内部结构
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单片机系统设计部分
输入设备
输出设备
输入接口电路
输出接口电路
运 算 器控 制 器
存 储 器
硬件系统
CPU
微型计算机的硬件结构 ---- 内部结构
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单片机系统设计部分
微型计算机系统
输入设备
输出设备
输入接口电路
输出接口电路
运 算 器控 制 器
存 储 器
硬件系统
CPU
+
软
件
系
统
硬件系统 ---- 构成微机的实体和装置。
软件系统 ---- 微机系统所使用的各种程序的总称。
硬件系统和软件系统共同构成实用的微机系统,两者是相捕相成、缺一不可的。
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单片机系统设计部分
微型计算机系统
输入设备
输出设备
输入接口电路
输出接口电路
运 算 器控 制 器
存 储 器
硬件系统
+
软
件
系
统
单片微型计算机是指集成在一个芯片上就构成了微型计算机、简称为单片机。 ---- 单片机实质上就是一个芯片。
2 、单片微型计算机
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单片机系统设计部分
单片机内部结构示意图
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单片机系统设计部分
3 、单片机应用系统及组成 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。
这部分的重点 :1). 掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。2). 掌握相关智能玩具电路的硬件和软件设计与调试的基本技能。
+软
件
单片机
+
接口电路及外设等
硬 件
我们有了微型计算机以后,是否要安装什
么 ?
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单片机系统设计部分
1 、单片机结构中央处理器CPU : 8 位,运算和控制功能
内部 ROM:4KB 掩膜ROM ,用于存放程序、原始数据和表格内部 RAM :共256 个 RAM 单元,用户使用前128 个单元,用于存放可读写数据,后 128 个单元被专用寄存器占用。
定时 / 计数器:两个 16位的定时 /计数器,实现定时或计数功能。
并行 I/O 口:4 个 8 位的I/O 口P0 、 P1 、P2 、 P3 。
串行口:一个全双工串行口。
中断控制系统:5 个中断源(外中断 2 个,定时 / 计数中断 2个,串行中断 1个)
时钟电路:可产生时钟脉冲序列,允许晶振频率 6MHZ和 12MHZ 。
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单片机系统设计部分
2 、 MCS-51 单片机信号引脚简介 1. 电源线: VCC ( +5v )、 VSS
(地) 2. 振荡电路: XTAL1 、 XTAL2
3. 复位引脚 :RST
4. 并行口 :P0 、 P1 、 P2 、 P3
5. : 访向程序存储控制信号
6. : 外部 ROM 读选通信号
7.ALE: 地址锁存控制信号
P3 口具有第二功能
EA
PSEN
Vss
Vcc
XTAL1XTAL2
RST
P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7
P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7
P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7
P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0
EAALE
PSEN
RXD /TXD /INT0 /INT1 /T0 /T1 /WR /RD /
123456789
1011121314151617181920
4039383736353433323130292827262524242221
8031
8051
8751
89C51
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单片机系统设计部分
Vss
Vcc
XTAL1XTAL2
SRT
P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7
P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7
P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7
P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0
EAALE
PSEN
RXD /TXD /INT0 /INT1 /T0 /T1 /WR /RD /
123456789
1011121314151617181920
4039383736353433323130292827262524242221
8031
8051
8751
89C51
P3.0 和 P3.1 可以作为一般的输入输出一个I/O 口的端子,同时它还具备串行通讯的两条线
P3.2 、 P3.3 同样作为 I/O 口的控制端子之外,还可以作为外部中断的输入请求信号
P3.4 、 P3.5 可从作为定时计数器对外部事件进行计数的输入端子
P3.6 、 P3.7 可作为单片机与外部的数据存储器进行数据传输时的选通控制信号
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单片机系统设计部分
体积小、重量轻。 电源单一、功耗低。 功能强、价格低。 运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高。 可以嵌入到电子产品中 ---- 嵌入式应用系统。 单片机的外型 : 有双列直插式,贴片式或嵌入式。
3 、单片机的特点 那么单片机能不能替代微型计算机呢 ?
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单片机系统设计部分
VCC
VSS
XTAL2XTAL1
RST
P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
EA
PSEN
123456789
1011121314151617181920
4039383736353433323130292827262524242221
8031
8051
8751
89C51
( 1 )特点:
★4 个 8 位并行 I/O 口: P0 、 P1 、 P2 、 P3 :★ 均可作为双向 I/O 端口使用
★P0 :访问片外扩展存储器时, 复用为低 8 位地址线和数据线
★P2 :高 8 位地址线
★P1 :双向 I/O 端口
★P3 :第二功能
4 、并行 I/O 电路结构
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单片机系统设计部分
( 2 )输出举例指令 1 : MOV P1,#00H
指令 2 : MOV P1,#0FFH
指令 3 : MOV P1,#0AAH
指令 4 : CLR P1.0
指令 5 : SETB P1.0
+5V
ALE
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RD
WR
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
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单片机系统设计部分
( 3 )输入举倒
ALE
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RD
WR
89C51
累加器 A
× × × × × × × ×1 1 1 1 1 1 1 1
读端口: MOV P3 , #11111111B MOV A , P3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
注:当 I/O 端口作为输入使用时,需先向端口写入“ 1” 、使内部FET截止,再读入引脚的状态。
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单片机系统设计部分
ALE
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RD
WR
累加器 A
1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 1
读端口: MOV P3 , #11111111B MOV A , P3
+5V 4.7KΩ
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单片机系统设计部分
ALE
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RD
WR
累 加 器 A
1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1
读端口: MOV P3 , #11111111B MOV A , P3
+5V 4.7KΩ
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单片机系统设计部分
8031
8051
8751
89C51
1 、存储器
片内ROM
片内RAM
4K
256B (字节)
RAM6264
RAM6264
64K
EROM2764
EROM2764
64K
三、 MCS-51 系列单片机最小系统
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单片机系统设计部分
2 、时钟电路与复位电路( 1 )时钟振荡电路
C1
30pF
C2
30pF
XTAL1
XTAL2
MCS-51
GND
I
至内部时钟电路
晶振
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单片机系统设计部分
(2) 复位电路
单片机复位条件:必须使 RST 引脚持续 2 微秒高电平(外部时钟) 12MHZ
MCS-51
Vcc
RESET
Vss
Vcc
22uf
1k
MCS-51
Vcc
RESET
Vss
Vcc
22uf
1k
220
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单片机系统设计部分
四、单片机开发环境
仿真软件 Proteus
单片机开发工具 Keil软件
+
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单片机系统设计部分
VccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.O
T2/P1.0T2EX/P1.1
P1.2P1.3P1.4
MOSI/P1.5MSO/P1.6SCK/P1.7
RSTRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/3.2
INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5
P3.6P3.7
XTAL2XTAL1
GND
5V 5V
10uF
470
30p 30p
10k
12MHz
LED
五、单片机在智能玩具电路设计中应用举例
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单片机系统设计部分
1 、完成一个流水灯的程序设计 , 并结合 Proteus软件 , 实现实验结果的仿真。
7
12
45
3
6
8
1 2 3 4 5 6 7 8
R2220
XTAL218
XTAL119
ALE30
EA31
PSEN29
RST9
P0.0/AD039
P0.1/AD138
P0.2/AD237
P0.3/AD336
P0.4/AD435
P0.5/AD534
P0.6/AD633
P0.7/AD732
P1.01
P1.12
P1.23
P1.34
P1.45
P1.56
P1.67
P1.78
P3.0/RXD10
P3.1/TXD11
P3.2/INT012
P3.3/INT113
P3.4/T014
P3.7/RD17
P3.6/WR16
P3.5/T115
P2.7/A1528
P2.0/A821
P2.1/A922
P2.2/A1023
P2.3/A1124
P2.4/A1225
P2.5/A1326
P2.6/A1427
U1
AT89C51
C1
22pf
C2
22pf
C3
10uf
X112M
R1
10k
D1
R3220
D2
R4220
D3
R5220
D4
R6220
D5
R7220
D6
R8220
D7
R9220
D8
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单片机系统设计部分
2. 设计 一个正反转可控的直流电机控制电路。
Q1TIP31
Q2TIP32
Q3BC184
R61k
R51k
Q5
TIP32
Q6BC184
R71k
R81k
+12V
Q4TIP31
Q7BC184
Q8BC184
+88.8
DCMOTOR
D1 正
D2 反
R1
220
R2
220
D3 停R3
220
XTAL218
XTAL119
ALE30
EA31
PSEN29
RST9
P0.0/AD039
P0.1/AD138
P0.2/AD237
P0.3/AD336
P0.4/AD435
P0.5/AD534
P0.6/AD633
P0.7/AD732
P2.7/A1528
P2.0/A821
P2.1/A922
P2.2/A1023
P2.3/A1124
P2.4/A1225
P2.5/A1326
P2.6/A1427
P1.01
P1.12
P1.23
P1.34
P1.45
P1.56
P1.67
P1.78
P3.0/RXD10
P3.1/TXD11
P3.2/INT012
P3.3/INT113
P3.4/T014
P3.7/RD17
P3.6/WR16
P3.5/T115
U1
80C51
A
B
AB
K1 正转
K2 反转
K3 停止
C1
22PF
C2
22PF
C3
10uF
X112M
RX
10k
0 1
截止截止 导通导通导通导通 截止截止
01
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单片机系统设计部分
3 、单只数码管循环显示 0-9 。
XTAL218
XTAL119
ALE30
EA31
PSEN29
RST9
P0.0/AD0 39
P0.1/AD1 38
P0.2/AD2 37
P0.3/AD3 36
P0.4/AD4 35
P0.5/AD5 34
P0.6/AD6 33
P0.7/AD7 32
P1.01
P1.12
P1.23
P1.34
P1.45
P1.56
P1.67
P1.78
P3.0/RXD 10
P3.1/TXD 11
P3.2/INT0 12
P3.3/INT1 13
P3.4/T0 14
P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T1 15
P2.7/A15 28
P2.0/A8 21
P2.1/A9 22
P2.2/A10 23
P2.3/A11 24
P2.4/A12 25
P2.5/A13 26
P2.6/A14 27
U1
AT89C51
C1
22pF
C2
22pF
C3
10uF
X112M
R1
10k
2 3 4 5 6 7 8 91
RP1RESPACK-8